1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Pesawat X

Seminar Tugas Akhir
Mei 2016
SIMULATOR PESAWAT X-RAY CONDENSATOR DISCHARGE
(Pengaturan kV)
Mohammad Fatkhur Rahman, Tri bowo indrato ST., MT, Dr. Endro Yulianto ST., MT.
Jurusan Teknik Elektromedik Politeknik Kesehatan Surabaya
Jln. Pucang Jajar Timur No. 10 Surabaya
ABSTRAK
Pesawat X-ray Condensator Discharge adalah suatu pesawat rontgen yang diciptakan
menggunakan sistem discharge, dengan memanfaatkan muatan kapasitor sebagai sumber
tegangan. Sinar-X umumnya digunakan dalam diagnosis gambar medis dan kristalografi sinarX, dimana sinar ini bermanfaat dalam bidang kesehatan dan berbahaya juga bila digunakan
secara berlebihan (Ferry Suyatno, 2008).
Pada pesawat x-ray condensator discharge disamping terdapat resiko paparan radiasi
sinar-X juga terdapat resiko lain yaitu sisa tegangan tinggi pada kapasitor tegangan tinggi
setelah terjadinya proses exposure sehingga perlu perhatian khusus.
Untuk mengurangi resiko paparan radiasi sinar-X dan bahaya tegangan tinggi, maka
perlu dilakukan upaya perekayasaan pesawat rontgen condensator discharge dalam peroses
pembelajaran sehingga memudahkan untuk mempelajari prinsip kerja dari pesawat rontgen
condensator discharge.
Nilai error tertinggi didapat pada tegangan tabung 50 kV dengan pemilihan arus tabung
280 mAs yaitu sebesar 1,28% sedangkan nilai error terendah didapat pada tegangan tabung 40
kV dengan pemilihan arus tabung 220 mAs dan tegangan tabung 90 kV dengan pemilihan arus
tabung 250 mAs yaitu sebesar 0%. Nilai error pada alat condensator discharge disebabkan oleh
selisih tegangan pada kapasitor tegangan tinggi dan sensitifitas dari rangkaian komparator.
Kata kunci : pesawat x-ray condensator discharge, kV
1.
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pesawat
X-ray
Condensator
Discharge adalah suatu pesawat rontgen
yang diciptakan menggunakan sistem
discharge, dengan memanfaatkan muatan
condensator sebagai sumber tegangan.
Sinar-X atau sinar rontgen adalah salah
satu bentuk dari radiasi elektromagnetik
dengan panjang gelombang berkisar
antara 10 nanometer ke 100 pikometer
(sama dengan frekuensi dalam rentang 30
peta hertz - 30 exahertz) dan memiliki
energi dalam rentang 100 eV - 100 KeV.
Sinar-X umumnya digunakan dalam
diagnosis gambar medis dan kristalografi
sinar-X. Sinar-X adalah bentuk dari
radiasi ion dan dapat berbahaya. Didalam
teknologi terutama dalam bidang
kesehatan sinar-X sangat banyak menjadi
salah satu cara untuk alat diagnosis yang
berfungsi untuk photo thorax, tulang
tangan, kaki dan organ tubuh lainnya.
Sinar-X ini sering disebut juga sinar
Seminar Tugas Akhir
Rontgen. Dimana sinar ini sangat
bermanfaat dalam bidang kesehatan dan
sangat berbahaya juga bila digunakan
secara berlebihan (Ferry Suyatno, 2008).
Pesawat x-ray condensator discharge
lebih efisien penggunaanya dibandingkan
dengan pesawat rontgen konvensional,
hal ini dikarenakan selain bentuk fisiknya
yang mobile, pesawat ini memiliki
beberapa keuntungan yaitu, dengan
pesawat condensator discharge, trafo
tegangan tinggi ( HTT ), trafo filament,
rangkaian rectifier, X-ray tube ukurannya
lebih
kecil,
sehingga
dapat
mengefisienkan tempat.
