pengembangan sistem pengukuran laju alir pada sisi

~

batan

PRO SIDING SEMINARPENELITIAN DAN PENGELOLAAN PERANGKAT NUKLIR

Pusat Teknologi Akselerator don Proses BahanYogyakarta, 11 September 2013

PENGEMBANGAN SISTEM PENGUKURAN LAJU ALIR PADASISI PRIMER UNTAI un BETA BERBASIS KOMPUTER

Bambang Hem, Ainur R, Joko P, Edy S, KiswantaPusat Teknologi Reaktor Dan Keselamatan Nuklir - BATAN

[email protected]

ABSTRAK

PENGEMBANGAN SISTEM PENGUKURAN LAJU ALiR PADA SISI PRIMERUNTAI UJI BETA BERBASIS KOMPUTER. Data pengukuran laju alir pada sisiprimer untai uji BETA didapat secara manual dengan membaca langsung tampilanflow meter Burkert sehingga tidak memungkinkan untuk mendapatkan perubahan lajualir terhadap waktu secara tepat. Oleh karena itu dikembangkan sistem komputerisasilaju alir sehingga data laju alir dapat dipantau dan disimpan berdasarkan waktusecara otomatis. Pengembangan komputerisasi sistem pengukuran laju alir tersebutmenggunakan sistem akuisisi data National Instruments yang diprogram denganpiranti lunak LabView-11. Dari hasil pengujian diperoleh perbedaan pembacaan lajualir antara Burkert dengan DAS NI sebesar 0,84%. Telah dilakukan pula validasi flowmeter Burkert dengan cara pengukuran langsung dan diperoleh nilai penyimpangansebesar ±5,45%.Kata kunci: lajl/alir, untai uji BETA, pengembangan, sistem akuisisi data

ABSTRACT

DEVELOPMENT OF COMPUTERISED FLOW RA TE MEASUREMENT SYSTEM OFPRIMARY SIDE OF BETA TEST LOOP. Flow rate measurement data of the BETAtest loop primary side obtained manually by direct reading of flow meter Burkertdisplay such that the change in flow rate with time could not be recorded exactly.Therefore we need to develop the computerized data acquisition system so that theflow rate data flow rate can be monitored and stored automatically timely. Thedevelopment use National Instruments Data Acquisition System which is programmedwith Lab View-11. From the test results is obtained that the flow rate readingdifferences between Burkert and DAS Nt by 0,84%. Burkert validation also beencarried old by direct measurements and the value obtained with the deviation of±5,45%.

Keywords: flow rate, BETA test loop, development, data acquisition system

PENDAHULUAN

Flow meter Burkert yang terpasang pada sisiprimer saran a eksperimen untai uji BETA(UUB) berfungsi untuk mengukur laju alir. Sampaidengan sekarang ini pengambilan data laju alirmasih dilakukan secara manual, yaitu mencatathasil pembacaan pada tampilanflow meter Burkert.Dengan cara terse but data laju alir terhadap waktusering tidak tepat, oleh karena itu perlu dilakukanpengembangan pemantauan data laju alir secaraterkomputerisasi menggunakan data akuisisiNational Instruments (DAS NI) dengan piranti

lunak Lab View-II. Dengan adanya sistemkomputerisasi tersebut, data laju alir dapat dipantaudan disimpan berdasarkan waktu yang real time.

TEORI

Blok diagram sistem komputerisasi datapengukuranl1J yang diterapkan dalam kegiatanpengembangan sistem pemantauan laju alir padasisi primer UUB dapat dilihat pada Gambar 1.Fungsi dari komponen pad a diagram sistemkomputerisasi di atas sebagai berikut, fungsi sensoruntuk mengkonversi besaran fisik yang akan diukur

Bambang Heru, dkk. ISSN 1410 - 8178 Buku II hal. 389


Pusat Teknologi Akselerator dan Proses BahanYogyakarta, 11 September 2013

~

batan

menjadi besaran listrik. Sedangkan modul SignalConditioner (SC) adalah rangkaian elektronik yangberfungsi untuk mengkondisikan keluaran sensormenjadi besaran tegangan. arus atau frekuensi.

