Kajian Sistem Pengukur Daya Reaktor Pada Kanal Daya Tinggi

J.Oto.Ktrl.Inst (J. Auto.Ctrl.Inst)
Vol 3 (1), 2011
ISSN: 2085-2517
Kajian Sistem Pengukur Daya Reaktor Pada Kanal Daya Tinggi
1W.A.
Gammayani., 2D. Gayani, 3Santiko , 4N. Nagara
1Fisika,
FMIPA, Institut Teknologi Bandung
Jl. Ganesha 10, Bandung 40132, Indonesia
1,2,3,4Pusat
Teknologi Nuklir Bahan dan Radiometri – BATAN
Jl. Tamansari 71, Bandung 40132, Indonesia
1 [email protected]
2
[email protected]
Received date : 3 Januari 2011
Accepted date : 25 Februari 2011
Abstrak
Telah dilakukan kajian tentang sistem pengukur daya reaktor pada kanal daya tinggi serta telah dicoba
perancangan alat ukur daya reaktor untuk tiga dekade teratas atau dalam rentang 1% s.d. 100%
pengukuran daya. Sistem pengukur daya reaktor pada kanal daya tinggi dibentuk sebagai pengukur arus
luaran detektor nuklir yang ditempatkan dalam tangki reaktor, proporsional terhadap besarnya fluks neutron
yang terdeteksi dan seterusnya adalah proporsional dengan daya thermal reaktor. Sistem dibentuk sebagai
pengukur arus yang berkisar dari 1 mikroampere s.d. 1 miliampere dalam tiga skala ukur yang dikontrol
secara otomatis dengan memanfaatkan sistem mikrokontroler. Dari hasil pengujian di laboratorium dengan
menggunakan sumber arus yang presisi dapat disimpulkan bahwa sistem pengukur daya reaktor yang
dirancang dapat digunakan dan dapat dikembangkan lebih lanjut menjadi pengukur daya reaktor untuk
kanal daya menengah.
Kata kunci: pengukur daya reaktor, pengukur arus, mikrokontroler.
Abstract
A reactor power measuring system has been examined at high-power channel. Reactor power measuring
device also has been designed for top three decades or within the range of 1% - 100% power measurement.
Reactor power measuring system at high-power channel is formed as a nuclear detector output current meter
which is placed inside the reactor tank. This current measurement is propotional to detected neutron flux and
so is propotional to the thermal power reactor. This system was established for measuring currents range
from 1 microampere – 1 miliampere in three scale measurement which is controlled automatically using
microcontroller system. From the laboratory tests using a precision current source, it can be conclude that
designed reactor power measuring system is able to be used. It also can be developed further for measuring
reactor power at medium power channel.
Keywords: reactor power meter, current meter, microcontroller.
1
Pendahuluan
Dalam reaktor nuklir thermal, pengamatan daya reaktor dilakukan dengan pengukuran intensitas
fluks neutron lambat menggunakan detektor neutron yang ditempatkan dalam tangki reaktor di
luar teras reaktor (out of core). Intensitas fluks neutron yang diukur tersebut berkisar dari 1 nv
s.d. 1 x 1010 nv atau persen daya 2 x 10-8 s.d. 120% [1,2], terbagi dalam tiga tahap yaitu tahap
daya rendah (source start-up range) sekitar lima dekade pertama dari sepuluh dekade rentang
pengukuran, tahap daya menengah (intermediate range) dan tahap daya tinggi (power range).
Pada tahap daya rendah sekitar lima dekade pertama dilakukan pengukuran intensitas fluks
neutron dengan menggunakan detektor fission chamber dengan mode pulsa yang dicacah. Pada
tahap daya menengah karena sudah tidak mungkin lagi dilakukan pencacahan pulsa yang
intensitasnya cukup tinggi maka dilakukan pengukuran dengan mode arus. Pada tahap daya ini
digunakan detektor compensated ion chamber yang konstruksinya mempunyai kemampuan
mengeliminasi pengaruh intensitas gamma yang terukur dari intensitas neutron yang diinginkan
[3,4]. Dalam tahap daya menengah ini dilakukan pengukuran dalam mode arus walaupun arus
yang terukur ini dalam rentang arus yang cukup kecil, berkisar dalam orde nanoampere.
