PENDAHULUAN - ANSN

1.').1
2/11
BII/iIII
Pro,,'it/illg Pertemllall t/all Preselltasi nmiall
l'PNY-lJATAN,
Yogl'akarta 25-27 April 1995
PENGATURAN SECARA OTOMATIS JANGKAUAN UKUR
KANAL DAYALINIER (NP-IOOO)REAKTOR KARTINI
Prajitno, Yusuf,Rakis Ismanto
PPNY-BATAN, JI. BabarsGli P.O, 1008 YogyakGl1a55010
ABSTRAK
PENGATURAN SEcARA OTOlvlATIS JANGKAUAN UKUR KANAL DAYA LINIER (NP- 1O00)
REAKTOR KARTINI. Kallalpersell daya /illierNP-I 000 mentpakall salah satll illstmmell yallg dipel'gllllakall
llIItllkmengllkllrdaya reaktor Kartini, illstl1lmenilli memili/..ijallgkallallIIkllrtllllggallilltllkdaya reaktordm1
0 - 100 KW, Ulltllk mellillgkatkall ketelitiall hasil pellgu-kurall, telah dirallcang dall dibuat tambahall
rallgkaian elektronik JaIl perallgkat llll/(/k IIlItuk mellgatllr jallgkauan IIkl/l' daya lillieI' secara otomatis.
Pellgubahall jallgkal/all I/kllr dilakllkall dellgall mellgllball nilai resistor pellgatztr pellgl/atall (gaill) lewat
saklar eleh1rollik yallg dikelldalikall oleh kompl/ter lewat alitaI' 11111ka
PCL-7I IE. Pemilldahall posisi saklar
ele/..1rollik dilakllkall dellgclI/ memballdillgkall IIilai mabimum liap jallgkauall IIkllr dall kelllarclI/ ADC
JallgkallallllkllryclI/g dihasilkclI/ adalall III/tllk mellgllkllrdaya reaktor Km1illi : 0 lKW, 0 1OKWJaIl 0100 KW. Dengan tambahclI/ rangkaiclI/ elektrollik dall perclllgkat blllak IlIItllk pellgatl/rall jangkallclII 11/..1/1',
maka pellgukll1rlll daya linier mellggrll/akan NP-l 000 pada daya relldalz pembacaannya melljadi lebill telili.
-
-
ABSTRt\. CT
CONTROLLER OFAUTOAIATIC R4NGE LINEARPO WERCHANNEL (NP-1000)KARTINI REACTOR.
Percellt Power Challllel )\'P-1000 is olle of illstntmellt usedfor measllringpower ill Kartini reactor. It has
single rangefrom 0 to 10(;KIV. To improve the measurement accllracy, all additiollal electronic controlled
circllit has beell implemellted,to colltrolmeasllremelltrallgealltomatically. Alltorallge isobtailled by selecting
the vallie of resistor gaill control throllgh electronic swith and driver by compllter via PCL- 711B inte/face.
The maximum of each rallge is compared willIADC output, and computer decide to select electronic slt'itch
which is energized. With additiollal electrolliccircuit and so.frware,measuremellt afpower Kartini reactor of
tilerallges0-I KIV,0-IOKIVand O-IOOKWbecamemore accurate especially ill the lowpower measurement.
PENDAHULUAN
N
P-lOOO adalah perangkat elektronik untuk
instrumentasi dan kendali buatan General
Atomic yang digunakan untuk mendapatkan data
daya reaktor secara presisi dengan skala linier. Daya
reaktor adalah berbanding lurus dengan fInks BetTOn
rata-rata. Fluks netron rata-rata dapat diukur dengan
detektor Compensated Ionization Chamber (CIC),
dimana keluaran crc tersebut bcrupa besaran ants
yang kemudian dipcrkuat daB dikonversi dengan
pcnguat linier NP-lOOO. Keluaran dari NP-IOOO
merupakan besaran tegangan analog yang mempunyai jangkauan tunggal yaitu dari 0 sampai -10
volt, yang ekivalen dengan daya reaktor daTi0 sampai
100 KW,
Kekurangan daTi sistem dengan jangkauan
pengukuran tunggal tersebut adalah pada daya rendah
( < 10 KW) hasil pengukuran tidak dapat terlihat
dcngan jelas pactapenampil, sehingga hal ini mengakibatkan hasil pembacaan menjadi tidak akurat.
