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...