Sedangkan pada tahap daya tinggi sekitar tiga atau dua dekade tertinggi tetap dilakukan
pengukuran intensitas neutron dalam mode pengukuran arus namun detektor yang digunakan
cukup dengan ion chamber karena dianggap populasi neutron sudah sangat banyak dan
15
J.Oto.Ktrl.Inst (J. Auto.Ctrl.Inst)
Vol 3 (1), 2011
ISSN: 2085-2517
pengaruh intensitas gamma dapat diabaikan. Besar arus yang terukur pada tahap ini cukup besar
sampai 1 mA pada 100% daya penuh [1,5]. Dalam hal kajian peralatan sistem pengukur daya
reaktor telah dicoba dikembangkan sistem pengukur daya reaktor yang berbasiskan
mikrokontroler.
2
Pembahasan Detektor Neutron
Neutron tidak bermuatan oleh karena itu tidak dapat mengionisasi gas secara langsung seperti
dalam detektor isian gas (gas filled detector) untuk radiasi pengion pada umumnya. Diperlukan
media lain untuk terjadinya reaksi antara neutron lambat dengan media tersebut sehingga
menghasilkan partikel lain yang akhirnya dapat mengionisasi gas dalam detektor. Pada detektor
fission chamber digunakan media 235U agar terjadi reaksi seperti berikut [3,4]:
235
U+ n → FF (165 MeV) + n’s (5 MeV) + γ’s (7 MeV)
(1)
Fission Fragment (FF) yang terbentuk dari reaksi fisi tersebut sangat kuat untuk mengionisasi gas
dalam detektor dan melepaskan energi sebesar 165 MeV sehingga dari pendeteksian tersebut
akan dihasilkan pulsa atau arus yang signifikan karena neutron [4].
Sedangkan detektor ion chamber yang digunakan untuk deteksi neutron menggunakan lapisan
boron sehingga memungkinkan reaksi boron dengan neutron dalam menghasilkan produk-produk
yang akhirnya dapat mengionisasi gas dalam detektor tersebut [3,4]. Reaksi antara neutron
dengan boron ditunjukkan sebagai berikut :
Q value:
10
5
B + 01 n Æ
7
3
Li + 24α
2,792 MeV (ground state)
7
3
Li * + 24α
2,310 mEv (excited state)
Jika neutron thermal (0,025 eV) yang digunakan untuk menimbulkan reaksi dengan boron, 94%
dari semua reaksi menuju ke excited state dan hanya 6% langsung ke ground state [3]. Hasil dari
reaksi tersebut memberikan produk-produk dengan Q value yang jauh lebih besar dibandingkan
dengan energi neutron lambat yang menyebabkan reaksi tersebut dan menyebabkan ionisasi
pada gas dalam detektor.
Detektor compensated ion chamber adalah sama seperti detektor ion chamber hanya saja
konstruksinya dibuat sedemikian rupa sehingga memungkinkan eliminasi pengaruh gamma
terhadap neutron yang menjadi perhatian dalam pengukuran. Ilustrasi pengeliminasian pengaruh
gamma terhadap pendeteksiann neutron dilukiskan pada gambar 1a dan 1b. Konstruksi dari
detektor ini terdiri dari dua buah chamber, yaitu sebuah chamber dengan lapisan boron yang
respon tehadap neutron dan gamma, dan chamber tanpa lapisan boron yang respon terhadap
gamma dan tidak respon terhadap neutron. Dari konstruksi yang didesain, sinyal yang berasal
dari gamma pada kedua chamber tersebut akan saling menghilangkan sehingga akhirnya hanya
didapatkan sinyal karena pengaruh neutron saja [3,4].
