PENGGUNA.~ FLY BACK TV SEBAGAI PENYEDIA DAYA …digilib.batan.go.id/e-prosiding/File...
Transcript of PENGGUNA.~ FLY BACK TV SEBAGAI PENYEDIA DAYA …digilib.batan.go.id/e-prosiding/File...
PENGGUNA.~ FLY BACK TV SEBAGAI PENYEDIA DAYATEGANGAN TINGGI UNTUK INSTRUMENTASI NUKLIR
Se~yadi Widyosoesan~o, Bambang Supardiyono, Rill Isaris
Pusa~ Peneli~ian Nuklir Yogyakar~a
ABSTRAK
Telah dibua~ penyedia daya ~egangan ~inggi unlukinslrumen~asi nuklir dengan memanfaalkan fly back lelevisi,sebagai komponen lransformalor. Tegangan keluaran dapaldialur dari 0-5000 voll D:, arus maksimum 10 mA dan teganganriak 3 mV se,la faklor regulasi 2 X.
Pengujian alal dengan alat speklromeler gamma ini menghasilkan resolusi sebesar 9,2 X dengan menggunakan sumberCs-137. Hasil lersebul lidak jauh berbeda dari resolusiyang diperoleh bila menggunakan penyedia ~egangan ~inggibualan ORTEC yailu sebesar 8 X dan 13,4 X bila menggunakandesain lain, dengan sumber yang sarna.
Dari pemakaia.n alal ini un~uk perangkal speklroskopinuklir didapalkan bahwa alal lersebul cukup andal dan baikunluk keperluan inslrumenlasi nuklir. Langkah pengembangannya dibahas pada akhir makalah.
ABSTRACT
The high vollage power supply for nuclear inlrumenla~ion using television fly back as a lransformer has peenconlrucled. The ou~pul vollage can be adjusled from 0 lo5000 volt. DC, 10 mA maximum out.pul curren~, 3 mV ripplevoltage and 2 % regulalion fac~or. The high vol~age powersupply ~es~ed with a gamma spectromeler sist.em yielded aresolution of 9.2 X wilh Cs-137 source. The resull is aboutlhe same with lhal is using the same source and ORTEC highvollage power supply, lhe resolulion of which is 8 X and13.4 % of another design.
The use of lhe inst.rumenl in nuclear spec~roscopysistem shows a good slability and reliability. The prospeclof development of design is discussed in lhe lasl chapler.
I. PENDAHULUAN
Untuk mendeleksi radiasi nuklir diperlukan cara-cara
dan perala~an inlrumentasi nuklir yang sesuai dengan macam
radiasi yang akan ki~a de~eksL Signal yang keluar daride~ek~or, berupa ~egangan mengandung dua macam informasi.
Perlama informasi yang berhubungan dengan jumlah mua~an Q
444
445
yang dibebaskan dalam de~ek~or ini sesuai dengan informasi
tenaga radiasi~ kedua adalah informasi wak~u, ini berhubung
an dengan saa~ kejadian pada disin~egrasi in~i (nuclear
even~s) .
Jenis- jenis de~ek~or yang sesuai dengan jenis radiasi
nuklir yang hendak ki~a de~eksi, ~ersedia berbagai macam
jenis dan prinsip kerja. Sampai saa~ ini de~ek~or nuklir
~ersebut masih memerlukan tegangan catu (voltage bias) yang
cukup tinggi. Untuk membangkitkan tegangan ~inggi ada ber-
bagai macam car-a dan ~eknik yang lazim dipakai.
Bagi ki~a dan negara-negara berkembang lainnya, teknik
dan metode untuk membuat suatu penyedia daya tegangan tinggi
bukan merupakan hal yang baru. Namun untuk membua~ penyedia
daya tegangan tinggi yang andal dan memenuhi syara~ unluk
deleklor nuklir tidaklah sederhana. Kendala yang kita hada-
pi adalah terba~asnya suku cadang yang ada dipasaran lokal.
Sebagai contoh apabila kita ingin membual transformalor
tegangan tinggi, diperlukan kawat_ email dan inti besi lunak
yang mempunyai kual itas baik, apabi 1a hal ini sudah kila
dapalkan timbul masalah lain yailu faktor pembualannya.
