rancang bangun kalibrator dan signal selek- tor - ANSN

KE DAFTAR ISI
ISSN 0216-3128
Dewita, dkk.
189
RANCANG BANG UN KALIBRATOR DAN SIGNAL SELEKTOR KANAL DAY A LOGARITMIK ANALOG
Dewita, Sri Prihartinto,
Fx Suparjan
Pusat Teknologi Ak.\·elerator dan Proses Bahan - BATAN
ABSTRAK
RANCANG BANGUN KALIBRATOR DAN SIGNAL SELEKTOR KANAL DAYA LOGARITMIK ANALOG.
Telah dilakukan analisa rangkaian Kalibrator dan Signal Selektor yang merupakan bagian dari Kanal
Daya Logaritmik rancangan Rukmono dkk. Rancangan Modifikasi rangkaian tersebut juga telah dilakukan.
Rangkaian kalibrator pada posisi ke tiga pulsa keluaran tidak sesuai dengan pulsa keluaran alat acuan
(buatan General Atomic). Dengan mengubah kristal dan pembagi frekuensi maka didapat pulsa yang sesuai.
Modifikasi pada signal selektor dilakukan dengan menggunakan IC LM317. dapat mengurangi saW larik
dad sak/ar enam posisi sehingga rangkaian menjadi lebih sederhana.
ABSTRACT
/)/~SIGN AND DEVELOPMENT
CAL/I3RA'lVR
AND SIGNAL SELECTOR
OF ANALOG
TYPI'; WIDt:
RANGE LOGARITMIC POWER CHANNEL. Circuit analysis of Calibrator and Signal Selector design by
Rukmono which were a part of Wide Range Log Power Channel has been done. Modification design of the
circuits has also been done. At third posision of calibrator circuit. the output pulse was not as same as the
reference instrument ( made by General Atomic). By change the crystal and frequency divider circuit it
would be got the acceptable pulse. Modification at signal selector using IC LM3 17 can decrease one array
of switch six position and the circuit become more simply.
PENDAHULUAN
Daerah
neutron
dekade fluks
dimulai
dari
reaktor
meliputi
15
keadaan daya
subkritis
sampai
daya penuh. Sangat sulit kiranya memonitor jangkauan ini dengan satu instrumen sehingga pengukuran fluks neutron dibagi menjadi beberapa
daerah pengukuran dimana masing-masing pengukuran memiliki instrumen berikut prose:> pengukurannya.
Pembagian
daerah
pengukuran
sebagai
berikut:
a. Daerah pengukuran sumber (source range):
Pengukuran fluks neutron daerah ini meliputi 6
dekade mulai bagian fluks neutron paling bawah
(subcritical shut-down reactor) sampai reaktor
start up.
b. Daerah pengukuran
menengah (intermediate
range): Pengukuran fluks neutron daerah ini
meliputi 6 dekade bagian atas yaitu mulai daerah
start up sampai daya penuh.
c. Daerah pengukuran daya : Pengukuran fluks
neutron daerah ini meliputi 3 dekade yaitu mulai
3 prosen daya penuh sampai 125 prosen daya
nominal.(I]
Salah satu masalah yang dihadapi BA TAN
dalam bidang instrumentasi
adalah bagaimana
menjaga kelangsungan pengoperasian reaktor nuklir
yang telah beroperasi di Indonesia khususnya reaktor
riset jenis TRIGA yang ada di Yogyakarta dan
Bandung. Oleh karena itu membangun kemampuan
dengan program penguasaan dan pengembangan di
bidang Sistem Instrumentasi & Kendali (SIK) perlu
dilakukan terutama untuk tujuan jangka pendek.
Kanal Daya Logaritmik (KDL) merupakan salah
satu sub sistem SIK (Sistem Instrumentasi dan
Kendali) reaktor, fungsinya untuk mengukur fluks
neutron dan perioda reaktor pada pengukuran tingkat
sumber dan tingkat menengah agar diperoleh
jangkauan lebar. Kalibrator dan signal selektor
merupakan bagian dari KDL yang fungsinya untuk
menguji dan kalibrasi KDL . Tahun 1979 telah
dibuat prototype kalibrator dan signal selektor oleh
Rukmono, dkkP], sayangnya rangkaian ini tidak
disertai dengan penjelasan tertulis. Modifikasi
prototype lama dengan menggunakan IC generasi
baru dan interkoneksi an tar modul menggunakan
standar Euro card3] diharapkan akan mendapatkan
rangkaian yang lebih sederhana sehingga mudah
dipahami dan lebih handal.