Gambar 1. Blok diagram sistem komputerisasi datapengukuran.

Modul Data Acquisition (DAQ) berfungsiuntuk mengubah sinyal keluaran modul SC mefljadisinyal digital. Komputer untuk mengolah datapengukuran menjadi informasi yang dibutuhkanberdasarkan program aplikasi yang digunakan.

Dalam pengembangan sistem pemantauanlaju alir. sebagai sensor adalah fasilitas keluaranarus 4 - 20 mA dari flow meter Burkert!21 yangterletak pad a pin 9 dan 10 terminal blok M1 sepertiterlihat pada Gambar 2 sedangkan rangkaianelektroniknya terlihat pada Gambar 3.

Gambar 2. Terminal blok M(flow meter Burkert.

rrr. 10].(+i

ot1..2OrnA OUT

Gambar 3. Rangkaian arusflow meter Burkert.

Untuk dapat digunakan sebagai sensor,flow meter burkert terlebih dahulu divalidasi dandikarakterisasi. Validasi untuk mengetahui tingkatketelitian sedangkan karakterisasi untuk mengetahuihubungan linier antara laju alir dengan besar arus.

Sebagai modul SC digunakan modul NI9203[3] yang menyediakan 8 kana!, pad a kegiatanini fasilitas keluaran arus flow meter Burkert

terhubung pada kanal O. Sebagai modul DAQ

digunakan cDAQ-9188[3] yang mempunyai 8 slotdimana modul NI-9203 terpasang pada slot O.

Program aplikasi LabView-II [4] mengolah datapengukuran dari modul cDAQ-9188 menjadiinformasi yang diperlukan dan ditampilkan padakomputer.

Tahapan program Lab View sampai dengandata laju alir dapat ditampilkan sebagai berikut:pembacaan berikut setting, perhitungan danpenyimpanan data. Pembacaan data dilakukansecara terurut sesuai dengan susunan slot modulcDAQ-9188 dan kanal modul NI-9203. Batasanbatasan pengukuran diberikan pada fasilitas settingsetelah modul terlebih dahulu dapat dibaca ataudiaktifkan. Proses perhitungan diberikan pada blokperhitungan berdasarkan formula hasil karakterisasi.Lab View memberikan beberapa fasilitaspenyimpanan data seperti: alamat penyimpanan,jumlah data dalam satuan waktu tertentu daneksekusi penyimpanan yang dapat berdiri sendiri.

Pengujian DAS NI dilakukan denganmemberi arus 4-20 mA pada modul NI-9203.besaran arus tersebut setara dengan arus keluaran

flow meter Burkert. Perbedaan pembacaandiperoleh dengan membandingkan data hasilkarakterisasi dengan data hasil pengujian. Kegiatanpengembangan sistem laju alir terdiri dari beberapatahapan, yaitu:• Validasi dan karakterisasiflow meter Burkert

• Pembuatan program• Pengujian

Bahan

1. kabel penghantar2. modul pembaca arus (NI 9203)3. flow meter Burkert

Peralatan1. multimeter2. kalibrator JOFRA3. toolsets

4. unit komputer

TAT A KERJA

Validasi dan karakterisasi

Data yang diperlukan untuk validasi dankarekterisasi adalah laju alir pengukuran, laju alirpembacaan dan kuat arus. Data diambil secarabersamaan ketika sisi primer UUB diberi laju alirmelalui pompa primer, pengambilan data dilakukandengan beberapa variasi laju alir. Untukmendapatkan variasi laju alir dengan cara mengaturfrekuensi pompa primer dari 5-50 Hz. Data laju alirpengukuran diperoleh dengan mengukur volume airyang ditampung selama 10 detik. Data laju alirpembacaan diperoleh pada tampilan flow meter

Buku 11hal. 390 ISSN 1410 - 8178 Bambang Heru, dkk

@Jbatan



Grafik validasi

Gambar 4. Grafik validasi flow meter Burkert.