Sebagai calon tenaga elektromedis,
harus paham dan mengerti dampak
negatif yang ditimbulkan oleh sinar-X
dengan
tidak
mengabaikan
sisi
keselematan. Di sisi lain, pengetahuan
tentang keselamatan kerja dan prinsip
dasar pesawat rontgen condensator
discharge juga masih minim. Untuk
mengurangi resiko paparan radiasi maka
perlu dilakukan upaya perekayasaan
pesawat rontgen condensator discharge
dalam proses pendidikan, sehingga dapat
mengurangi resiko dari sinar-X.
Seiring dengan berkembangnya
teknologi pesawat X-ray condensator
discharge,
mahasiswa
Teknik
Elektromedik diharapkan mampu untuk
dapat memahami cara kerja atau prinsip
dasar dari pesawat X-ray condensator
discharge.
Berdasarkan permasalahan diatas
maka, penulis ingin membuat Simulator
Pesawat X-ray Condensator Discharge.
1.2. Batasan Masalah
Agar tidak terjadi perluasan
masalah maka akan dibatasi masalah
tersebut, antara lain :
Mei 2016
1.2.1 Tidak mengeluarkan sinar-X
1.2.2 Simulasi menggunakan tabung
trioda 12AT7 sebagai pengganti
tabung X-Ray
1.2.3 Simulasi menggunakan lampu
indikator sebagai pengganti sinar-X
1.2.4 Menggunakan ATMEGA 16
1.2.5 Menggunakan LCD 2x16 sebagai
display
1.2.6 Simulasi pengaturan kV 40 -100 kV
dengan kelipatan 5 kV.
1.3. Rumusan Masalah
Dapatkah dibuat “Kontrol kV
Pada
Simulasi
Pesawat
X-Ray
Condensator Discharge?”
1.4. Tujuan
1.4.1. Tujuan Umum
Dibuatnya simulasi Pesawat X-ray
Condensator Discharge.
1.4.2. Tujuan khusus
1.4.2.1. Membuat rangkaian pengaturan
kV
1.4.2.2. Membuat rangkaian minimum
sistem AT Mega 16
1.4.2.3. Membuat rangkaian LCD 2x16
1.4.2.4. Membuat rangkaian penyerah
1.4.2.5. Membuat
program
untuk
menampilkan setting kV
1.4.2.6. Melakukan uji fungsi alat.
1.5. Manfaat
1.5.1. Manfaat Teoritis
1.5.1.1 Menambah pengetahuan dan
mengenal prinsip kerja tentang
peralatan radiologi. Khususnya
pesawat X-ray Condensator
Discharge.
1.5.1.2 Sebagai referensi peneliti
selanjutnya.
1.5.2. Manfaat Praktis
1.5.2.1 Membantu
proses
kegiatan
pembelajaran di mata kuliah
radiologi terutama alat X-ray
condensator discarge.
Seminar Tugas Akhir
1.5.2.2 Membantu
mempermudah
mempelajari cara kerja pesawat
X-ray condensator discarge
2.
METODOLOGI
2.1.
Diagram Blok
Mei 2016
preparation yaitu rotating anoda berputar,
pemanasan
filamen
dan
shutter
membuka. Untuk mengatur nilai mAs
dilakukan pada primer trafo filament.
Setelah proses ready selesai maka siapsiap menekan tombol expose yang
berhubungan dengan rangkaian expose.
Rangkaian expose digunakan untuk
menghubungkan tegangan tinggi dan
membuat grid menjadi 0 volt sehingga
elektron meloncat dari katoda ke anoda.
Rangkaian interlock digunakan agar saat
exspose rangkaian discharge tidak dapat
bekerja, karena setelah expose maka
dilakukan proses menekan tombol
discharge, begitu pula sebaliknya apabila
rangkaian pengosongan bekerja maka
rangkaian expose tidak dapat bekerja.
Rangkaian discharge digunakan untuk
membuang muatan kapasitor setelah
terjadi expose.
