Pembuatan Alat Pengukur Kecepatan Pompa Sistem
Pendingin Sekunder Berbasis AVR 8535
Oleh:
Hilda Chaerani Azis (1A111271)
Pembimbing:
Dr. Setia Wirawan, SKom., MMSI
• Pendahuluan
• Tinjauan Pustaka
• Gambaran Umum Perusahaan
• Perancangan dan Implementasi
• Penutup
Agenda
• Pendahuluan
• Tinjauan Pustaka
• Gambaran Umum Perusahaan
• Perancangan dan Implementasi
• Penutup
Agenda
• Latar Belakang
– Reaktor Serba Guna G.A. Siwabessy (RSG-GAS)
BATAN melaksanakan pengembangan teknologi dan pengelolaan reaktor riset,
– RSG-GAS BATAN memiliki banyak komponen salah satunya pada Sistem Pendingin Sekunder,
– Terdapat Alat Pengukur Kecepatan Pompa pada Sistem Pendingin Sekunder agar bekerja optimal, – Alat ukur yang terpasang menggunakan elektronika
analog serta telah kadaluawarsa.
Pendahuluan (1)
• Rumusan Masalah
– Bagaimana membuat alat pengukur kecepatan pompa sistem pendingin sekunder berbasis AVR
8535 untuk menggantikan alat ukur yang terpasang, – Bagaimana mencari komponen pengganti alat ukur
yang terpasang menggunakan elektronika analog yang telah kadaluarsa apabila terjadi kerusakan, – Menjelaskan penggunaan sistem digital untuk
mengintegrasikan dengan sistem pemantau yang berbasis pada teknologi digital.
Pendahuluan (2)
• Batasan Masalah
– Melakukan pembuatan alat pengukur kecepatan pompa sistem pendingin sekunder berbasis AVR 8535 dan menguji kebenaran fungsi alat ukur tersebut,
– Penggunaan Mikrokontroler AVR 8535 sebagai unit untuk memproses, mengendalikan serta
mengeksekusi suatu perintah yang diberikan,
– Penggunaan optocoupler sebagai sensor pendeteksi kecepatan putaran pompa.
Pendahuluan (3)
• Tujuan
– Membuat prototipe alat pengukur kecepatan pompa untuk menggantikan alat ukur yang telah terpasang sebelumnya dan,
– Untuk membantu dalam mencari solusi salah satu dari permasalahan yang ada di PRSG BATAN yaitu pada pengukuran kecepatan pompa sistem
pendingin sekunder.
Pendahuluan (4)
• Metode Penelitian
– Studi Literatur,
– Konsultasi dan Diskusi, – Perancangan,
– Penerapan, – Pengujian.
Pendahuluan (5)
• Sistematika Penulisan Ilmiah
– Pendahuluan,
– Tinjauan Pustaka,
– Gambaran Umum Perusahaan, – Perancangan dan Implementasi, – Penutup.
Pendahuluan (6)
• Pendahuluan
• Tinjauan Pustaka
• Gambaran Umum Perusahaan
• Perancangan dan Implementasi
• Penutup
Agenda
• Sistem Pendingin Reaktor:
– Fungsi utama: pembuang panas hasil reaksi pembelahan dari teras reaktor ke lingkungan,
– Tujuan utama: menjaga suhu di permukaan pelat bakar lebih rendah dari batasan suhu yang dapat menyebabkan pendidihan dan mempengaruhi integritas material teras reaktor
– Terdiri atas: Sistem Pendingin Primer dan Sekunder
Tinjauan Pustaka (1)
• Diagram Sistem Pendingin Reaktor:
Tinjauan Pustaka (2)
Tanki Tunda (Tanki N16)
PA01 AH 01/02/03
PD01 AH01
PA02 AH 01/02/03
Kolam Air Pendingin Pompa Sekunder
(PA 01/02/03 -AP01
DN 800 DN 800
DN 600
Gedung Bantu (UKA) Lingkungan Menara Air Pendingin Gedung Reaktor (UJA)
Distributor Cincin Teras Reaktor Expantio Expantionn Tank (Typ.)