Ternya~a faklor ini juga mempunyai peranan yang cukup
besar pada hasil akhir. Karakterisliknya akan berbeda
antara transforma~or sa~u dengan yang lainnya, demikian pula
kual i~asnya. Dengan, demi kian penyedi a daya ~egangan linggi
yang ki~a hasilkan akan beragam kualitasnya.
Unluk menga~asi kualilas yang beragam ini, kami mencoba
menggunakan komponen-komponen yang standar dan mudah didapal
dipasar an 1okal ser ta mempunyai kuali~as yang baik. Dengan
sedikit perubahan desin pada penyedia daya ~egangan tinggi
lelevisi, kami bual penyedia t.egangan tinggi unluk calu daya
deleklor nuklir.
Fly Back TV ini banyak lersedia dipasaran, dan mudah
didapal sejalan dengan banyaknya lelevisi yang ada di
Indonesi a. Hal 1ain yang sanga ~ menunj ang adalah sebagian
besar komponennya sudah dibual di Indonesia, serla peng
awasan mutu dan uji kualitas yang ber~araf in~ernasional.
446
II. DASAR TEORI
Dasar Perencanaan
Menurut. fungsinya Fly Back ini dipergunakan unluk
member ikan cat.u t.egangan li nggi pada t.abung si nar kalhoda
Tel evi si . Untuk Televisi hit.am put.ih, seliap inci diagonal
1ayar, memer 1uk an t.egangan sebesar 1000 Vol t. DC dan ar us
0,75 mA. Dengan demikian unt.uk Televisi hit.am pulih ukuran
14 inc memer 1ukan t.egangan sebesar 14 x 1000 Vol t. = 14000
Volt. DC dan arus sebesar 0,75 x 14 mA = 10,5 mA.
Berdasarkan speslfikasi Fly Back t.ersebut., apabi 1a ki la
membuat. penyedia daya t.egangan linggi dengan t.egangan
kel uar an sebesar 5000 Vol t. dan ar us sebesar 10 mA. ber ar t.i
kit.a mengoperasikan Fly Back t.ersebut. di ba\.,ah kapasit.as
maksi mum.
III. CARA KERJA
Rangkaian lengkap penyedia daya t.egangan tinggi seperli
pada gamba!"" 1.
OU1"ul0.>
0_10001'
Gambar 1. Rangkaian penyedia daya t.egangan t.inggi.
447
Rangkaian ini lerdiri alas penyedia daya legangan
rendah, osilalor dan pengual serla Fly Back.
Osilator
Osilalor yang dibenluk dari IC 5753 keluarannya berupa
gelombang gigi gergaji dengan frekuensi sebesar 33 kHz. se
belum masuk ke Fly Back dikopel dengan audio lransformalor OT
240 dan diperkual dengan lransislor D 772. Pada lelevisi
hilam putih Nasional. frekuensi osilator yang digunakan
adalah 16 kHz ,dan lransformalor penghubung anlara osilalor
dengan Fly Back khusus dibual unluk keperluan itu, berhubung
kami ~esukaran mendapatkannya. maka digunakan audio transfor
malor OT 240 yang banyak lerdapal dipasaran. dengan konseku
ensi merubah frekuensi osilator agar didapalkan legangan ke
luaran yang oplimum pada Fly Back tersebul.
Penguat
Keluaran osilalor selelah melewali kopling OT 240 diper
kual dengan pengual satu lingkal. memakai lransislor D 772.
Pengual ini mendapal calu legangan yang berasal dari sumber
legangan rendah. Apabila legangan calu lersebul divariasi
maka ampliludo keluarannya akan berubah sesuai dengan legang
an calu pada koleklor lransislor 0 772. Keluaran pengual ini
dipergunakan sebagai masukan Fly Back melalui kaki emiler
lransislor D 772.
Fly Back
Tegangan gigi gergaji yang lelah diperkual lersebul se
bagai masukan rangkaian primer dari Fly Back. dengan memasang
rangkaian resonator. yailu induklor dan kapasilor maka dida
palkan tegangan sinus pada rangkaian sekundernya. Tegangan
ini selanjulnya disearahkan menggunakan diode legangan linggi
dan difiller dengan kapasilor.