16
J.Oto.Ktrl.Inst (J. Auto.Ctrl.Inst)
Vol 3 (1), 2011
ISSN: 2085-2517
γ
n
boron
+Voltage
+
Identical unlined
chamber
e
boron-lined IC
0 Voltage
+
e
Boron-lined
ion chamber
current out
unlined IC
I1
I2
current
difference
-Voltage
γ
Signal = I1 - I2
Current out = I+n + I+γ + I-γ
= I+n
(a) Compensated ion chamber(CIC)
(b) Prinsip kerja CIC
Gambar 1 Gambaran prinsip kerja Compensated Ion Chamber (CIC).
3
3.1
Bahan dan Tata Kerja
Pengukuran Arus Detektor
Pengukuran daya pada tahap daya menengah dan tinggi dilakukan dalam mode pengukuran arus.
Kanal daya tinggi (power range) biasanya hanya dua dekade tertinggi, sedangkan kanal daya
menengah dapat mencapai lima atau enam dekade dengan overlap pengukuran pada daya
rendah dan pada daya tinggi. Untuk mendapatkan ketelitian pengukuran, pada umumnya
dilakukan beberapa tingkat pengukuran yang perpindahannya dilakukan melalui switch pemilih
skala ukur. Penguat operasioal yang digunakan untuk pengukuran arus yang kecil dalam orde
nanoampere harus dipilih sebagai op-amp (operational amplifier) yang khusus mempunyai bias
current kecil, ini dimungkinkan dengan pemilihan op-amp dengan jenis Field Effect Transistor
(FET) di bagian depannya.
Gambar 2 berikut memperlihatkan contoh rangkaian pengukur daya reaktor dalam mode arus
yang pemilihan skala ukurnya dilakukan dengan switch secara manual. Op-Amp yang pertama
adalah jenis Fet-Input berfungsi sebagai current to voltage converter, sehingga dari arus positif
masuk yang diukur akan terbentuk tegangan negatif yang sebanding dengan arus masuk.
Tegangan tersebut dimasukkan kembali ke suatu op-amp untuk dijadikan tegangan positif yang
juga diatur untuk menggerakan meter indikator yang bisa dibaca [6].
Rangkaian ini cukup baik untuk dapat mencakup jangkauan sebanyak tujuh dekade dari tahap
daya rendah sampai 100% daya penuh bagi tiga belas skala pengukuran yang dipilih melalui
switch. Dari kenyataan tersebut, rangkaian ini membutuhkan switch berkualitas sangat baik
dengan banyak terminal mengingat penggunaannya dalam pengukuran arus sangat kecil dalam
orde puluhan picoampere. Untuk hal ini cukup sulit mendapatkan switch semacam itu di pasar
Indonesia.
17
J.Oto.Ktrl.Inst (J. Auto.Ctrl.Inst)
Vol 3 (1), 2011
ISSN: 2085-2517
V+
zero
150K
10uF
35V
calib
+15
V
V++
33 ohm
+15 V
rotary
switch
power supply
33 ohm
-15 V
V-V10uF
35V
47K
900
R18
10K
100
masukan arus
dari detektor
V+
V++
7
in
R19
5K
2
LM709
AD310
Out
sig.
return
V--
trim
V-
4532
4,99K
4532
1
3
7K5
6
5
10K
4
V+
4531
R20
10K
100
V-
R21
10K
meter
recorder
out
Gambar 2 Rangkaian pengukur arus daya reaktor.
Dengan perkembangan teknologi komponen elektronika khususnya dalam komponen op-amp
(operational amplifier) dan mikrokontroler, kita mencoba melakukan pengembangan pembuatan
alat pengukur daya reaktor secara bertahap mulai dari pengukuran daya pada kanal daya tinggi
dengan pengukuran arus yang cukup besar dan kemudian dilanjutan dengan pengukuran pada
tahap daya menengah dengan pengukuran arus yang relatif lebih kecil.
Mikrokontroler digunakan sebagai kontrol pemilihan skala ukur pengukuran daya secara otomatis
dan pengubahan data analog sebagai hasil dari current to voltage converter menjadi data digital,
data diolah dan kemudian data tersebut ditampilkan pada tampilan LCD. Gambar 3 menunjukkan
diagram blok dari pengukuran daya yang dikembangkan dengan memanfaatkan kemampuan
mikrokontroler.
