PENAMPIL DAYA REAKTOR KARTINIDENGAN MENGGUNAKAN PC APPLE - lIe

Sudiyant.o

Pusat. Penelit.ian Nuklir Yogyakart.a

ABSTRAK

Sist.em penampil daya reakt.or Kart.ini menggunakan APPLE­lIe-PC t.elah dibuat.. Sist.em ini t.erdiri dari unt.ai pemot.ongt.egangan 5 volt. dan pembalik t.egangan keluaran posit.ip.sebuah Int.erface ADC 8 Kanal-8 Bit.. dan sebuah sist.em APPLE­lIe-PC. Selama uji coba 30 jam di ruang kont.rol reakt.orseluruh sist.em berfungsi dengan baik.

ABSTRACT

A power display syst.em of Kart.ini reakt.or using APPLE­lIe PC has been made. This syst.em consist.s of 5 volt. vol­t.age cut.t.erand a posit.ive out.put.invert.er. 8 chanals-8 bit.ADC int.erface and Apple-lIe PC syst.em. During 30 hourst.est.ing period in react.or cont.rol room t.he syst.em isfunct.ioning properly.

I. PENDAHULUAN

Beberapa wakt.u yang lalu reakt.or Kart.ini t.elah dileng­

kapi dengan sebuah sist.em pengendali daya ot.omat.ismengguna-

kan mikro komput.er. masih diperlukan sejumlah sist.em

ot.omat.islainnya sepert.i penampil suhu bahan bakar. penampil

daya reakt.or menggunakan mikro komput.er dll. Tujuannya ada-

lah meningkat.kan kualit.as dan kemudahan cara operasinya di

samping kemampuannya dalam menyimpan dat.a operasi. Kal i ini

sebuah sist.em penampil daya reakt.or menggunakan mikro

komput.er t.elah berhasil dibuat. dan dicoba di ruang kont.rol

reakt.or selama t.iga puluh jam operasi denganhasil cukup

baik.

Sebagai sumber masukan sist.em diambil keluaran dari

det.ekt.or neut.ron penampil daya logarit.mis yang berupa

t.egangan analog yang bervariasi mulai dari nol volt. hingga

10 volt. unt.uk daya reakt.or t.erpasang hingga 100 kW t.ermal.

402

403

Sebagai int.errace unt.uk mengolah masukan analog t.ersebut.

digunakan sist.em pemot.ong t.egangan analog 5 volt. dan

pembalik keluaran posit.ip, dan sebuah int.erface ADC-8 bit..

Keluaran daya reakt.or dit.ampilkan pada layar monit.or, kert.as

print.er maupun langsung ke dalam disket.. Bila dibandingkan

dengan sist.em yang t.elah ada jelas 1ebi h seder hana pem­

bacaannya karena sudah dalam bent.uk numerik, sedangkan unt.uk

s1st.em yang lama harus melihat. skala yang dipilih serla

jarum penunjuk at.au pada kert.as rekorder.

Hasil pengamat.an menunjukkan bahwa t.egangan analog dari

det.ekt.orneut.ron menunjukkan harga 5 volt. unt.uk daya ler­

pasang 1 wat.t. t.ermal, kemudian besaran analog t.ersebul

bergerak ke at.as dari 5 volt. hingga 10 volt. unluk perubahan

daya t.erpasang dari 1 wat.t. t.ermal hingga 100 kW t.ermal,

hasil empiris ini memberi inspirasi penulis unluk mendisain

sist.em penampil daya mulai dari 1 wat.t.hingga 100 kW lermal

dengan cara memot.ong tegangan masukan dengan balas 5 volt.,

art.inya bila t.egangan masukan kurang dari 5 volt akan

diabaikan oleh sist.em dan hanya akan diolah sist.em bila

t.egangan masukannya lebih besar dari 5 volt.

Seluruh sist.em t.elah dicoba dengan personal komputer

Apple lIe, dan sebuah sist.em mother board baru unluk IBM PC

t.elah pula diselesaikan untuk mengoperasikan seluruh sislem

int.erface yang semula didisain unt.uk Apple-lIe, cukup dengan

mengubah addres decodernya yang memenuhi pela memori IBM PC

dan sedi kit. perubahan program BASIC diubah agar berrungsi

lmluk IBM PC.