Prajitno,
tlkk,
Ketidak akuratan hasil pembacaan
tersebut
dikarenakan penampilan hasil pengukuran terbagi
dalam 10 skala, schingga skala pertama akan sama
dengandaya IOKW.
Untuk mengatasi
kekurangan
dan
meningkatkan ketelitian pembacaan daya reaktor
pacta daya rendah, telah dirancang daB dibuat
rangkaian elektronik dan perangkat lunak yang
dipergunakan untuk mengubah dan mcngatur
jangkauan pengukuran menjadi 3 yaitu :
1. 0 1 KW
2. 0 - 10 KW
3. 0 - 1O0KW
Keluaran NP-IOOOuntuk setiap jangkauan
pengukuranadalah
tegangananalogO
- -10
volt. aleh
karena itu dlperlukan antar muka (inte/face) yang
digunakari untuk mengubah besaran analog menjadi
digital (ADC) agar data hasil pengukuran dapat
diolah oleh kompllter.. Pembahan jangkauan ukur
dilakukan oleh algoritma dalal11 komputer
ISSN 0216-3128
Prosidillg Patemllall dilll Preselltasi Ilmialr
PPNY-BATAN,
Yogyakarta 25-27 April 1995
berdasarkan besaran tegangan keluaran daTi
NP-1O00, sehingga komputer memerlukan antar
muka untuk mengeluarkan data biller yang dipakai
untuk pengaturan penguatan (gain).
Bahasa pemrograman yang dipergunakan
membuat perangkat lunak adalah bahasa pemrograman terstruktur TURBO PASCAL 7.0 clandibuat
seeara modular sehingga dapat dengan mudah
diintegrasikan dengan program yang lain dalam
sistem instrumentasi reaktor Kartini.
TEORI
CIC adalah salah satu jenis detektor yang
dipergunakan untuk mengukur daya reaktor nuklir,
dimana keluarannya berupa arus yang besarnya
berbanding lurus dengan finks netron rata-rata. Oleh
karena itu diperlukan pengubahan bcsaran arus
menjadi besaran tegangan.
Prinsip daTipengubah ants menjadi tegangan
(gambar 1) dapat dijelaskan sebagai berikut :
R
219
Bllkll!
is-'
variasi penguatan untuk masukan arus daTidetektor
CIC denganjangkauan 1x 10-9sampai 1x 10,3.Pemilihan pengaturan penguatan dilakukan lewat oploisolated analog switches HIIFI yang dapat dilakukan manual alan clematis oleh komputer. Untuk
menghindari pembebanan keluaran digital yang
dipakai untuk pengendali penguatanclankemungkinan adanya perbedaan ground antara NP-1O00 clan
komputer, maka pengendalian pengaturan penguatan
dilakukan lewat oplo- coupler 3N25.
PCL- 711B adalah CARD (modul elektronik)
yang mudah dalam menggunakannya, dengan eara
memasukkan modul elektronik ini dalam salah satu
slot yang dimiliki komputer ]EM PC/XI/AT. Modul
elektronik ini dapat dioperasikan sebagai pengubah
sinyal analog mcnjadi digital (ADC) dengan 8 saluran
masukan alan sebaliknya merubah sinyal masukan
digital menjadi analog (DAC) clan dapat pula berfungsi untuk memasukkanl mengeluarkan sinyal digital 16 bit. Modul elektronik PCL-711B sudah
dilengkapi pula dengan software driver sehingga
sangat luas pemakaiannya, selain untuk akuisisi data
antara lain dapat juga untuk kontrol clanotomatisasi
proses serta pengujian seeara clematis. Realisasi
rangkaian pengalur penf,'uatan sepel1i terlihat pacta
gambar 2.