Prosiding PPI - PDIPTN 2006
Pustek Akselerator dan Proses Bahan· BATAN
Yogyakarta, 10 Juli 2006
/90
ISSN 0216 - 3128
TAT A KERJA
Dew;ta, dkk.
rangkaian kalibrator sedang tinggi pulsa dipilih
dengan rangkaian signal selektor disajikan pad a
Gambar 2.
Rangkaian Kalibrator buatan GA
(General Atomici4] terdiri dari IC yang sudah langka
dipasaran, oleh karena itu rancangan diganti dengan
IC 7490. Karena rangkaian
hasil rancangan
Rukmono dkk tidak ada penjelasan secara tertulis
maka dianalisa kembali dan bila perlu dilakukan
modifikasi
sehingga
mendapatkan
rancangan
prototype versi 0 .
Diagram kotak dari Kanal Daya logaritmik
disajikan pada Gambar I.
Kalibrator dan Signal selektor merupakan
satu kesatuan rangkaian yang diperlukan untuk
menguji apakah sistem keseluruhan dapat bekerja
dengan baik sesuai dengan yang diinginkan (pengukuran tingkat sumber dan menengah). Frekuensi
dan lebar pulsa yang diinginkan dihasilkan dari
EO
ealu
Ooya
Laju Cacah Logarftmlk
Tegangan
Kelu",an
Log AC
Kelueran gs bungan
Tinggl
E1
EI
10"
10'
PPS
PPS
10'
PPS
10"
Gambar 1. Diagram kotak dari system Kanal Daya Logaritmik.
O.8~'
Posl.li
-
Poslsl2
!hJSQC
t;:._.1
i .....
l
lJJr
rREQ
FR£Q·
•
I CO
cps
iO
kKI
0.8Y
-Il:.sec -
Po.I.13
Po.lsl"
~8V~
I
4 1- I I:.-...
--!- " -I
IDS\)
m_.J.
sec
.
5,
.
30CnV
__
• .J...
see
see
10 kHz
see
Posisl DO.
9,
..
Po.I.11
4'~r
I '''"'
•__u.1V
Gambar 2. Bentuk gelombang pada posisi saklar I sampai dengan 6.
Prosiding PPI • PDIPTN 2006
Pustek Akselerator dan Proses Bahan· BATAN
Yogyakarta, 10 Juli 2006
-
ISSN 0216-3128
Dewita, dkk.
Salah satu modifikasi yaitu interkoneksi antar
board menggunakan backplane standar EURO card.
Pad a tulisan ini lebih ditekankan pada analisis
rangkaian rancangan Rukmono, dkk dan modifikasi
rangkaian yang memungkinkan untuk dilakukan.
Sehingga pulsa keluaran yang diharapkan sebagai
keluaran signal selektor seperti disajikan pada
Gambar 2 untuk posisi I sampai 6 dapat terealisir.
/9/
untuk posisi 4,5 dan 6 dan IllS untuk posisi I, 2 dan
3 sedang frekuensinya 10kHz untuk posisi 4,5,6 dan
2 dan 100 Hz untuk posisi I sedangkan posisi 3
frekuensinya khusus 100 kHz.
IC pertama 7490 dipakai sebagai pembagi 5,
penghasil frekuensi I MHz dipakai sebagai pembangkit lebar pulsa IllS. IC kedua sebagai pembagi 5
penghasil frekuensi 200 kHz dipakai sebagai
pembangkit lebar pulsa 51ls dan sebagai pembagi 10,
penghasil frekuensi 100 kHz. IC ketiga sebagai
pembagi 10 penghasil frekuensi 10 kHz . IC ke
empat dan lima keduanya sebagai pembagi 10
penghasil frekuensi akhir J 00 Hz seperti pada
Gambar 3. Pada saat posisi 6, 5 dan 4 diseleksi pin
20 atau pin 26 dan 25 ditanahkan secara bergantian
sehingga yang dilewatkan frekuensi 200 kHz
(Gambar 4). Hal ini untuk mendapatkan lebar pulsa
(5Ils) sedang frekuensi ke tiganya tetap yaitu J 0 kHz
HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisis Rangkaian Kalibrator
Kristal yang digunakan sebagai pembangkit
pulsa 5 MHz, IC 7490 dirangkai sebagai pembagi 5
dan pembagi 10. Sebagai pembagi 5 diambil pada
keluaran Qo dan sebagai pembagi J 0 diambil dari
keluaran QA. Lebar pulsa yang dikehendaki 51ls
Dari Kristal
5 MHz
Gambar 3. Rangkaian
10KHz
C~ )
pembagi ferquensi rancangan
V-
II
IS
Q
~
~vcc
III ZIOB"
f1.