Air Cooler (Closed Circuit Type)
Pompa Primer (JE01- AP 01/02/03)
Alat Penukar Bahang (Heat Exchanger)
(JE01 BC 01/02) Kolam
Penyimpan Bahan Bakar
Bekas Sistem Pendingin Reaktor
Katup
Isolasi DN 400
DN 400
DN 500 DN 500
DN 500
DN 500
DN 300
DN 300
DN 400
DN 80 DN 80 DN 80
• Sistem Pendingin Sekunder:
– Fungsi utama: mengambil dan membuang panas ke lingkungan melalui menara air pendingin
– Komponen:
• Pompa Pendingin Sekunder
• Menara Pendingin
• Filter Mekanik
Tinjauan Pustaka (3)
Tinjauan Pustaka (4)
• Skema Sistem Pendingin Sekunder
PA 02 - LINE PA 01 - LINE
M M
M M
M
M
M
BEND PIPE (Typ.)
M
M
M M
M
M
M
M
M
M
M
PA 02 AA 01 PA 01 AA 01
CARBON STEEL PIPING
STAINLESS STEEL PIPING
AUXILIARY BUILDING (UKA) REACTOR BUILDING (UJA) OUT DOOR
PA 01 AA 22
PA 02 AA 22 PA 01 AA 02
PA 03 AA 03
PA 02 AA 02 PA 01
AA 03
PA 03 AA 04
PA 02 AA 03
PA 02 AA 08 PA 03 AA 09 PA 01 AA 08
PA 02 AA 10 PA 03 AA 11 PA 01
AA 10 PA 03 AA 12
PA 03 AA 13
PA 01 AA 12
PA 02 AA 12
PA 01 AA 14
PA 01 AA 16
PA 01 AA 16
PA 01 AA 16
M PA 02 AA 20 M PA 01 AA 20
DN 800
DN 800 DN 500 DN 500
DN 500 DN 500 DN 800
DN 800
DN 600 DN 600 DN 600
DN 500 DN 500 DN 500
PRE FILTER (Mechanic Filter)
HEAT EXCHANGER UNITS (JE 01 - BC 01/02) PUMPING UNITS
(PA 01 - AP 01/02/03) COOLING TOWER UNITS
(PA 01-AH 01/02/03+PD 01 AH 01 &
PA 02-AH 01/02/03)
EXPANSION JOINTS (Typ.)
DN 500 DN 500
DN 500 DN 500
1
2 M
M
M PA 02 AP 01 PA 03 AP 01 PA 01 AP 01
PA 02 BT 01 PA 03
BT 01 PA 01 BT 01
SECONDARY PUMPS
HEAT EXCHANGER
• Mikrokontroler
– Unit Aritmatika dan Logika – Memori
– Clock
– Input dan Output
• Mikrokontroler AVR 8535
– Fitur Mikrokontroler AVR 8535
– Konfigurasi Pin Mikrokontroler AVR 8535
Tinjauan Pustaka (5)
• Konfigurasi Pin Mikrokontroler AVR 8535
Tinjauan Pustaka (6)
• Rangkaian Pengkondisi Sinyal
– Optocoupler – Amplifier
– Schmitt Trigger
Tinjauan Pustaka (7)
• LCD (Liquid Crystal Display)
• Rangkaian Pencatu Daya
– Berfungsi sebagai sumber daya listrik yang digunakan untuk mensuplai tegangan yang masuk ke dalam
rangkaian Mikrokontroler, pengkondisi sinyal dan LCD
• Eagle (Easy Applicable Graphical Layout Editor)
– Program untuk merancang tata letak papan
rangkaian tercetak (Printed Circuit Board Layout) suatu rancangan rangkaian elektronika
Tinjauan Pustaka (8)
• Program BASCOM
– Program suatu kompilator bahasa BASIC yang digunakan untuk membuat program pengendali mikrokontroler keluarga Atmel AVR.
Tinjauan Pustaka (9)
• Pendahuluan
• Tinjauan Pustaka
• Gambaran Umum Perusahaan
• Perancangan dan Implementasi
• Penutup
Agenda
• Sejarah BATAN
– Badan Tenaga Nuklir Nasional (BATAN) didirikan tahun 1964 berdasarkan UU No. 31 Tahun 1964 dengan tugas dan fungsi melaksanakan, mengatur, dan mengawasi penelitian serta pengguna tenaga nuklir untuk tujuan damai
• Kegiatan
– Tugas pokok melaksanakan tugas pemerintahan di bidang penelitian, pengembangan dan pemanfaatan tenaga nuklir sesuai ketentuan
Gambaran Umum Perusahaan (1)
• Visi dan Misi:
– Visi: Terwujudnya iptek nuklir berkeselamatan handal sebagai pemicu dan pemacu kesejahteraan
– Misi:
• Melaksanakan litbangyasa iptek nuklir untuk bidang energi dan non energi,
• Melakukan diseminasi hasil litbangyasa iptek nuklir,
• Melaksanakan kegiatan demi kepuasan pemangku kepentingan.
