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.