Penyedia Daya Tegangan Rendah
kan
Rangkaian ini lerdiri
"vollage regulalor".
dari salu IC LM 723 yang merupa
Tegangan keluarannya dapal dialur
448
dar! luar dan lungsi utamanya adalah memberikan catu daya
pada rangkaian osil3.lor dan penguat. Dengan mernberikan
t.egangan tert.enlu pada rangkaian ini didapat.kan legangan
keluaran tert.enlu pula. [\engan demikian kit.a bisa rnengat.ur
t.egangan pada rangy-aian sekunder Fly Back, alau t.egangan
tinggi, dengan memberikan legangan luar.
III. H.t.SIL PEI'IGAHATAN
,A. Hasi! Pengujian
Pengujian karakt.erist.ik penyedia daya t.egangan linggi
ini dibagi da1am dua bagian. yait.u pengujian slatis dan di-
namis, dengan cara rnernbandingkandengan 2 (dua) penyedia daya
t.egangan linggi lainnya. yaitu buat.an ORTEC tipe 456 bualan
BATAN tipe DIN 450. Pengujian slalis dilakukan unluk menge-
tahui kar akt eristik st.atis (Stati c Performance) dengan cara
membebani penyedia daya lersebul dengan suatu beban, kemudian
diukur dan diamati karakteristiknya. Pengujian dinamis di1a-
kukan unt.uk mengetahui karakt.eristik dinamis (Dynamic
mance) dengan cara menggunakan pada suat.u pencacahan.
Perfor-
t.rometer Gamm.a buatan B.6.Tt>.Nt.ipe B1.761 dipakai unluk peng-
ujian i ni . Kondisi pengujian dari keliga a1at lersebut di-
bual sama. da.n kita sebul penyedi a daya legangan tinggi ini
dengan HV FBT.
t.i pada t.abe1 1.
Hasi1 stalis pengujian ketiga a1al ini seper-
Tabe1 1. Karakt.eristik stat.is dari keliga penyedia daya t.egangan t.inggi yang diuji
HVIHV HVDIN 450
IORTEC456FSTI IITegangan ke1uaran Io - 3000 VIo - 3000 Y o - 5000 V
!Arus
beban maksimumI1mA
I10 mA 10 mA
Fakt.orriak I50 mY 9 mV3 mV
Fakt.orregu1asiI2 % 2 %2 %
Konsumsidaya
I25 wat.t. 25 wat.t.10 wa t. t.
Frekuensiosi!at.or33 kHz33 kHzI33 kHz
449
Pengujian dinamis menggunaKan sumber Cs-137 dengan mengguna-
kan de~eklor NaICT1) dan tegangan linggi diset pada legangan4()O V. Resolusi C%) dihilung d~r;
Res01 '.lS i C.~) = F W H MX
X 100 ?~
di mana :
FWHM= Full Widt_ h Hal f Maximum di hi tung secar at' .gra_is
x = Tegangan Upper Level Discriminalor pada ca~cah3n maximum
Dari keliga pengujian dinamis ~ersebul didapal hasil seperlipada label 2.
Tabel 2. Resolusi pencacahan dengan menggunakan ketiga penyedia daya legangan linggi
HV DIN 450
13.4· .~
B. Langkah Pengembangan
HV ORTEC 456 HV FBT
Dar i. pemakai an penyedi a daya t egangan li nggi dengan Fl yBack TV ini pada bebe!-apa perangkal instrumentasi nuklir,
masi h ado. beber apa hal yang bi so. di li ngk alk an kemampuannyadan dikembangKan.
1. Peningkatan
Dengan mengganli transformalor 01' 240, yang fungsi nya
sebagai kopling antara osilalor dan Fly Back, dengan menggunak3.n transformalor yang khusus unluk Fly Back maka akandi dapa lk an der au yang 1ebi h kecll demi ki an pul.a teganganriaknya bisa lebih diperkecil serla frekuensi osilalor bisa
di tur unkan menj adi 16 kHz, seper l i pada penyedi a daya te-
gangan tinggi pada lelevisi, dimana Fly Back ini dirancang.