Q
Rukmono dkk.
) 74L876 t~ eu:
1f2Z10A
10
1~
x e ~
1
"
26
zo
R!
7
vee
13
on
Gambar 4. Rangkaian
untuk posisis 4, 5 (25,26) dan 6 (20).
Prosiding PPI - PDIPTN 2006
Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN
Yogyakarta, 10 Juli 2006
/92
ISSN 0216 - 3128
Dioda DI dan
D2
dipasang agar pada pilihan
posJsJ 4,5 dan 6, Z9 A aktiF sehJngga pulsa fl-ekuensJ
10kHz dapat lewat. Pada posisi 3,2 dan 1 (Gambar
5), pin 29, 23 dan 17 ditanahkan sehingga Z7D aktif,
frekuensi 1 MHz penghasil lebar pulsa IllS lewat.
Pada posisi 1 (17) yang dilewatkan frekuensi 100 Hz
sedang pada posisi 2 (23) yang dilewatkan frekuensi
10 kHz.
Rangkaian
74LS76 (ZIO) menghasilkan
frekuensi atau bentuk pulsa seperti pada masukan
klok Z 1OB sedang lebar pulsa ditentukan oleh
frekuensi yang masuk NAND Z9D dan klok ZIOA•
Pada rancangan Rukmono, dkk posisi 3 (29)
frekuensi yang dilewatkan 200 kHz hal ini tidak
sesuai dengan gambar acuan alat buatan General
Atomic (Gambar 2) walaupun pada penjelasan
Dewita, dkk.
tertulis dikatakan pada
dJhasllkan 200 kHz [5]..
posisi3
Rangkaian signal selektor fungsinya agar
tinggi pulsa keluaran seperti pada Gambar 2, yaitu
pad a posisi I, 2 dan 3 tegangannya 0.8V posisi 4,
0.3V posisi 5, 0.9V dan posisi 6, 10V. Rangkaian
pembagi tegangan seperti pada Gambar 6 keluarannya diumpankan
pada catu tegangan saturasi
kolektor transistor Q2 (pin 28) sehingga bila ada
pulsa masukan dari kalibrator pada pin 26 maka
diharapkan
tinggi sinyal keluaran (pin 14) akan
sesuai dengan yang diharapkan untuk ke enam
posisi.
29
VI:C
5. Rangkaian
pada posisi 1(17),2 (23)dan 3 (29).
8
12
Gambar
6. Rangkaian
yang
Analisis Rangkaian Signal Selektor
17·
Gambar
frekuensi
signal selektor rancangan
Rukmono dkk.
Prosldlng PPI • PDIPTN 2006
Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN
Yogyakarta, 10 Juli 2006
ISSN 0216 - 3128
Dewita, dkk.
Selisih tegangan antara posisi 4 (0.3V),5
(0.9V) dan 6 (IOV) cukup besar oleh karena itu
digunakan relay. Relay on pada saat posisi 4 dan 5
(pin 25 ditanahkan ), pada saat ini tegangan catu
dibagi 6.62 atau dikalikan 0.15, sehingga untuk
posisi 4 tegangan catu 2V sedang untuk posisi 5
tegangan catu 6V. Rangkaian Q 10 untuk memberi
tegangan DC pada keluaran yang digunakan untuk
mencatu basis transistor pada preamplifier sehingga
bila ada signal Test maka relay on dan signal yang
dilewatkan
signal Test bukan dari Detektor.
Tcgangan DC yang dibutuhkan untuk mencatu basis
transistor pada preamplifier cukup 1.3VPI Rangkaian signal selektor rancangan Rukmono dkk dapat
dilihat pad a Gambar 6 tegangan yang dihasilkan
15V. R IOK dan IK sebaiknya dibuat sebagai
pembagi tegangan 15 V. Saat pin 29 ditanahkan
(pilihan posisi 3) QIO tidak bekerja alasannya tidak
diketahui mengapa dibuat demikian kemungkinan
193
kesalahan penentuan no pin, Q I0 tidak bekerja saat
posisi " operate" sehingga saat posisi "operate" pin
29 (pin 29 signal selektor tidak tersambung dengan
pin 29 kalibrator) ditanahkan.