900

800

Validasi dilakukan dengan membandingkanantara laju alir pembacaan dengan laju alir terukurberdasarkan frekuensi pompa. Grafik validasi dapatdilihat pada Gambar 4.

'-'+-I~ju allr ~mbKaan

....-.-li!liu ~lir pe:nfukuran

-+-Iaju alir ptneukuran

-4-1.ju .lir pembouon

KUit MUS (mAl

Gralik perbandingan laju alir

pencukuran dan pembacaan

10 20 30 40 50 £0

450

400

350

:; 300

.5. 250

:; 200.:S' 150

100

50

o

~ 400.:3' 300

200

100

:; 600

.5.500

Hasil analisa perbandingan antara laju alirpengukuran dengan pembacaan diperolehperbedaan pembacaan sebesar ±5,45% dengankecenderungan perbedaan semakin mengecil untukmasukan arus yang semakin besar seperti terlihatpada Gambar 5.

Pembuatan program

Tahapan dalam pembuatan program adalahpembacaan modul SC berikut setting, perhitungandan penyimpanan data. Untuk menjalankanprogram pemantauan laju alir terlebih dahuludengan mengaktifkan modul cDAQ-9188 berikutmodul NI-9203 dengan menekan fasilitas universechassis. Setelah modul terbaca dilanjutkan dengansetting untuk arus minimum 4 mA dan maksimum20 mA. sistem be~gulirnya data dipilih otomatis,jumlah penyimpanan data dalam satuan frekuensidiisi 1 data dalam 1 Hz. Berikutnya tahapperhitungan dengan memasukan formula hasilkarakterisasi pada blok perhitungan. Terakhiradalah membuat fasilitas penyimpan data yangterdiri dari menu alamat penyimpanan data dantombol eksekusi penyimpanan.

Tabel!. Data karakterisasiflow meter Burkert.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Validasi dan karakterisasi

Data karakterisasi dapat dilihat padaTabel 1.

Burkert sedangkan kuat arus diukur dengankalibrator JOFRA pada pin 9 dan 10.

Pengujian

Tahap pengujian dilakukan denganmemberi arus 4-20 mA dengan kalibrator JOFRApada modul NI-9203. Pembacaan data dilakukansebanyak 5 kali untuk setiap variasi arus yangdiberikan. Selanjutnya membuat grafik pembacaanDAS NI dan membandingkan dengan grafikkarakterisasi untuk mendapatkan persentaseperbedaan pembacaan.

Pompa

KuatLaju alirLaju alir

aruspembacaanpengukuran

(Hz) (mA)(mils)(mils)

04.19 00

54.53166.30193.50

104.80248.28274.25

155.09340.95364.75

205.42441.80451.00

255.75543.50562.50

306.09648.20645.00

356.41748.58719.50

406.52782.28722.75

456.59808.00775.75

506.66829.40808.00 10 15 20 25

Ku.I.<us (mA)

Gambar 5. Grafik validasiflow meter Burkert.

Dari data Tabel 1 dilakukan analisis regresi antarakuat arus dengan laju alir pembacaan dan diperolehpersamaan linier y = 322.1x - 1311 dengan grafikseperti terlihat pada Gambar 6.




@batan

Kuat mliS vs L.1ju .llir

900

BOO

i" 700

S.600

~ 500"3'400

300

200

100

o

4.00 4.50 5.00 5.50 6.00 6.50 7.00

dari program komputerisasi data laju alir dapatdilihat pada Gambar 9.

Gambar 6. Grafik karakterisasiflow meter Burkert.

Pembuatan program

Pembacaan dan seting dari modul cDAQ9188 berikut dengan modul NI-9203 dapat dilihatpada Gambar 7.

~-'''''''9'''"

{"'*'--'-"-'ii..",",.'*--, ~. J

<o;~ ••. _

Gambar 7. Program pembacaan dan setting modulcDAQ-9188 dan modul NI-9203.