II. RANGKAIAN PEMOTONG TEGANGAN DAN PEMBALIK

POSI TI P

KELUARAN

Unt.uk memolong t.egangan analog dari sist.em delekt.or

neut.ron dengan 5 volt. sert.a menampilkan ,harga posit.ip saja

pada keluarannya. t.egangan masukan dile .•.,at.kansebuah sist.em

sepert.i t.ampak pada gambar 1, selanjut.nya tegangan keluaran­

nya diumpankan pada int.errace ADC.

15vott

R

R

R

404

R

Gamba. 1. Rangk aian pemotong tegangan dan pembal.ik kelua.anpositip

Pada bagian pe.tama sebuah IC Op Amp 741 berfungsi se­

bagai komparator, tegangan referensinya diatur untuk 5 volt

yang diper 01eh dari penur un tegangan + 15 volt. dan zener.

Bagian kedua terdiri dari sebuah IC Op Amp 741 dan dua buah

diode. Op Amp pertama akan menghasilkan keluaran baik

dengan pal aritas nega tip maupun posi t.ip. pada saa t mas ukan

berha.ga kurang dari 5 vol t maka kel uaran akan berharga

pasi tip dan pada saat t.egangan masuk an 1ebi h besar 5 vol t

maJc::akeluarannya akan berharga nega t.ip. Kel uaran dari

Op Amp pertama yang bertanda positip akan dihapuskan dengan

rangkaian Jc::eduadengan dua buah diodenya.

405

Untuk melihat lebih jelas fungsi dari Op Amp 741 kedua

dapat dilihat pad a gambar 2a. keluran Vo terbatas sebesar

o volt untuk semua masukan yang berharga positip.

Rf = R

01 = Hidup

02 = Mati

a

Rf = R

01 =Mati

b

Gambar 2. Penyearah gelombang-setengah linier. pembalik.keluaran positif.Ca). masukan positip Ckeluaran tak ada).Cb).masukan negatip Ckeluaran ada)

Bila tegangan masukan El positip dalam gambar 2a. diode

D1 dialiri arus yang menyebabkan tegangan keluaran Op.Amp Vo

menjadi negatip sebesar penurunan satu diode Cmendekati 0,6

voll). Hal ini mendorong diode D2 untuk terbias balik.

Tegangan keluaran Vo sama dengan nol karena arus masukan I

mengalir melalui D1. Unluk kejadian ini dianggap lidak ada

arus yang mengalir lewal RI, dan karenanya Vo = O.

406

Dal am gambar 2b mas uk an nega t..ip El mendor ong kel uar an

Op.Amp V01 menuju posit-ip. Hal i ni menyebabk an r:e di al iri

arus.- Kemudian rangkaian ini beker ja sepert-i sebuah pem-

balik karena Rr = Ri dan Vo = - (-El) = + Ei. Karena mas uk-

an C -) nya pada pat..ensial gr ound mak a di ode D1 t-erbi as

balik. Ar us mas uk annya adal ah Ei /Ri dan gai nnya - Rr /Ri .

Perlu diingat.. bahwa persamaan gain ini hanya berlaku unt-uk

masukan negat..ip saja, dan Vo hanya bisa menjadi nol at..aupo-

sit..ip. Gain pada rangkaian ini adalah sat..ukarena Rf=Ri.

III. INTERFACE AGe 8 KANAL8 BIT

Set..elah t..egangan masukan yang. berasal dar i kel uaran

sist..em det..ekt..orneut..ron dapat.. dibent..uk hingga berharga po­

sit..ip dan bervariasi hingga 5 volt-, seger a diumpankan pad a

masukan sist..em int-errace ADC 8 kanal 8 bit-. diagram kot..aknya

dit..ampilkan dalam gambar 3.

Dari dat..a IC ADC 0809 diperoleh sejumlah informasi

pent..ing unt..ukcara pengoperasiannya, diant-aranya ialah :

- sc est..art..Conversion),

pulsa dari st-at-us 0 ke 1

unt-uk mengawali operasi diberi

EOC (End or Conversion), akhir dari konversi analog kedi-­

git-al memberikan st..at-uslogik dari 1 ke O.