Prinsip pengukuran daya pada tahap daya tinggi dilakukan melalui pengukuran arus yang keluar
dari detektor nuklir yang direncanakan mencakup tiga dekade teratas, yaitu 0.1 - 1%, 1 - 10%,
dan 10 - 100%. Dengan mengatur pengukuran daya untuk 100% adalah 1 mA, maka pengukuran
daya terkecil adalah 1 uA. Nilai full scale dari tiap range, luaran dari current to voltage converter
adalah 8 Volt jadi untuk 1/10 dari tiap skala pengukuran adalah tegangan sebesar 0,8 Volt.
Namun karena sensitivitas dari suatu Digital Volt Meter atau Analog to Digital Converter mampu
mengukur dibawah 0,8 Volt, maka penunjukan daya bisa lebih kecil dari 0,1%, misalnya sampai
0,01%. Tetapi jika pengukurannya terlampau kecil, pengukurannya akan terganggu oleh derau.
Pemilihan
Skala Otomatis
Port Out
V Out
ADC Inp
Current Inp
Sistem
Mikrokontroler
current to voltage
converter
Port Inp
LCD
% Daya
Terukur
Komparator
> 8 Volt
Komparator
< 0,8 Volt
Diagran Blok Sistem Pengukur Daya
Gambar 3 Blok rangkaian pengukur daya melalui pengukuran arus.
18
J.Oto.Ktrl.Inst (J. Auto.Ctrl.Inst)
Vol 3 (1), 2011
FET
Switch
ISSN: 2085-2517
+5V
Masih lebih di skala ini berarti berlebih
penunjukkan daya (over range)
1K
LED
1K
+5V
FET
Switch
100
4,7 uF
2 3
+
10K
4,7 uF
+12V
7
4
5K
2
3 +
10K
-12V
100
4,7 uF
1
4
6
Sistem Mikrokontroler
5K
5
4,7 uF 100
+12V
+12V
10K
100
7
1 6
5
Masih kurang di skala ini berarti
tidak ada penunjukkan daya
(kurang)
LED
0,1 uF
1K
1K
10K
3
+
4
+5V
14
1
1n4148
1
MC 4066
(a)
2
Higher
range
7
100K
2 100K
-12V
0,1 uF
10K
+12V
0,1 uF
-12V
10K
1K
10K
+5V
14
9
10
8
-
1n4148
8
MC 4066
(b)
9
7
100K
+
Lower
range
100K
1K
10K
-12V
-12V
Gambar 4 Rangkaian pengukur daya reaktor kanal daya tinggi.
Rangkaian pengukur arus menggunakan LF411, op-amp jenis FET yang mempunyai bias current
sebesar 20 picoampere digunakan sebagai current to voltage converter [7]. Op-amp yang pertama
ini mengubah arus masukan menjadi tegangan negatif yang proporsional terhadap arus masuk
tergantung pada besarnya tahanan umpan balik yang terpasang. Luaran dari op-amp tersebut
masuk melalui op-amp selanjutnya melalui masukan inverting sehingga hasilnya merupakan
tegangan positif. Dalam keadaan normal, tegangan berada diantara 0,8 sampai dengan 8 V,
kedua buah komparator pada tahap selanjutnya tidak menunjukkan gejala tegangan yang lebih
dari 8 V (over voltage) maupun kurang dari 0,8 V (under voltage) sehingga tegangan tersebut
dapat diakuisisi oleh sistem mikrokontroler melalui fungsi analog to digital converter. Namun jika
komparator menunjukan adanya tegangan over voltage melalui komparator yang bersangkutan,
maka sistem mikrokontroler akan mendeteksinya kemudian mengeluarkan kombinasi luaran
digital untuk mengubah gain dari current to voltage converter sehingga hasil luarannya kembali
normal antara 0,8 s.d. 8 Volt. Demikian juga sebaliknya jika komparator menunjukkan adanya
indikasi under voltage, maka sistem mikrokontroler akan mendeteksinya dan memberikan
kombinasi luaran digital yang mengatur gain dari current to voltage converter sehingga tegangan
luaran tersebut kembali normal antara 0,8 - 8 V. Rangkaian current to voltage converter
direaliasasikan seperti Gambar 4. Pemilihan tahanan umpan balik dilakukan dengan pengaktifan
FET switch, H11F1[8].