+lSV
vQ=.lsR'
Gambar
1. Petlgtlball art/oSke tegal/gall
Dikarenakan latar maya (virtual-ground) pactainput
pellguat A, arus pada Rs adalah 0 clan is mengalir
lewat resistor umpan balik R'. Sehingga keluaran
tegangan
Vo =
- is R'.
Mininal arus yang dapat
diukur oleh rangkaian ini ditentukan oleh arus bias
dari inverting input.
TATA KERJA
Perangkat
Gambar 2. Rallgka;all pellgatllr jallgkal/all
petlgllkl/rltll NI'-1000
keras
LF411 adalah penguat operasional jenis
bipolar dengan masukan menggunakan J-FET,
sehingga arus masukan clan drift dapat diabaikan.
Dengan mengubah nilai resistorumpan-balik penguat
operasjgnal LF-411, dapat dilakukan pengaturan
ISSN 0216-3128
Pengaturan
pengendalian
penguatan
Proses pengukuran daya linierReaktor Kartini
clan pengaturan pengendalian penguatan (gain),
dilakukan dengan memonitor keluaran analog
Prajitno, dkk:
Prositlillg Perfemllall tlall Presell/asi llmin"
PPNY-BATAN,
J'ogya[(artn 25-27 April 1995
BI/klll
220
NP-1O00Ycmgmencrima masukan dati detektor crc.
Data analog keluaran NP-I000 selanjutnya dimasukkan modul PCL- 711B untuk dikonversi
menjadi data digital daDdata hasil konversi ini akan
diproses oleh komputer. Komputer kemudian akan
membandingkan data basil pengukuran dengan
batasan aeuanjangkauan daDmembetikan keputusan
serta mengirimkan perintah pactaPCL-711B. Modul
PCL-711B akan mengcluarkan keluaran data digital
sesuai data yang diterima yang dipergunakan untuk
mencntukan jangkauan pengukuran dari NP-1O00.
PC-Bu.
~
crc
Gambnr 3. BioI; diagram pel/gat/trilll pengendalian peng/1l1tan
Perangkat
Lunak
Dari realisasi rangkaian pengatur daB antar
muka komputer maka diperlukan perangkat lunak
yang berfllngsi untuk :
me1akukaninisialisasi antar mllka PCL-711B
daDmembaea data analog keluaran NP-1O00
- membandingkan basil pembaeaan keluaran
NP-I000 dengan
- aeuan besaranjangkauan memberikanperintah
antar muka PCL-711B untuk mengeluarkan
data digital yang sesuai untuk mengubah
jangkauan pengukuran.
-
Algoritma
pengatmo(daya_linier);
Lokal Param
: array[0..60] of word;
{ parameter untuk pengaturan PCL-711B }
rune
: integer; { fungsi PCL711B }
dat
: array[0..10] of integer;
sertakan 711TPF; {fungsi bawaan dati PCL-71lB }
Prnjitno, dkk.