- Pemilihan kanal dari nomer 0 hingga nomer 7 diat-ur melalui

st..at-usADD A, ADD B, ADD C, sebagai cont..oh bila dikehenda~

ki masukan pad a kanal nomer 0 yang akan diolah dari analog

ke digit-al maka ADD A=O, ADD B=O ADD C=O dan bila memilih

kanal nomer 7 yang akan diolah dari analog ke digit..al maka­

ADD A=l, ADD B=l dan ADD C=l.

OE (Out-put..Enable), unt..ukmengeluarkan dat..adigit..al diberi

st..at..uslogik dari 0 ke 1.

407

D.n

LSB'---74244ADC0809

--ne. r I-D 7

I-MSB I-

OECs

-EOC: SCI I

~

D· ---742.44

-(~(~- ne. II ~1-

+~

1

D 7

-I

7475cs

mm-D 0

II~ j~

PC~

A 2to- 74154 MUXto- 2_

to--D 7 A3_

to-- DB

Gambar 3. Diagram interface ADC

In 012.345

67

ADD A

DD R

ADD C.

408

Dari gambar 3 sejumlah t.hree slale buf'f'erlipe 74244 dan

7475, dua buah gerbang NAND serla sebuah mulliplexer 74154

digunakan unluk menggandakan address devi ce sel ecl. Cara

kerja inlerface ADC lersebul adalah sebagai berikul

1. Dipilih adres lewal MUX unluk memberi pulsa pada SC dari

o ke 1, segera IC 0809 akan melakukan konversi masukan

legangan analog menj adi digilal mulai dar i bil per lama

(2°) hingga bit. ke 7 (27).

2. Slat.us logik EOC. diamali t.erus lewal lhree slale buf'fel-

nomer I apakah memenuhi syaral Clogiknya berubah dari

slat.us 1 ke 0), ini berarli konversi analog ke digit.al

lelah berakhir unluk salu kali euplikan wakt.u.

3. Segera dipilih address unt.uk membawa lhree slale buff'er

nomer II dan sekalian memberi pulsa dari 1 ke 0 pada OE,

segera dala masuk ke dal am mikro kompuler Iewal del apan

buah dala bus.

4. Unluk memulai

alas.

euplikan kedua dilakukan langkah serupa di

Bila diperlukan konversi analog ke digit.al dari sejum­

lah masukan Cdari kanal 0 hingga kanal 7) langkah di alas

perlu diawali dengan memilih st.at.usADD A, ADD B, dan ADD C

lewat. t.hree slat.e buffer 7475.

Sebagai ref'erensi dipilih 5 voll, art.inya seliap digil

dala digit.alnya mengambil harga 5 voll/255 = sekit.ar 20 mili

vol l yang mer upak an ukuran per ubahan legangan analog t.er­

keeil yang masih mampu dikenal oleh sistem int.erf'aeeADC.

IV. PERANGKAT LUNAK

Keluaran besaran digit.al dari int.erf'aee ADC 8 bil

bervariasi dari 0 - 255; dengan memakai legangan ref'erensi

5 vol l maka seli ap digit kel uaran akan mempunyai harga 5

voll/255 = 20 mili volt..

409

Oari pengumpulan da~a selama operasi reak~or mengguna­

kan sis~em penampil lama yang berupa ~egangan analog dan pe­

nunjukan daya lewa~ skala jarum bisa disimpulkan bahwa be­

sarnya daya ~erpasang mendeka~i harga 10 pangka~ ~egangan

anal ognya. Sebagai con~oh diambil 100 wa~~ ~ermal, saa~ i~u

~egangan analog dari keluaran sis~em de~ek~or neu~ron = 2,04

vol~. jadi 100 = 102,04..Pada saa~ daya reakt..or1000 wat..~

t..ermalmaka t..egangananalog saa~ it..u3 volt...jadi 1000=103.

Ist..art..I

I

= 0 TO 10Vo = INT C C ADC/255) 5000)V = Vo/1000P = INT C 10"V)

PRINT ADC

PRINT VoPRINT V

Gambar 4. Bagan alir penampil daya reak~or

Pada bagian lampiran dapa~ dilihat..korelasi da~a an~ara

daya ~erpasang dan ~egangan analog kel uar sis~em de~ek~or

nau~ron. Bagan alir program penampil daya raak~or di~ampil-

kan pada gambar 4.