Gambaran Umum Perusahaan (2)
• Struktur Organisasi BATAN
Gambaran Umum Perusahaan (3)
• Struktur Organisasi PRSG - BATAN
Gambaran Umum Perusahaan (4)
• Sistem Instrumentasi dan Kendali
– Berfungsi untuk pengukuran, pengendalian dan tindakan pengamanan dengan standar tinggi.
Seluruh parameter proses maupun parameter teras ditampilkan di Ruang Kendali Utama (RKU)
sedangkan beberapa parameter di tampilkan di panel lokal dan di Ruang Kendali Darurat (RKD)
Gambaran Umum Perusahaan (5)
• Reaktor Serba Guna G.A Siwabessy
– Tujuan: Untuk penelitian – Komponen Utama:
• Teras Reaktor,
• Perangkat Batang Kendali,
• Delay Chamber,
• Sistem Pendingin dan Heat Exchanger,
• Isoation Valve,
• Pengungkung,
• Spent Fuel Storage Pool.
Gambaran Umum Perusahaan (6)
• Sistem Keselamatan RSG-GAS
– Sistem keselamatan dirancang agar reaktor beroperasi dengan aman pada segala kondisi – Jenis:
• Keselamatan Melekat (Inherent Safety),
• Keselamatan Teknis (Engineered Safety),
• Keselamatan Administrasi (Management Safety).
Gambaran Umum Perusahaan (7)
• Pendahuluan
• Tinjauan Pustaka
• Gambaran Umum Perusahaan
• Perancangan dan Implementasi
• Penutup
Agenda
• Bahan dan Metode
– Bahan: Perangkat Keras dan Perangkat Lunak – Metode:
Perancangan & Implementasi (1)
Cetak Layout PCB
Pembuatan Pemasangan PCB
Komponen BASCOM-AVR
Pembuatan Program
Desain dengan Program EAGLE 5.4 Eagle Schematic
Skematik Rangkaian
Eagle Board Rancangan PCB
Download via ISP Uji Fungsi Alat
• Perancangan Perangkat Keras
– Rangkaian Unit Mikrokontroler
• Unit mikrokontroler atau MCU terdiri dari mikrokontroler AVR 8535 sebagai komponen utama beserta peralatan pendukung kerja seperti rangkaian pencatu daya,
rangkaian clock 4 Mhz menggunakan kristal dan saklar yang berfungsi sebagai papan masukan (keypad)
Perancangan & Implementasi (2)
• Perancangan Perangkat Keras (Lanjutan)
– Rangkaian Unit Mikrokontroler (Lanjutan)
• Skema Rangkaian
Perancangan & Implementasi (3)
• Perancangan Perangkat Keras (Lanjutan)
– Rangkaian Unit Mikrokontroler (Lanjutan)
• Layout board MCU: sisi atas (kiri) dan sisi bawah (kanan)
Perancangan & Implementasi (4)
• Perancangan Perangkat Keras (Lanjutan)
– Rangkaian Unit Tampilan LCD
• Komponen Utama:
– LCD 16x2 – 8 Resistor
– 1 Variable Resistor
Perancangan & Implementasi (5)
• Perancangan Perangkat Keras (Lanjutan)
– Rangkaian Unit Tampilan LCD (Lanjutan)
• Skema Rangkaian
Perancangan & Implementasi (6)
• Perancangan Perangkat Keras (Lanjutan)
– Rangkaian Unit Tampilan LCD (Lanjutan)
• Layout board LCD: sisi atas (kiri) dan sisi bawah (kanan)
Perancangan & Implementasi (7)
• Perancangan Perangkat Keras (Lanjutan)
– Rangkaian Unit Pengkondisi Sinyal
• Komponen Utama:
– Optocoupler – IC Schmitt triger – Transistor NPN – Resistor
– Variabel resistor (trimport) – Saklar
Perancangan & Implementasi (8)
• Perancangan Perangkat Keras (Lanjutan)
– Rangkaian Unit Pengkondisi Sinyal (Lanjutan)
• Skema Rangkaian
Perancangan & Implementasi (9)
• Perancangan Perangkat Keras (Lanjutan)
– Rangkaian Unit Pengkondisi Sinyal (Lanjutan)
• Layout board: sisi atas (kiri) dan sisi bawah (kanan)
Perancangan & Implementasi (10)
• Perancangan Perangkat Keras (Lanjutan)
– Rangkaian Unit Pencatu Daya