19
J.Oto.Ktrl.Inst (J. Auto.Ctrl.Inst)
Vol 3 (1), 2011
FET
Switch
ISSN: 2085-2517
+5V
Masih lebih di skala ini berarti berlebih
penunjukkan daya (over range)
1K
LED
1K
+5V
FET
Switch
100
4,7 uF
2 3
+
10K
4,7 uF
+12V
7
4
5K
2
3 +
10K
-12V
100
4,7 uF
1
6
Sistem Mikrokontroler
5K
5
4
4,7 uF 100
+12V
+12V
10K
100
7
1 6
5
Masih kurang di skala ini berarti
tidak ada penunjukkan daya
(kurang)
LED
0,1 uF
1K
1K
10K
3
+
4
+5V
14
1
1n4148
1
2 -
MC 4066
(a)
Higher
2
range
7
100K
100K
-12V
0,1 uF
10K
+12V
0,1 uF
-12V
+5V
14
10K
1K
9
10
10K
8
-
1n4148
8
MC 4066
(b)
9
7
100K
+
Lower
range
100K
1K
10K
-12V
-12V
Gambar 5 Rangkaian pengukur daya reaktor kanal daya tinggi.
3.2
Algoritma Penentuan Skala
Awal pengukuran dimulai dengan pengaturan range pengukuran yang terbesar, artinya ditujukan
untuk pengukuran arus dari 0,1 s.d. 1 mA. Pengaturan ini dilakukan oleh sistem mikrokontroler
dengan mengatur kedua lojik port output adalah “1” yang akibatnya juga kedua FET switch yang
terpasang sebagai feedback untuk current to voltage converter terbuka. Selanjutnya port input
mendeteksi hasil komparator yang mendeteksi apakah terjadi over voltage atau under voltage
dari luaran current to voltage converter tersebut. Jika terjadi over voltage pada kondisi gain yang
tertinggi, artinya arus untuk daya terukur terlalu besar dan gain harus diperkecil menuju
persentase range pengukuran yang lebih besar. Namun jika terbaca ada indikasi under voltage,
artinya tegangan luaran dari current to voltage converter terlalu kecil dan gain dari current to
voltage converter tersebut harus diperbesar menuju persentase daya yang lebih kecil. Diperbesar
atau diperkecilnya gain tersebut dilakukan oleh sistem mikrokontroler melalui port output untuk
menutup atau membuka FET switch, H11F1.
3.3
Subunit Mikrokontroler
Subunit mikrokontroler dibentuk dengan menggunakan AT89S52 sebagai keping tunggal
mikrokontroler [9]. Karena mikrokontroler ini belum mempunyai fungsi analog to digital converter
maka dalam subunit ini dipasangkan komponen ADC0804 yang berfungsi sebagai analog to
digital converter 8 bit. Gambar 5 memperlihatkan skema rangkaian mikrokontroler.
Program yang digunakan untuk mengoperasikan sistem mikrokontroler ini dibentuk melalui
bahasa pemrograman Bascom.