410

V. KESI MPULAN

Dari hasil celak kompuler dapal diambil kesimpulan :

- Slabililas alal untuk ~etiap waklu cuplik cukup linggi,

hal ini di lunjukkan dari besarnya daya reaklor unluk 20

kali cuplikan telap.

- Penampil daya reaklor cara lama dan cara baru memakai PC

lidak banyak berbeda pada daya reak lor rendah. dan mul ai

lampak perbedaanJ;ya pad a daya terpasang yang besar. Hal

i ni bi sa terjadi mengi nga t per ubahan jar um penunj uk daya

yang relalip kecil pada kondisi daya yang terpasang yang

besar, yang sebenarnya berarti beberapa kilo watt termal.

- Perlu dibual inlerface ADC dengan bit lebih besar dari 8

bit untuk menampilkan daya reaklor yang besar agar lebih

akurat. Hal ini tampak jelas dari data eksperimen dimana

dari perubahan daya 70 kilo-watt ke 80 kilo-watt hanya ada

perbedaan legangan analog 120 mi1i voll yang berarti 6

digit, jadi tiap digitnya menyatakan perubahan sebesar 10

kilo-watt/6 = 1,66 kilo-watt dan bila ada perubahan daya

yang menghasi1kan tegangan analog kurang dari 20 mili voll

sistem inlerface ADC tidak mampu menyensor.

UCAP AN TERI MA KASI H

Pada kesempa tan ini penul is mengucapk an ter ima kasih

kepada se1 uruh staf komputer elektronika dan staf reaklor

PPNY-BATAN yang telah membanlu terlaksananya karya tulis ini

maupun dalam pembualan perangkal kerasnya.

ACUAN

1. ROBER F. COUGHLI N , FREDERI CK F. DRISCOLL , HERMAN WI IJOIX)SOEMITRO, "Penguat Operasional dan Rangkaian TerpaduLinear", Penerbit Er1angga 1985, J1. Kramal IV, JAKARTA.

411

2. MILLMAN AND HALKIAS, PROF. DR. M. BARMAWI, DR. M.O. TJIA,"Elekt-ronika Terpadu Clnt-egrat-ed Elekt-ronics)", Penerbit­Erlangga 1985, Jl. Kramat- IV, JAKARTA.

3. 0809 ADC MANUAL REFERENCE

4. JAMES W. COFFORN, "Apple lIe Conect-ion", Sybex First- Edi­t-i on 1982.

5. LON POOL wit-h MARTI N Mc. NIFF & STAVE COOK,User's Guide".

"Apple lIe

6. "Nuclear Elect-ronics Laborat-ory Manual A Technical Docu­ment-", Issued by lAEA, Vienna 1984.

7. AUSTIN LESEA· & ROONAY ZAKS, "Techniques 0 Int-erface AuxMicroprocesseurs", Second Edit-ion 1978, Berceley-Paris.

250

200

150

100

412

LAMPI RAN.

HARGA DIGITAL

()

I/

TEGANGAN (VOLT)50

2 3 4 5

Gra~ik input/output inter~ace ADC

200

150

100

50

o

413

HARGA DIGITAL

TEGANGAN { VOLT J

Grafik input/output interface

6 7 8 9

ADC10

Cdengan tambahan Op Amp 741)

414

Hasil uji coba di ruang kontrol reaktor

Tabel 1. Keluaran sislem reaktivily komputer unluk setiapdaya ter pasang pad a meter penunj uk Cpanel si stem1ama)

DAYA PADA METER = 10 DAY A PADA METER = 30

ADC=55

VO=1078 mVP=11W ADC=77I

VO=1509 mV

AOC=55VO=1078 mVP=11

WIADC=77VO=1509 mVADC=55

VO=1078 m\!P=llW1ADC=77

\10=1509 mVADC=55

VO=1078 mVP=11w AD(-='7'7\10=1509 mVI " I -"ADC=55

Ur..=1ro'7Q~\ID=1 1W ".f1r='7'7Ur1=1Rroa m\J

ACC=55

I

AOC=55

I

A[)r:=<::;C:::;I

I

ADC=55AD'':=55ADC=55ADC=55.A.DC=55AOC=55.c..DC=55ADC=55

,·0=1078 mV\!0=1078 m\!\10=1078 mVVO=1078 mV\!0=1078 mVVO=1078 m\!VO=1078 mVVO=1078 mV

P=llP=11P=llP=11P=11P=11P=11P=11

.7 i ADC=7.