mulai
siapkan parameter untuk ADC;
param[45] = nomoI'kesalahan;
fune=3; {inisialisasi hardware driver;}
jika param[45] 0 maka "inisialisasi drivergagal"
fune=4; inisialisasi ADC;
jika param[45] 0 maka "inisia1isasiADC gaga1"
fune=9; interupsi transfer data;
jilm param[45] 0 maka "intI'.transfer data gaga1"
kcrjakan
fune=lO;
pel711(fune,param[0]
san1pai(param[46] AND 1)=0; {param[46] = 0 }
databuf=dat[l] AND $FFF
databuf=(lO*databuf/4096)+(-5);{ 4096=12 bit}
daya_lin = databuf
dat[O]= $01
jilm daya_lin jangkauan2
maIm posisil daDdat[O]= $01
jil,a daya_1in jangkauan1 daD jangkauan2
maIm posisi2 daDdat[O]= $02
jil,a daya_Iin jangkauan2
maka posisi3 daDdat[O]= $04
fune=:28;inisialisasi DAC;
jika param[45] 0
maIm "inisialisasi keluaran digital gaga1"
fune=29; menge1uarkankeluaran digital;
pel711(fune, param[O]);
jika paral11[45]0 maka "keluaran digital gagal"
sclcsai;
HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari basil pengujian seeara sil11ulasidengan
menggunakan sumter arus presisi KEITHLEY
Model 61OCR,diperoleh data untukjangkauan-l daD
jangkauan-2 seperti terlihat pada label 1. Dari data
t:1bel1 dapat dihasilkan graflk lillieI'antara masukan
arus daD keluaran tegangan, seperti terlihat dalam
gambaI'4 daDgambaI'5. Pada skala-l yaitujangkauan pengukuran 0 - lKW, grafik antara masukan arus
1 x 10-8sampai dengan 5 x 10.7dengan tegangan
keluaran 0,152 - 8,59 V. Sedangkan pada skala-2
yaitujangkauan pengukuran 0 1OKW, masukan arus
6 x 10.7sampai dengan 1 x 10-4,dengan tegangan
-
keluaran
0,043
-8,16
V. Karena keterbatasan
kemam-
puan sumter arus standar maka untuk skala-3 yaitu
ISSN 02f6':3128
Prosidillg Pertemllall dolI Preselltasi Ilmiall
PPNY-BATAN,
Yogl'akarta 25-27 Apri/1995
221
Bli/wI
-
pengukuran 0 100 KW belum dapat
dilakukan simulasi, namun pada jangkauan ini tidak
mengalami perubahan nilai resistor umpan balik
sehingga masih dapat dianggap linier.
jangkauan
Tabell.
J.n3kaua.. 1
DAYAREAXTORO .IKW
'
-'
r: :.'I
'=~==~".=~.~.'~~=====~.:~:~~~.:~::~:::~:~"Z:~:~~~~.="~:.=
"-"-'-"""""""""""""""""""'-'"..-......-..-.-........-....-
,
Data
hasil
pengujian
NP-I000
menggunakan sumber arus Keithley
Model 610 CR
Jangkauan 1
~... """""-"""""'--7~"""-
['I';' .,
""--""",,,,-<
Jangkauan 2
,
OJ
Input (A)
Output (V)
Input (A)
Ontput (V)
1,0 x 10-8
0,152
6 x 10-7
0,043
3,0 x 10-8
0,508
7xlO-7
0,051
5,0 x 10-8
0,854
8xlO-7
0,060
7,0 x 10-8
1,199
9 x 10-7
0,068
9,0 x 10-8
1,544
I x 10-6
0,076
I,OxI0-7
1,716
2 x 10-6
0,158
1,2x 10-7
2.060
3 x 10-6
0,242
2,400
...............
4 x 10-6
0,325
2,750
5 x 10-6
0,408
1,8 x 10-7
3,090
6 x 10-6
0,490
2,OxI0-7
3,440
7 x 10-6
0,574
2,2 x 10-7
3,780
8 x 10-6
0,657
2,4xI0-7
4,130
9 x 10-6
0,736
2,6x 10-7
4,470
I x 10-5
0,822
2,8 x 10-7
4,810
2 x 10-5
1,635
3,0 x 10-7
5,160
3 x 10-5
2,460
3,2xlO-7
5,510
4 x 10-5
3,270
3,4 x 10-7
5,850
5 x 10-5
4,080
3,6x10-7
6,190
6 x 10-5
4,900
4,0 x 10-7
6,880
7 x 10-5
5,720
4,2 x 10-7
7,230
8 x 10-5
6,530
4,6 x 10-7
7,910
9 x 10-5
7,350
5,0 x 10-7
8,600
I x 10-4
8,170
I
1,4xI0-7
I
1,6x 10-7
I
I
Dari data basil pengujian seperti terlihat pad a tabel1.
dapat dieari persamaan regresi liniernya, Y =
s
1.1...10. X IE'" """'"
Gambar
4. Graftk jallgkallall-1
Teaktor 0 -lKJV
.
lIlItllk tlaya
Jo"gx.u>" 2
DAYA REAKTORO .IOKW
,..! ~
~~~~~~~~=~~~~
==:-7--.....