20
J.Oto.Ktrl.Inst (J. Auto.Ctrl.Inst)
Vol 3 (1), 2011
ISSN: 2085-2517
DB9
P0.0
P1.2
3
38
P0.1
P1.3
4
37
P0.2
P1.4
5
36
P0.3
P1.5
6
35
P0.4
P1.6
7
34
P0.5
P1.7
8
33
Rst
9
32
P3.0
10
31
P3.1
11
30
P3.2
12
29
P3.3
13
28
P2.7
P3.4
14
27
P2.6
P3.5
15
26
P2.5
RS
LCD
P3.6
16
25
P2.4
E
DB2
5V
DB4
P3.7
DB2
P0.2
Vin (+)
6
15
DB3
P0.3
Vin (-)
7
14
DB4
P0.4
A Gnd
8
13
DB5
P0.5
V ref/2
9
12
DB6
P0.6
D Gnd
10
11
DB7 (Msb)
P0.7
ADC
0804
3
4
5
P2.0
2
P2.1
1
D7
5V
P2.2
P2.0
16
D6
21
P0.1
5
P2.3
20
DB1
D5
Gnd
17
D4
P2.1
P0.0
18
D3
22
DB0 (Lsb)
__
CS
4
D2
19
Clk R
D1
P2.2
Xtal1
Vcc / Vref
19
3
P3.2
5V
20
2
Clk In
__
Intr
P2.4
P2.3
23
P3.6
1
E
24
18
__
CS
__
RD
__
WR
DB3
D0
17
9
max232
DB1
P2.5
P3.7
89S52
P3.1
DB0
DB5
P0.6
DB6
P0.7
__
DB7
EA / Vpp
___
Ale / Prog
In
Psen
Xtal2
8
39
RS
11,0592
MHz
2
RW
__
WR
__
RD
P1.1
VEE
__
Intr
Vcc
VSS
PB
RST
40
VDD
5V
1
7 10
P3.0
P1.0
6 11
1
5 12
2
4 13
3
3 14
5V
4
2 15
5
1 16
5V
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16
LCD
Gambar 6 Skema blok mikrokontroler.
3.4
Diagram Alir Pengaturan Pengukuran
Gambar 6 adalah diagram alir untuk mengoperasikan pengukur daya reaktor melalui pengukuran
arus dengan pengaturan jangkau ukur (range) secara otomatis. Sebelum algoritma pengaturan ini
diterapkan pada sistem mikrokontroler, dicoba terlebih dahulu dijalankan dengan kontrol melalui
mikrokomputer dengan menggunakan kartu interface DAS-16F yang mempunyai fungsi analog to
digital converter 10 bit dan digital input/output dan dioperasikan melalui perangkat lunak Visual
Basic [10]. Setelah dianggap bisa dikontrol melalui mikrokomputer, algoritma ini kemudian
dimplementasikan untuk pengaturan melalui mikrokontroler.
Mulai
Status Output :
OP = 0; Gain Rendah
OP = 4, Gain Tengah
OP = 6, Gain Tinggi
0000
0100
0110
Status Input
Stat_Inp = 0, Normal
Stat_Inp = 2, Kebesaran Nilai
Stat_Inp = 8. Kekecilan Nilai
0000
0010
1000
Status Ouput
Gain Rendah
(OP = 6)
Baca Status
Input
Jika OP = 6, jadikan OP = 4
Jika OP = 4, jadikan OP = 0
Turunkan
Gain
FlowChart Mengukur Daya
Normal ?
Stat_Inp = 0
?
Tidak
OP = 4 atau 6
nilai tinggi
Stat_Inp = 2
Kebesaran
Stat_Inp = 2
?
Ya
Baca
Tegangan
Ya
Tidak
Gain Rendah
OP = 0
?
OP = 0 (Gain terendah)
Ya
Daya terlalu
tinggi
Tidak
nilai rendah
Stat_Inp = 8
Gain Tinggi
OP = 6
?
Ya
Daya terlalu
rendah
Ulah Data /
Tampilkan
Daya
Didi Gayani
Selesai
Gambar 7 Diagram alir penentuan skala ukur.
21
Tidak
OP = 0 atau 4
Naikkan
Gain
Jika OP = 0, jadikan OP = 4
Jika OP = 4, jadikan OP = 6
J.Oto.Ktrl.Inst (J. Auto.Ctrl.Inst)
4
Vol 3 (1), 2011
ISSN: 2085-2517
Hasil Pengujian
Pengujian sebenarnya terbagi dalam dua bagian, yaitu pengujian rangkaian tegangan tinggi untuk
catu daya detektor dan pengujian pengukur arus detektor. Dalam kesempatan ini tidak diberikan
hasil pengujian tegangan tinggi, karena pengujiannya cukup dengan memberikan beban arus
sebesar 1 mA pada tegangan tinggi terpasang sebesar 600 V dan menunjukkan regulasi
tegangan cukup baik.