2.2. Diagram Alir
Gambar 2.1 Blok Diagram Keseluruhan
Pada saat main switch ditekan,
rangkaian akan mendapat supply
tegangan dari PLN. Tekan tombol setting
kV dan mAs untuk mengakifkan driver
kV dan mAs yang nantinya, driver kV
akan menguhubungkan untuk proses
pengisian (charger) kapasitor dan driver
mAs kerangkaian preparation yang
berhubungan dengan tombol ready.
Setelah proses pemilihan selesai maka
tekan tombol charge dimana terdapat
rangkaian pengisian kapasitor yang
berfungsi untuk mengontrol tegangan
yang mengisi kapasitor, lamanya
pengisian kapasitor ini tergantung setting
pemilihan kV. Proses pengisian selesai
maka tenekan tombol ready yang akan
melakukan proses pada rangkaian
Gambar 2.2 Diagram Alir
Saat start alat dalam keadaan
standby display LCD akan menampilkan
Setting kV dan mA. Ketika kV dan mAs
sudah dipilih, tombol enter(charger) ditekan
Seminar Tugas Akhir
tunggu indikator charger menyala. Setelah
indikator charger menyala tombol ready
ditekan maka rotating anoda berputar,
filamen mengalami pemanasan atau emisi
elektron dan indikator ready menyala.
Ketika tombol ekspose ditekan maka
indikator expose akan menyala, tegangan
grid pada tabung triode akan menjadi 0 volt
sehingga terjadi loncatan elektron dari anode
ke katode dan kapasitor akan membuang
muatannya melalui tabung triode.
2.3. Diagram Mekanis
Mei 2016
2.5.
Variabel Penelitian
2.5.1 Variabel Bebas
Arus filamen dan tegangan tabung.
2.5.2 Variabel Terikat
Arus tabung.
2.5.3 Variabel Terkendali
Sebagai variabel terkendali yaitu
IC Mikrokontroler ATmega 16.
2.6. Definisi Operasional Variabel
Table 2.1 Tabel Variabel
Definisi
Alat
Operasiona
Ukur
l Varibel
Arus Filamen
Banyak
mA
(Variabel
aliran
meter
bebas)
elektron
selama
waktu
yang
ditentukan
Tegangan
Beda
Volt
Tabung
potensial
meter
(Variabel
antara
bebas)
anoda dan
katoda
Variabel
Gambar 2.3 Diagram Mekanik
2.4. Rancangan Penelitian
Rancangan penelitihan model alat ini
menggunakan metode pre-eksperimental
dengan jenis penelitihan One group post
test design. Pada rancangan ini, peneliti
hanya melihat hasil perlakuan pada satu
kelompok obyek tanpa ada kelompok
pembanding dan kelompok kontrol.
Desain dapat digambarkan sebagi berikut:
X------------------------------------------O
X =Treatmen/perlakuan yang diberikan
(variabel independen).
O = Observasi (variabel dependen)
Arus Tabung
(Variabel
dependen)
Mikrokontroller
(Variabel
bebas)
Jumlah
elektron
yang
mengalir
pada
tabung
dalam 1
detik
Komponen
pengendali
sistem
yang harus
diprogram
mA
meter
-
Hasil
Ukur
Skala Ukur
220 mA
250 mA
280 mA
310 mA
Interval
40 kV
45 kV
50 kV
55 kV
60 kV
65 kV
70 kV
75 kV
80 kV
85 kV
90 kV
95 kV
100 kV
Interval
Interval
0=groun
d
1=Vcc
Nominal
Seminar Tugas Akhir
2.7.