WjADC=77w A fK~-'77

,.,!.....~~-.W ADC=7711./ ' DC ='7'7"IH - -' •W1ADC-77

W"c...OC=77IW ADC.=77

VO=1509 mV\10=1509 mVVO=1509 mVVO=1509 mV\10=1509 m\1VO=1509 mV\10=1509 m\!\10=1509 m\1

P=32 WP=32 WP=32 WP=32 WP=32 WP=32 WP=32 Vi

P=32 W

DAY A PADA METER = 20 IDAY A PADA METER = 50

I

II IADC=67

VO=1313 mVIP=20 W!ADC=88 I\10=1725 mVIP=53 WIADC=67I

VO=1313 m\!IP=20 W!ADC=88I\10=1725 m\1

!

P=53 ViIADC=67VO=1313 mVI

P=20 W \.A.DC=88

I\10=1725 m\1 P=53 WAD''::=67

\10=1313 mV!P=20 W ADC=88 I\10=1725 m\!I

P=53 WADC=67

VO=1313 mVIP=20 W IA!Y.::=88I\10=1725 mV P=53 WADC=67

VO=1313 mV

!P=20 WIADC=88 I\10=1725 mVIP=53 W

ADC=67IVO=1313 mV P=20 W!ADC=88I\10=1725 mVIP=53 If{

ALY'::=67IVO=1313 m\1

IP=20 W!ADC=88 I\10=1725 m\1

IP=53 W

ADC=67IVO=1313 m\1

P=20 WIADC=88I\10=1725 m\l P=53 W

AOC=67IVO=1313 mVIP=20 W t..DC=88I\10=1725 mV

I

P=53 Wt>.oc =67

VO=1313 mV

IP=20 WIADC=88I\10=1725 m\l

P=53 Vi

ADC:=67VO=1313 mVP=20 W ADC=88I\10=1725 mVIP=53 W

AOC=67VO=1313 mVIP=20 W I t'.DC=88 VO=1725 mV

I P=53 ViADC=67

'10=1313 mVIP=20 WIAOC=88 VO=1725 m\1P=53 Vi

ADC=67VO=1313 mV

IP=20 WIADC=88 VO=1725 mVIP=53 W

ADC=67VO=1313 mVP=20 1.1,1 IADC=88

IVO=1725 mVIP=53 Vi

ADC=67VO=1313 mVIP=20 If{ADC=88\10=1725 mV

IP=53 IN

ADC=67IVO=1313 mV

IP=20 WADC=88I\10=1725 m\l P=53 W

ADC=67 IVO=1313 mV P=20 WADC=88IVO=1725 mV

IP=53 Vi

ADC=67VO=1313 mVIP=20 WIADC=88 I\10=1725 mV P=53 If{

415

Lanjutan tabel 1.

DAYA PADA METER ~ 70000 DAYA PADA METER ~ 100000

ADC~248

VO~4862 mVP~72777 W

ADC~255 [ VO~5 VP~100 kWADC~248

VO~4862 mVP~72777 WADC~255 VO~5 VP~l00 kWADC~248

VO~4862 mVP~72777 WAOC~255IVO~5 V P=100 kINIADC=248VO=4862 mVP=72777 WAOC=255IVO=5 V P=100 kW

AOC=248VO=4862 mVP~72777 WAOC=255

!

\10=5 V P=100 kWADC=248

VO~4862 mVP~72777 WIADC=255 VO=5 V

IP=100 kW

ADC=248VO~4862 mVP=72777 W

IADC=255IVO=5 V P~100 kW

ADC~248VO~4862 mVIP=72777 W AOC=255IVO=5 V

IP=100 kW

AD'':=248I\10=4862mVIP~72777 INIAOC~255IVO=5 VP=100 kW

I A~:~248 VO=4862 mV P=72777 W I AOC=255 I VO=5 V P=100 kWIAOC=248 VO~4862 mV P~72777 W ADC~255 VO=5 V P=100 kW

ADC~248 VO~4862 mV P~72777 W I AOC=255 VO~5 V P~100 kWADC~248 VO~4862 mV P=72777 W ADC=255 VO=5 V P~100 kW

ADC~248 VO~4862 mV P=72777 W I ADC=255 I VO=5 V P=100 kWADC=248 VO=4862 mV P=72777 W AOC=255 I VO=5 V P=100 kWADC=248 VO=4862 mV P=72777 W ADC=255 VO=5 V P=100 kW

