1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang dan Permasalahan
Pusat Teknologi Akselerator dan Proses Bahan (PTAPB) BATAN
Yogyakarta sedang meneliti dan mengembangkan sistem pengukuran medan
magnet untuk alat siklotron. Siklotron merupakan sebuah akselerator untuk
mempercepat gerak dari sebuah partikel bermuatan. Dalam piranti siklotron,
percepatan gerak partikel dipengaruhi oleh medan listrik dan induksi medan
magnet yang timbul dari kumparan. Produk yang diperoleh dari penggunaan
siklotron adalah partikel bermuatan dengan tingkat energi cukup besar hingga
mencapai 100 MeV (Prior, 2004).Pemanfaatan dari energi yang dihasilkan dapat
digunakan dalam berbagai bidang misalnya terapi radiasi, rekayasa bahan,
sterilisasi dan masih banyak aplikasi lainnya (Bryant, 2008).
Selama siklotron beroperasi akan terjadi kenaikan temperatur pada
penampang penghantar arus kumparan. Kenaikan temperatur pada penghantar
arus kumparan diakibatkan oleh kebocoran arus listrik yang kemudian
menimbulkan panas.Kenaikan temperatur penghantar listrik berbanding lurus
dengan kenaikan tahanan listrik. Jika temperatur penghantar arus kumparan naik,
maka tahanan listrik pada penghantar juga akan naik. Kenaikan nilai tahanan
listrik pada penghantar akan menyebabkan nilai arus kumparan menurun pada
kondisi tegangan listrik yang tetap. Perubahan nilai arus kumparan mengakibatkan
besaran induksi magnetik menjadi tidak stabil. Kestabilan medan magnet dalam
siklotron harus dijaga untuk menghasilkan percepatan gerak partikel yang optimal
(Aditya, 2011).
Pengukuran medan magnet pada siklotron diperlukan untuk mengetahui
besar dan arah dari medan magnet yang digunakan dalam mesin
siklotron.Pengukuran ini menggunakan sistem pemetaan medan magnet untuk
mengetahui distribusi medan magnet pada mesin siklotron (Yang, 2009). Sistem
untuk mengukur medan magnet dibuat dengan tujuan untuk mempermudah,
mempercepat, serta mengoptimalkan pengukuran yang dilakukan dalam dimensi
2
pengukuran yang luas dan orde dimensi pengukuran yang kecil (contohnya,
dimensi pengukuran dalam satuan mm).
Terdapat dua fungsi utama dari sistem pengukuran tersebut, yaitu akuisisi
data dan kendali sistem pengukuran.Fungsi akuisisi data bertugas mengambil
informasi data dari obyek pengukuran. Untuk merepresentasikan fungsi ini, pada
sistem pengukuran digunakan sebuah sensor magnet sebagai pendeteksi kuat
medan magnet. Sedangkan fungsi kendali bertugas mengatur proses atau kerja
dari sistem pengukuran. Dalam sistem pengukuran medan magnet, fungsi kendali
akan diterapkan dalam sistem. Hal-hal yang akan dikendalikan dalam sistem
pengukuran adalah perubahan posisi pengukuran dalam sistem koordinat
kartesian. Untuk mendukung fungsi tersebut digunakan sebuah aktuator, yaitu
motor stepper (Park, 2005).
Pada tahun 2011, PTAPB BATAN telah melaksanakan sebuah penelitian
yang dimaksudkan untuk merintis penelitian yang sedang dilakukan saat ini. Pada
penelitian tersebut telah dibuat simulasi sistem pengukuran medan magnet dengan
menggunakan PLC T100MD1616+ sebagai controller-nya (Aditya, 2011).
Penelitian tersebut juga dimaksudkan sebagai uji coba implementasi dari
algoritme pemrograman yang bertugas mengendalikan sistem pengukuran medan
magnet. Berdasarkan penjelasan serta penelitian referensi yang sudah disebutkan,
penelitian ini dilaksanakan sebagai upaya untuk membuat sebuah sistem
pengukuran medan magnet
1.2.Rumusan Masalah
Dari penjelasan yang terdapat pada bagian latar belakang masalah, dapat
dirumuskan sebuah masalah, yakni : Bagaimanakah pembuatan, dan implementasi
fungsi kendali dan akuisisi data yang diaplikasikan ke dalam sistem pengukuran
medan magnet?
3
1.3.Tujuan Penelitian
Penelitian
ini
dilaksanakan
dengan
tujuan
untuk
membuat,
mengimplementasikan, menguji, serta menganalisis sistem pengukuran medan
magnet.