Mei 2016
Jadwal Kegiatan
Jadwal kegiatan penulis susun
menurut jadwal kalender Akademik yang
ada di Poleteknik Kesehatan Jurusan Teknik
Elektromedik Surabaya
3.1.2 Hasil pengukuran 40kV/120V pada
pemilihan 250 mAs
Tabel 3.2 Pengukuran 40kV/120V pada pemilihan
250 mAs
Pengukuran kV (40kV/120V)
Tabel 2.2 Jadwal Kegiatan
Kegiatan
Sep
Okt
Nov
Des
Jan
Feb
Mar
Apr
Mei
Ju
n
Jul
Identifikas
i Masalah
Pembuata
n Proposal
Ujian
proposal
Revisi
Proposal
Pembuata
n Modul
Pengambil
an Data
Pengolaha
n Dan
Analisis
Data
Uji
Kelayakan
Seminar
KTI
Ujian KTI
I
II
III
IV
V
120
120
120
119
118
RataRata
119,4
SimpAngan
0,6
error
%
0,50
3.1.3 Hasil pengukuran 40 kV/120V pada
pemilihan 280 mAs
Tabel 3.3 Pengukuran 40kV/120V pada pemilihan
280 mAs
Pengukuran kV (40kV/120V)
Revisi KTI
I
II
III
IV
V
119
119
118
119
119
Simp-
RataRata
Angan
error
%
118,8
1,2
1
Persetuju
an dan
Pengesah
an
3.1.4 Hasil pengukuran 40 kV/120V pada
pemilihan 310 mAs
3
HASIL DAN ANALISA
3.1
Pengujian dan Pengukuran Modul
Tabel 3.4 Pengukuran 40kV/120V pada pemilihan
310 mAs
3.1.1 Hasil pengukuran 40kV/120V pada
pemilihan 250 mAs
Tabel 3.1 Pengukuran 40kV/120V pada pemiliha 220
mAs
Pengukuran kV (40kV/120V)
I
II
III
IV
V
120
120
120
120
120
RataRata
Simpangan
error
%
120
0
0
Pengukuran kV (40kV/120V)
I
II
III
IV
V
119
119
119
119
119
Simp-
RataRata
Angan
119
1
error %
0,84
3.1.5 Hasil pengukuran 100kV/240V pada
pemilihan 220 mAs
Tabel 3.5 Pengukuran 100kV/240V pada pemilihan
220 mAs
Pengukuran kV (100kV/240V)
I
II
III
IV
V
240
241
242
240
241
RataRata
240,8
SimpAngan
error
%
-0,8
-0.33
Seminar Tugas Akhir
Mei 2016
3.1.6 Hasil pengukuran 100kV/240V pada
pemilihan 250 mAs
Tabel 3.6 Pengukuran 100kV/240V pada
pemilihan 280 mAs
Pengukuran kV (100kV/240V)
I
II
III
IV
V
241
242
240
240
240
sumber tegangan karena dihubung kan
secara reverse bias maka rangkaian ini akan
memotong gelombang positif sehingga
output dari rangkaian ini mengeluarkan
tegagan negatif yang akan menahan loncatan
elektron sebelum di lakukan expose.
Simp-
RataRata
error %
Angan
240,6
4.2
-0,6
Rangkaian Driver Kapasitor
-0,25
J1
J2
R1
R2
2
1
TRAFO P
180 OHM
3.2 Analisa Data
J4
2.4K
CON2
Q1
TRIAC
J3
Dari hasil pengukuran tegangan pada
tabel di atas didapatkan nilai error yang
berfariasi
atau
berbeda-beda, antara
pengukuran yang pertama, kedua, ketiga,
kempat dan kelima dengan setting mA yang
berbeda-beda. Dalam hal ini perbedaan
tersebut dikarenakan tegangan pada power
supply VDC yang menyupply tegangan
rangkaian pengisian tidak setabil sehingga
nilai setting berubah-ubah, selain itu
dipengaruhi oleh sensitifitas dari rangkaian
komparator dan juga terdapat selisih
tegangan antara C1 dengan C2 sehingga jika
dilakukan charge belum tentu keadaan awal
tegangan kapasitor C1 dan C2 sama.
4
4.1 Rangkaian Penyearah
J9
D5
R2
DIODE
D3
RESISTOR
1
2
J6
1
2
CON2
C1
J7
DIODE
R4
1
2
J5
mA meter
J11
RP1
1
2
2
1
to tabung A & K
D6
J8
CON2
R3
1
2
R5
RP2
C2
DIODE
RESISTOR
J10
1
2
CON2
Gambar 4.1. Rangkaian Penyearah
Rangkaian yang berfungsi untuk
memberikan supply tegangan negatif pada
grid tabung trioda. Melalui dioda yang
dipasang secara reverse bias terhadap
1
2
2
1
CON2
AT P
C1
CAP NP
Gambar 4.2. Rangkaian Driver Kapasitor
Rangkaian yang berfungsi untuk
melakukan pengisian. Triac pada rangkaian
ini berfungsi sebagai saklar yang untuk
menghentikan pengisian dan pengosongan
kapasitor melalui primer HTT, dimana jika
gate TRIAC mendapat tegangan maka
rangkaian ini akan bekerja, sedangkan jika
gate tidak mendapat tegangan maka
rangkaian tidak bekerja.