ADC=248 I VO=4862 mV P~72777 W ADC=255 VO=5 V P=100 kWADC=248 VO=4862 mV P~72777 W ADC=255 VO=5 V P=100 kW

ADC=248 I VO=4862 mV P=72777 W I ADC=255 I VO=5 V P=100 kW

DAYA PADA METER = 80000 DAYA PADA METER = 100000

ADC=252 , VO=4941 mV ! P=87297 W ADC=255! VO=5 V P=100 kW

AOC=252 I VO=4941 mV I P=87297 W I AD'':=255! VO=5 V P=100 kINAI:Y':=252VO=4941 m\/ P=87297 W I ADC=255 I VO=5 V P=100 kW

I ADC=252 I \/0=4941mV P=87297 W I AI:Y':=255I VO=5 V P=100 kWADC=252 I \/0=4941mV P~87297 W I AOC=255 I VO=5 V P=100 kWADC=252 I VO=4941 mV P=87297 W I ADC=255 i \/0=5V P=100 kWADC=252 VO=4941 mV P=87297 W AI:Y':=255\/0=5V P=100 kWADC=252 VO=4941 mV P=87297 W AOC=255 VO=5 V P=100 kWAD'':~252 VO=4941 mV P=87297 W AI:Y':=255VO=5 V P=100 kW

ADC=252 VO=4941 mV I P=87297 W ! ADC=255 \/0=5V P=100 kWADC=252 VO=4941 mV P=87297 W ADC=255 I VO=5 V P=100 kWACC=252 I VO=4941 mV I P=87297 W ! ADC=255 I VO=5 V P=100 kW

ADC=252 VO=4941 mV I P=87297 W ADC=255 I VO=5 V P=100 kWADC=252 VO=4941 mV P=87297 W AD<::=255 VO=5 V P=100 kWI AD'':=252 VO=4941 mV P=87297 W ADC=255 I VO=5 V P=100 kWI ADC=252 VO=4941 mV P=87297 W ADC=255 I VO=5 V I P=100 kW

I ADC=252 VO=4941 mV P=87297 W ADC=255 I VO=5 V P=100 kIN

I AD'':=252 VO=4941 mV P=87297 W ADC=255! VO=5 V P=100 kWi ADC=252 VO=4941 mV P=87297 W ADC~255 VO=5 V P=100 kW

416

TANYA JAWAB

l.inieritas tanpa Op.Amp 741

dan kal.au me~ai Op. Amp 741

1. Bambang Supardiyono

l1ohon dijel.askan, mengapa

tidaR- mel.al.ui titik no I.. •

mel.al.uititik nol..

JAWABAN

Diagram l.inieritas interface ADC 0809 didapat dari hasil

uji coba simul.asi di l.ab., sudah tentu hanya dicoba pada

tegangan anal.og yang pal.ing serirntJdipakai d.i ReaR-tor.

Jadi t"e.eangan·analo8 kurang dari 1 vol.t ~daya rendah

kurang dari 1 watt~ tidaR- menarik untuk diamati mengingat

sistem penampi 1.. daya reaktor hanya untuk daya f wat t

100 kW.

2. J. Kamadi

Apakah alasan atau keuntungannya input yane diambi l dari

kanal daya log yang dimulai dari 5 volt atau.setara dari

f wat t termal keatas. Apakah tidaR.diambi l.kandari kanal

linier untuk daya dibawah 1 watt thermal?

JAWABAN

1. Interface ADC mengg1.maR-an IC 0809 hanya TTI.C/.1TI,pu menerima

tegangan masukan dari 0-5 volt.

2. Henurutuser ReaR-tor Kartini sangat jarang dioperasi­

kan kurang dari 1 wat t thermaL

3. Kel.uaran kanal daya l.inier diambil. untuk sistem pe­

ngendal.i daya reaR-tor.

4. Bil.a dikehendaki untuk menampil.kan daya 0-[ watt ter­

mal. dapat dengan sediki t merubah softwarenya.