450
2. Pengembangan
Dengan menambah sebuah Digital To Analog Converter
(DAC) pada rangkaian tegangan rendah, maka tegangan keluar
an bisa dikontrol dengan rangkaian lainnya, seperti komputer
atau mikroprosesor. Dengan mengatur tinggi rendahnya tegang
an tinggi ini dari piranti lain, akan didapatkan suatu
kalang tertulup (close loop) untuk suatu kebutuhan tertentu.
IV. KESI HPULAN
Dar i hasi 1 pemakai an dan penguj ian karakler i slik, di
dapalkan bahwa penyedia daya tegangan linggi dengan Fly Back
ini baik dan andal dipakai untuk perangkat instrumentasi
nuk 1i r . Ditinjau dari segi keandalan, alat ini lebih baik
dari pada penyedia daya legangan linggi yang pernah dibuat
sebel umnya demi ki an pul a , bi1a akan di bua t dengan jumlah
rel atif banyak, maka karakler i stik dan "performance" satu
dengan lainnya tidak
homogen.
UC,6P.6.N TERI HA KASI H
jauh berbeda atau bisa dikalakan
"Nuclear Eleclronic", John Wiley 8<Son
Dengan ini penulis mengucapkan lerim.3.kasih banyak atas
bantuan ide serta kerja keras Sdr. Suseno dalam me\lfUjudkan
pembual.an alal ini, sehingga diharapkan dapat meningkatkan
mutu sistem HV supply pada peralatan nuklir.
ACUAN
1. Nicholson P. W.,(1974) .
2. ORTEC, "Model 456 High Volt.age Power Supply Operating 8<Service Manual"
3. Hai Hung Chiang, "Electronics for Nuclear Instrumentation", Rober t E. Krieger Publ. Co, Inc, Mal abar, 1985.
451
TANYA .JAWAB
1. Suberi 5antoso
(eara herja) dan
data-data hasi t kerje rangka)~en yei tu hubungan input da11.
011tpl1t.
.JAWABAN
Cera. Kerja
BLo.b..diagram penyedia daya tega11.gcm ti11.i87..ini sepert ipada gamber dibawa~
Penyedia day a
Tegangan rendah
Osilator
Gigi gergaji
ini.
Penguat satu tingkat
Transtormator
Fly Back TV
Keluaran
Impedansi matching
Osi..Lator IT'..enehasi..tkantegenga11. ei8i gergaji denga11.fre
,l9.ue11.si 33 kHz denean me11.gguna,~a11.Al1dio Tra11.sfonnator OT
240 sebagai inpedansi n~tehing, sinyet tersebut sebceci
masukan transistor D 772 (tihat galT'Dar f) di mana trcn-
sistoI' tersebl1t diberi tega11.ean eatu veriabet. Tre11.sis-
tor D 772 ini mendrive guLl1ngan primer transformator FLy
Bach TV. 8i to. freJo:.l1ensi& ampt itudo yene berasaL dari
osi Lator giei gereaji tetep serta perbandingcn gutungcmprimer & sehl1nder tranformator FLy Bach tetap, maha
keLl1aran teeanean tin88i. tereantune pada besarnya te
ganean yane meneatl1 trasistor D 772. SeLain itu heLucr
an teeangan. tinggi dl~l1mpan. bat ikan peda penyedia daya
tegangan rendah untuh mengatur stabiLitas.
452
Hubungan Input/Output: Dari ha$i~ pengamatan yang te~ah
di /.ai'<.ukanrnenunjukkan hubungan yang I. inier antarapengatur tegangan ke~uaran (input~ yang menggunakan
potensiometer 10 putaran dengan tegangan kel.uarannya.
2. Sutadji Sugiarto
~engapa dig~nakan
non linieritynya ?gergaji dan berapa
.JAWABAN
Dikarenakan rangkaian ini diambil. dari rangkaian TV merek
National., dan IC AN 5753 banyak di pasaran yang mempunyai
ke/.uaran gigi gergaji dan 8e~ombang tersebut mempunyai
.b..erapatanyc:mg bai.~ untuk meneopeL Transformator buffer
(OT 240~). Pernah kami coba .'11E'negunakange~ol7'.bangsinus
ternyata tegangan kel.uaran pada HV tidak bisa tinggi.
Non Lineart ty dalam desain ini behlIT!.dicoba, tetapi
1T'.E1V.1rutcata L08nya cu.b..up bai.b...