Rancangan dari rangkaian pengukur arus diuji di laboratorium dengan menggunakan variasi nilai
sumber arus mulai dari 1 uA s.d. 1 mA. Pengujian dilakukan secara bertahap diawali dengan
pengontrolan kinerja rangkaian current to voltage converter melalui kartu akuisisi data 16F, yaitu
kartu interface yang mempunyai fungsi analog to digital converter serta digital input/output.
Setelah dirasakan cukup berhasil, kemudian dilakukan percobaan dengan pengaturan dan
pengolahan data sepenuhnya dengan subunit mikrokontroler. Hasil pengujian ditampilkan dalam
Tabel 1 dan Tabel 2. Dari hasil pengujian tersebut dapat disimpulkan bahwa alat ukur dapat
berfungsi cukup baik, menunjukkan hasil pengukuran daya yang proporsional terhadap arus yang
masuk dengan grafik hubungan arus-daya terukur ataupun grafik hubungan arus-% daya terukur
cukup linear, seperti terlihat pada Gambar 7 dan 8.
Tabel 1 Data hasil pengukuran arus dengan variasi besar nilai arus dengan kontrol mikrokomputer.
Arus (uA)
Daya Rerata
(kW)
Arus (uA)
Daya Rerata
(kW)
Arus (uA)
Daya Rerata
(kW)
1
0,99
10
9,67
0,1
102,08
2
2,01
20
20,00
0,2
202,94
3
3,02
30
30,00
0,3
303,80
4
4,02
40
40,07
0,4
403,90
5
5,01
50
50,08
0,5
504,91
6
6,02
60
60,17
0,6
605, 77
7
7,03
70
70,22
0,7
706,48
8
8,00
80
80,23
0,8
808,11
9
8,90
90
90,18
0,9
910,03
10
9,67
100
102,54
1,0
1010 ,00
Grafik Arus-Daya Terukur
12
10
Daya (kW)
8
6
4
2
0
0
2
4
6
Arus (uA)
(a)
22
8
10
12
J.Oto.Ktrl.Inst (J. Auto.Ctrl.Inst)
Vol 3 (1), 2011
ISSN: 2085-2517
Grafik Arus-Daya Terukur
120
Daya (kW)
100
80
60
40
20
0
0
20
40
60
80
100
120
Arus (uA)
(b)
Grafik Arus-Daya Terukur
1200
Daya (kW)
1000
800
600
400
200
0
0
0.2
0.4
0.6
Arus (mA)
0.8
1
1.2
(c)
Gambar 8 Grafik Arus-Daya Terukur.
Tabel 2 Data hasil pengukuran arus dengan variasi besar nilai arus dengan kontrol mikrokontroler.
Arus (uA)
Daya rerata
(%)
Arus (uA)
Daya rerata
(%)
Arus (mA)
Daya rerata
(%)
1
0,103
10
0,978
0,1
10,110
2
0,198
20
2,033
0,2
20,220
3
0,304
30
3,026
0,3
30,759
4
0,402
40
4,129
0,4
40,441
5
0,507
50
5,073
0,5
50,857
6
0,615
60
6,077
0,6
61,151
7
0,709
70
7,079
0,7
71,078
8
0,803
80
8,074
0,8
81.984
9
0,902
90
9,141
0,9
92,156
10
0,984
100
10,085
1
102,450
23
J.Oto.Ktrl.Inst (J. Auto.Ctrl.Inst)
Vol 3 (1), 2011
ISSN: 2085-2517
Grafik Arus-Persen Daya
1.2
1
% Daya
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
2
4
6
8
10
12
Arus (uA)
(a)
Grafik Arus-Persen Daya
% Daya
12.00
10.00
8.00
6.00
4.00
2.00
0.00
0
20
40
60
Arus (uA)
80
100
120
1
1.2
(b)
Grafik Arus-Persen Daya
% Daya
120.00
100.00
80.00
60.00
40.00
20.00
0.00
0
0.2
0.4
0.6
0.8
Arus (mA)
(c)
Gambar 8. Grafik Arus-% Daya Terukur.