• Komponen Utama:
– Dioda bridge – IC regulator
– Kapasitor elektrolit
Perancangan & Implementasi (11)
• Perancangan Perangkat Keras (Lanjutan)
– Rangkaian Unit Pencatu Daya (Lanjutan)
• Skema Rangkaian
Perancangan & Implementasi (9)
• Perancangan Perangkat Keras (Lanjutan)
– Rangkaian Unit Pencatu Daya (Lanjutan)
• Layout board: sisi atas (kiri) dan sisi bawah (kanan)
Perancangan & Implementasi (10)
• Proses Pembuatan Printed Circuit Board
– Layout PCB menggunakan Program Eagle, dicetak pada kertas khusus
– Kertas cetakan ditempel ke PCB dua sisi, direndam sampai kertas terlepas
– Pelarutan PCB
– Pembersihan PCB – Pengeboran PCB
Perancangan & Implementasi (11)
• Perancangan Perangkat Lunak
– Program pengendali alat pengukur kecepatan pompa sistem pendingin sekunder dibuat dengan program BASCOM-AVR
– Diagram Kerja
Perancangan & Implementasi (12)
• Perancangan Perangkat Lunak (Lanjutan)
– Inisialisasi
• Program secara otomatis berfungsi ketika MCU diberi daya
• Inisialisasi melakukan:
– Pengaturan awal Timer0, Counter1 dan pengaktifan sinyal interupsi
– Pengaturan port input LCD
– Pengaturan port input Optocoupler dan 3 tombol pengguna – Penyiapan lokasi memori
Perancangan & Implementasi (13)
• Perancangan Perangkat Lunak (Lanjutan)
– Program Utama
Perancangan & Implementasi (14)
Inisialisasi Menu=1
Power ON
Display Message
Display Rotation Speed
< Lower Limit NO
YES Menu = 0
NO
YES
Display Limit Value
Menu = 2 NO
YES Set Limit Value
> Upper Limit
Diplay Warning LOW!!
Diplay Warning HIGH!!
YES NO
• Perancangan Perangkat Lunak (Lanjutan)
– Timer0
Perancangan & Implementasi (15)
Count0 Max?
NO
YES Timer0 StartOn
Count0 = Count0+1
Generate Interupt Signal
&
Reset Count0
• Perancangan Perangkat Lunak (Lanjutan)
– Counter1
Perancangan & Implementasi (16)
Input from Opto-coupler NO
YES Counter1 StartOn
Count1 = Count1+1
• Perancangan Perangkat Lunak (Lanjutan)
– Interupt Service Routine
Perancangan & Implementasi (17)
InteruptOn
Speed = Counter1 x 2
Return to Main Program
Counter1 = 0
• Pengujian Catu Daya
– Mengukur tegangan masuk dan tegangan keluar dari catu daya
– Peralatan pengujian: multimeter digital – Langkah pengujian:
• Alat dihidupkan
• Lakukan pengukuran pada sisi primer
• Lakukan pengukuran pada IC 7805
• Matikan alat
Perancangan & Implementasi (18)
• Pengujian Alat
– Menggunakan simulator motor DC 12 V
– Pengujian pada 8 kecepatan berbeda: mampu
mengukur kecepatan motor dan terlihat perbedaan nilai yang dihasilkan apabila diberikan tegangan yang semakin tinggi
Perancangan & Implementasi (19)
• Pengujian Alat (Lanjutan)
– Hasil Pengujian:
• Alat sudah dapat berfungsi
• Tabel hasil pengujian
Perancangan & Implementasi (20)
No Tegangan (volt) Pengukuran 1 Pengukuran 2 Rerata
1 2.58 35 36 35.5
2 4.97 77 78 77.5
3 7.57 124 125 124.5
4 9.98 166 167 166.5
5 12.42 210 211 210.5
6 15.07 254 255 254.5
7 17.55 299 300 299.5
8 18 308 309 308.5
• Keterbatasan Alat
– Potensi sensitivitas sensor optocoupler – Register 16 bit yang dimiliki counter1
Perancangan & Implementasi (21)
• Kesimpulan
– Alat ukur kecepatan dapat berfungsi sesuai tujuan pembuatannya.
• Saran
– Perlu dilakukan kalibrasi – Perlu uji kehandalan
– Perlu penyempurnaan rancang bangun instalasi