Modifikasi Rangkaian Kalibrator
Modifikasi hanya dilakukan pada rangkaian
pembagi seperti pad a Gambar 7. Kristal I MHz
sebagai penghasil lebar pulsa I~s, dibagi 5 dan 2
sebagai penghasil lebar pulsa 5J..lsdan frekuensi 500
kHz, Frekuensi dibagi 5 diambil dari keluaran QJJ
akan menghasilkan signal dengan peri ode 10J..ls
seperti pada Gambar 7. Bentuk ini untuk posisi 3
(lihat Gambar 2).
Sebagai contoh tampilan pada osiloscope
dapat dilihat pada Gambar 8 dan 9.
100KHz
.• • 41!s 61!s
lliLJl
':".
Gambar
7.
Hasil modifikasi rangkaian kalibrator
berdasarkan bentuk gelobang.
Gambar
8.
Keluaran
,:
khusus
.
posisi 3
pin 15 IC7476 pada posisi 4,5 dan 6, dengan
10 kHz, lebar pulsa 5 J.1S.
time base20J.1S/div, frekuensi
Prosiding PPI • PDIPTN 2006
Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN
Yogyakarta, 10 Juri 2006
194
ISSN 0216 - 3128
Gambar
9.
Keluaran pin 15 IC7476 pada posisi 2, dengan
20J.lS/div, frekuensi 10 kHz, lebar pulsa 1 J.IS.
Modifikasi Rangkaian Signal Selektor
Modifikasi rangkaian Signal selektor dengan
menggunakan IC LM317 sebagai pencatu tegangan
saturasi kolektor transistor Q2 disajikan pada
Gambar 10. Hal ini memungkinkan mengurangi satu
array parallel switch karena masukan IC 74LS07
dapat digabungkan dengan array pilihan posisi pada
kalibrator (ditanahkan).
Sedangkan keluaran IC
LM317 dihubungkan langsung dengan pin 28. Pin
25 pada rangkaian Gambar 6 diganti dengan pin 20
•R2_2
2K
difikasi
pad a signal selektor.
I
-
~25
~ LM317
~ MA.
"I20
26
2K
R2_3
C
+Vout
MD
R2_1
IM
600
X
Al
MB
<;>5
:23
IN
r::
'R~I
~9
DL'Wita, dkk.
28
rI
II
I
time base
sedang posisi relay normal pad a posisi pembagi
tegangan. Tegangan keluaran (Vout) pad a pin 28
telah diketahui (ditentukan) yaitu posisi I = 5.3 V,
posisi 4, 2 V, posisi 5, 6 V dan posisi 6, 10V nilai
R I ditentukan 240 Ohm maka dengan menggunakan
rum us dibawah ini
VOII1
= 1.25V x (I +(R2/R I) + ladj. R2
Maka nilai R2 dapat diketahui
diatur menggunakan multiturn
296
Prosldlng PPI - PDIPTN 2006
Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN
Yogyakarta, 10 Juli 2006
dan agar mudah
ISSN 0216-3128
Dewita, dkk.
KESIMPULAN
5.
Dengan dilakukan modifikasi pada kalibrator
dan signal selektor memungkinkan mendapatkan
pulsa yang sesuai dengan acuan dan dapat
mengurangi satu larik dari saklar en am posisi
sehingga rangkaian menjadi lebih sederhana.
/95
General Atomic, Wide-Range Log Channel
Model NLW-2; Operation and Maintenance
Manual, 1983.
TANYAJAWAB
DAFT AR PUST AKA
Setyadi
I.
- Apa inovasi yang dilakukan dibanding rangkaian
dari GA.
2.
J.
KAMADI,
Dasar-dasar
Insrtumentasi
Reaktor Penelitian,
Diklat Keahlian Dasar
Bidang tenaga Atom, Pusdiklat-BATAN, 1986.
RUKMONO dkk, Kalibrator dan Relay Kontrol,
Dinas Instrumentasi Nuklir Pus lit Tenaga Atom
Yogyakarta, 979.
J
3.
http://en.wikipedia.orglwiki/Eurocard.
4.
GA- Technologies,
Wide-Range
Log Power
Channel; Operation and Maintenance Manual,
1983.
- Bagaimana hasilnya.
Dewita
- Menggunakan komponen yang ada dipasaran
sehingga memudahkan proses perbaikan. Karena
menggunakan komponen yang ada dipasaran
maka diperlukan perubahan rancanganldisain.
- Hasi/nya cukup sesuai dengan
cangan GA.
hasi/ dari ran-
KE DAFTAR ISI
Prosiding PPI • PDIPTN 2006
Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN
Yogyakarta, 10 Juli 2006