4.1
Gambar Tampilan
Gambar 9 memperlihatkan tampilan alat pengukur daya reaktor dengan pengaturan kinerja
peralatan dengan mikrokomputer dan dengan bahasa pemrograman Visual Basic. Gambar 10a,
10b dan 10c memperlihatkan tampilan daya pada jangkauan 1%, 10% dan 100%. Luaran 1 dan 2
yang terlihat pada masing-masing gambar menunjukan pengaturan posisi masing-masing gain
dari rangkaian current to voltage converter.
24
J.Oto.Ktrl.Inst (J. Auto.Ctrl.Inst)
Vol 3 (1), 2011
ISSN: 2085-2517
Gambar 10 memperlihatkan masing-masing modul peralatan yang dibuat. Gambar 10a
memperlihatkan modul mikrokontroler lengkap dengan tampilan LCD, Gambar 10b
memperlihatkan modul rangkaian current to voltage converter, sedangkan Gambar 10c
memperlihatkan modul rangkaian tegangan tinggi.
(a)
(c)
(b)
Gambar 9 Tampilan Hasil Ukur dengan Visual Basic.
(a) Modul Mikrokontroler
(b) Modul Pengukur arus
(c) Modul Tegangan
Tinggi
Gambar 10 Foto Modul yang Dibuat.
5
Kesimpulan
Dari hasil kajian yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa sistem pengukur daya reaktor untuk
kanal daya tinggi dapat dibuat dengan cukup baik dengan pengaturan skala ukur dua atau tiga
dekade teratas secara manual ataupun secara otomatis dengan bantuan sistem mikrokontroler.
Penggunaan FET Input mutlak digunakan mengingat pengukuran arus kecil membutuhkan
penguat operasional yang mempunyai bias current yang kecil dan dikemas dalam wadah tertutup
untuk menghindari gangguan dari luar. Kemungkinan membentuk sistem pengukur daya reaktor
kanal daya menengah sebanyak lima dekade pun akan dapat dibuat dengan memperhatikan
penguat operasional yang digunakan mempunyai bias current yang cukup kecil dan dengan
pengaturan layout rangkaian yang lebih baik mengingat pengukuran arus kecil sangat rentan
terhadap gangguan derau.
6
Daftar Pustaka
[1] Anonymous., Operation And Maintenance Manual NM-1000 Neutron Monitoring System,
General Atomics, 1989.
[2] Anonymous., Operation And Maintenance Manual For The Microprocessor Based
Instrumentation And Control System, General Atomics, 1993.
[3] Knoll, Glenn F., Radiation Detection And Measurement, John Wiley & Sons, Singapore, 1989.
[4] IAEA., Distant Learning Module of The Regional Training Course On Information
Communication Technology : Nuclear Electronics CD 1 Vers. 2.0.
25
J.Oto.Ktrl.Inst (J. Auto.Ctrl.Inst)
Vol 3 (1), 2011
ISSN: 2085-2517
[5] Anonymous., Operation And Maintenance Manual NP-1000/NPP-1000 Percent Power
Channel, General Atomics, 1991.
[6] Anonymous., Flux Controller And Multirange Picoammeter Channel Model NFC-4, General
Atomic Company, 1979.
[7] http://www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/L/F/4/1/LF411.shtml
[8] http://www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/H/1/1/F/H11F1.shtml
[9] Putra, Agfianto Eko., Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55. Teori dan Aplikasi, Penerbit
Gaya Media, Yogyakarta, 2003.
[10] Microsoft Visual Basic, Learn Visual Basic 6.0. 2000.
26