Besar arus yang diterima program akandiproses sesuai dengan persamaan karakterisasi.Diagram pemrograman berikut prosesperhitungannya dapat dilihat pada Gambar 8.

,

,j

••II DIiI,

!Gambar 8. Diagram pemrograman data masukan.

Setelah data diproses. program akanmenampilkan data dalam bentuk grafik dan numeriksecara real time. Selain itu program jugamenyediakan fasilitas penyimpanan data. Tampilan

Gambar 9. Tampilan program laju alii'.

Untuk mengeksekusi program dengan menekantombol RUN yang berada pad a perintah menu dipojok kiri atas. Sedangkan untuk berhenti dapatmenekan tombol STOP pada perintah menu ataupada kotak yang tersedia di bawah grafik. Untukmenyimpan data dengan menekan tombol SA VE

atau dengan mengaktifkan alamat penyimpanandata dan perintah ini dapat dilakukan setelahprogram dieksekusi.

PengujianTahap pengujian dilakukan dengan

memberi arus yang divariasikan dari 4 - 20 mApada modul SC menggunakan kalibrator JOFRAsebagai penganti arus keluaran flow meter Burkertseperti terlihat pada Tabel 2 .

Tabel2. Data pengujian DAS NI

jOFRALaju alir pembacaan DAS NI (mlls)

(mA)1

2345

4

-381-74-60-59-48

5

233260248265253

6

583568592576578

7

896903894885904

8

-10831225122311941209

9

12081533161115481783

10

18601897186418441888

11

21692156218421722264

12

24932505251125182503

13

28312807282331012830

14

31273136314931333134

15

34633467346734673451

16

34853776382837943801

17

40924107408741084104

18

41484427442444554423

19

47694746476347424745

20

47885074508050935060

Buku IIhal.392 ISSN 1410 - 8178 Bambang Heru, dkk

~

batan



Perbedaan pembacaan laju alir antara karakterisasidengan pembacaan DAS NI terlihat pada Tabel 3.

Tabel3. Data perbedaan pembacaan laju alir

Arus KarakterisasiPengujian[Error(mA)

(mIls)(mIls)relatif] (%)

4

-42.6-22.646.95%

5

279.5295.55.72%

6

601.6613.61.99%

7

923.7931.7-0.87%

8

1245.81249.8-0.32%

9

1567.91567.90.00%

10

189018860.21%

11

2212.12204.10.36%

12

2534.22522.20.47%

13

2856.32840.30.56%

14

3178.43158.40.63%

15

3500.53476.50.69%

16

3822.63794.60.73%

17

4144.74112.70.77%

18

4466.84430.80.81%

19

4788.94748.90.84%

20

511150670.86%

Berdasarkan data pada Tabel 3. diperolehkesalahan relatif rata-rata pembacaan laju alirkarakterisasi dengan DAS NI sebesar 0.84%. Nilaikesalahan terse but diperoleh dengan tidakmenyertakan data pada arus 4 mA karena dianggapdaerah anomali.

KESIMPULAN

Telah dilakukan pengembangan sistempengukuran laju alir pada sisi primer saran aeksperimen UUB menggunakan DAS NI. Dari hasilpengujian diperoleh kesalahan relatif sebesar0.84%. Telah dilakukan pula validasi flow meterBurkert dengan cara pengukuran langsung dandiperoleh nilai penyimpangan sebesar ±5,45%.

DAFTAR PUSTAKA

1. ENDANG WIJAYA. Teknik ElektronikaIndustri. Teknik Elektro Politeknik NegeriJakarta.

2. NONAME, Instruction Manual Operating andInstallation Manual Converter SE 56, burkertFluid Control System.

3. NONAME, Instruction Manual Operating andInstallation Manual NI-DAQrnx 9.4. NationalInstruments.

4. L.K Well and J. Travis, labView for everyone:Graphical Proramming Made Even Easier.2ndEdition. Prentice Hall, NI, 1977


pengembangan sistem pengukuran laju alir pada sisi

Documents