1.4.Batasan Masalah
Penelitian ini dalam pengerjaan, pembahasan, dan penulisannya dibatasi
oleh beberapa hal, yaitu sebagai berikut:
1. Magnet uji yang digunakan adalah sebuah magnet permanen. Magnet
ini tidak memiliki dokumentasi mengenai spesifikasi kekuatan medan
magnetnya dan ketika diukur menghasilkan kuat medan magnet yang
kecil. Sehingga penggunaan magnet lebih difokuskan untuk bahan uji
kemampuan dari fungsi akuisisi data sistem dengan menghiraukan
besar kuat medan magnet yang terbaca.
2. Oleh karena bentuk dan ukuran magnet uji yang relatif kecil, pengujian
terhadap magnet uji dilakukan dengan cara memposisikan magnet di
daerah tengah sistem, sehingga sistem akan diatur sedemikan rupa
sehingga koordinat posisi awal dari pengukuran akan berada di dekat
magnet.
3. Metode kendali yang diterapkan dalam sistem pengukuran ini adalah
metode kendali on-off atau metode dua posisi (two-position). Metode
kendali ini telah terintegrasi dalam sistem yang dimiliki NI 9512 yang
digunakan dalam penelitian ini.
1.5.Metode Penelitian
Metode-metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai
berikut:
1. Menentukan topik yang diangkat serta tujuan dan batasan masalah
dengan melihat faktor-faktor yang bermanfaat bagi sistem.
2. Melakukan kajian dan pembelajaran lebih lanjut tentang sistem yang
akan dibahas pada penelitian ini dengan metode:
4
(a) Studi literatur, yaitu mempelajari artikel, makalah, jurnal, karya
tulis, serta buku-buku yang berkaitan dengan topik yang dibahas,
untuk kemudian dijadikan sebagai acuan dan referensi dalam
merancang dan membuat penelitian ini.
(b) Konsultasi dengan dosen pembimbing dari BATAN dan
universitas mengenai rancangan sistem, dan inovasi-inovasi yang
bisa diterapkan pada sistem.
(c) Melakukan korespondensi melalui forum di internet dengan pihak
pembuat NI CRIO-9022 dan Digital Teslameter DTM-151.
3. Membuat rancangan sistem yang terdiri dari dua bagian, yaitu:
(a) Perangkat keras (Hardware)
Melakukan pengkabelan pada NI CRIO-9022, modul NI
9512,Digital TeslameterDTM-151, beserta komponen-komponen
elektronika lain yang diperlukan, dan perangkaian dengan sistem
mekanik.
(b) Perangkat lunak (Software)
Membuat block diagram dan front panel dengan menggunakan
LabVIEW 2011 yang akan digunakan untuk pemrograman sistem
dan tampilan antarmuka serta fungsi penerima dan penyimpan
akuisisi data.
4. Pengujian untuk setiap bagian sistem, pengujian terhadap kinerja
akuisisi data medan magnet, pengujian terhadap kendali posisi untuk
gerakan sensor teslameter arah sumbu x-y pada bidang magnet.
5. Langkah terakhir adalah
melakukan pengujian sistem secara
keseluruhan untuk memastikan apakah sistem dapat bekerja dengan
baik dan hasilnya sesuai dengan yang diharapkan.
6. Penelitian ini dilaksanakan dari bulan Februari sampai dengan bulan
Mei 2013 dan bertempat di PTAPB BATAN Yogyakarta.
5
1.6.Sistematika Penulisan
Secara garis besar penulisan laporan penelitian ini terdiri dari tujuh bab,
dengan susunan sebagai berikut:
-
BAB I: PENDAHULUAN
Bab ini berisi penguraian tentang latar belakang masalah yang dikaji,
perumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, metode
penulisan yang dilakukan serta sistematika penulisan laporan penelitian.
-
BAB II: KAJIAN PUSTAKA
Bab ini berisi penjelasan mengenai
penelitian-penelitian
yang
digunakan sebagai referensi untuk penelitian ini.
-
BAB III: DASAR TEORI
Bab ini berisi penjelasan dan dasar teori yang meliputi: pengertian
magnet, prinsip kerja pengukuran medan magnet, metode kendali on-
off, dan tentang protokol komunikasi.
-
BAB IV: ANALISIS DAN RANCANGAN SISTEM
Bab ini berisi penjelasan mengenai rancangan dari sistem yang akan
dibuat yang meliputi blok diagram sistem dan diagram alir dari sistem.
-
BAB V: IMPLEMENTASI
Bab ini berisi penjelasan tentang implementasi dari rancangan yang
telah dibuat sebelumnya yang meliputi implementasi rancangan secara
hardware maupun secara software.
-
BAB VI: HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisi hasil pengujian dan analisis kerja dari sistem pengukuran
medan magnet, serta pembahasan hasil pengujian simulasi sistem secara
keseluruhan.
-
BAB VII: PENUTUP
Bab ini berisi kesimpulan atas penelitian yang telah dilakukan, serta
memberikan saran untuk pengembangan sistem lebih lanjut.
Dostları ilə paylaş: |