~t~~~~~~~~~
,.
.6
Gambar
200
400
eoo
800
><1E.I1Amp...
1000
5. JallgkatUlIl-2 lIlItllk tlaya reaktor 0...
lOKW'
KESIMPULAN
Setelah melakukan sejumlah pengujian
terhadap rangkaian elektronik yang dipergunakan
untuk pengaturan jangkauan ukur Daya Linier
NP-I000 Reaktor Kartini, dapat disimpulkan bahwa
1. Jangkauan ukur daya linier reaktor seeara
otomatis dibagi menjadi 3 yaitu : 0 lKW, 0
-
0,00869 + 1,722529 X dengan korelasi r = 0,999997
untuk jangkauan ukur 1 dan Y = -0,00158 +
0,008171 X dengan korelasi r = 0,999998 untuk
jangkauan ukur 2.
ISSN 0216:':3128
'-"--""""'-"-'-"""'-""
lOKW <Ian 0
2.
- 1O0KW
-
-
Pembaeaan basil pengukuran daya linier reaktor
pacta <layarendah yaitu daya lebih keeil lKW
menjadi lebih teliti daB liniaritasnya baik,
denganpersamaanregresilinierY =...0.00869 +
Prajitno, dkk:
Prosidillg Pertemuall dall Preselltasi Ilmialz
PPNY-BATAN,
Yogyakarta 25-27 April 1995
Bllku!
222
1,722529 X dan korelasi r = 0,999997. Untuk
jangkauan2, Y= -0,00158+0,008171 Xdengan
korelasi r = 0,999998.
3. PerIu ditentukan daerah batas yang pas antar
jangkauan (histerisis), sehingga pacta pengukuran perbatasan antarajangkauan tidak teIjadi
osilasi.
direset dulu sebe1um diisi keluaran barn agar tidak
teIjadi error.
Prajitno
-
-
DAFTAR PUSTAKA
Terjadinya "trip" pada pemindahan jangkauan,
berdasarkan analisis adalah dikarenakan sell/pat
terjadi "open-Ioop" yang diakibatkan semlla
resistor terbllka.
Akan dilakllkan perbaikan
pada software
pengendalian digital.
L PCL-711 B, PC-MultiLab CARD USER'S
Badi Wiyana
MANUAL (1992)
2. TRIGA
REACTORS,
Operation
and
Maintenance Manual NP-lOOOPercent Power
Channel, General Atomics (1991)
3. JACOB MILLMAN, Ph.D. and CHRISTOS C.
HALKIAS, Ph.D., Integrated Electronics:
Analog and Digital Circuits and Systems,
McGRAW-HILL KOGAKUSHA, LTD., Tokyo
(1972)
- Berapa waktu yang diperIukan untuk konversi
dad masukan (ams) sampai pacta penampilan
dilayar monitor kompuler?
- Sepengetahuan karni bahwa kanal daya di reaklor
Kartini acta 2 yaitu kanal daya linier dan log.
Apakah pengukuran secara otomatisjangkau ukur
kanal daya linier <NP-I000> reaktor Kartini
dapatjuga digunakan untuk kanaldaya log?
Prajitno
- Waktu konversi dari lI1asukan (anls) sampai
penampilan
dilayar
bell/III dilakukan
pengukl/ran.
- Faciaprinsipnya bisa, nall1l1nrealisasin)'a cllkup
sufit karena rangeljangkauan yang diatur
bukanlah pengaturan "gain".
TANYAJAWAB
Sudiyanto
- Komentar. Mungkin perIn membah softwarenya
daTisarli range ke range lain mengingat keluaran
digitalnya bcrsifat latch (mengunci), jadi perlu
ISSN 0216-3128
Prajitno; dkk.
--~