4.2
PEMBAHASAN
DIODE
D4
1
2
Rangkaian Discharge
Rangkaian ini berfungsi sebagai
kontrol
pengisian
dan
pengosongan
capasitor dimana tegangan pada salah satu
kapasitor akan dilakukan monitoring
tegangan dengan cara menurunkan tegangan
tinggi menjadi tegangan rendah dengan cara
melakuakan pembagian tegangan, tegangan
yang tinggi akan di turunkan atau dilakukan
droping tegangan dengan resistor yang nilai
resistansinya besar, setelah itu tegangan
yang di droping akan diolah menggunakan
rangkaian komparator IC 741 dimana
rangkaian komparator ini yang akan
Seminar Tugas Akhir
Mei 2016
4.3
+5V
-5V
+12V
+5V
J16
-12V
1
2
3
4
5
+5V
R7
1M
-5V
CON5
J1
D2
R2
50K
4
5
2
20K
3
1
2
D1
DIODE
IC1
+12V
J17
R9
10K
R40
10K
R13
20K
1
2
CON2
CON2
CON2
1K
Q3
BD139
500K
R19
D6
DIODE
R11
2K2
R22
2K2
R12
TR1
R5
500K
Q8
BD140
-12V
1K
J6
Q5
BD139
J2
1
2
1
2
+12V
tombol P
CON2
J3
1
2
CON2
TR2
-12V
R16
10K
J15
CON1
-12V
J4
1
2
J18
CON2
1
R4
10K
1
2
3
Q7
BD139
POT
10K
Q2
BD139
R10
IC2
82K
J5
1
2
CON3
R17
20K
D5
DIODE
Q4
BD139
CON2
+5V
J8
2
1
CON2
1
2
R23
R20
10K
DIODE
R3
20K
J10
2
1
IC2
J12
C2
100n
CON2
CON2
J13
R21
10K
LM741
6
7
1
J11
J7
TR2
CON2
IC1
2
1
1
1
2
CON2
+
R24
Q1
BD139
1
2
U1
J9
2
1
R6
10K
-
R1
100K
+5V
R8
10M
+ C1
10uF
J14
CON1
Program Pemilihan kV dan mA
+12V
D3
CON2
TR1
DIODE
R14
10K
-5V
Gambar 4.3 Rangkaian Kontrol kV
mengontrol jalannya pengisian pada
kapasitor. Pada rangkaian ini memiliki
kondisi awal sebelum kapasitor di beri
muatan elektron output dari rangkaian
komparator ini akan high atau sebesar
tegangan VCC positif jika muatan capasitor
terpenuhi maka output dari komparator ini
akan low atau sama dengan VCC negatif
jika output dari rangkaian ini negatif akan
mengaktifkan relay untuk menghentikan
pengisian kapasitor.
Rangkaian ini juga berfungsi sebagai
pengosongan jika tegangan setting lebih
kecil dari tegangan pada kapasitor.
Rangkaian ini akan melakuakan perintah
pengosongan secara otomatis sampai sama
dengan tegangan setting yang diturunkan.
Lamanya pengisian kapasitor tergantung
nilai pembagian tegangan semakin besar
tegangan negatif yang di berikan oleh
rangkaian setting maka semakin banyak pula
muatan yang diisikan pada kapasitor.
while (1)
{
if (PINB.0==0) //upKV
{
k=k+5;
if(k==70){m=22;}
// if(k<=70){m=22;}
if (k>=100){k=100;}
}
if (PINB.1==0) //down kV
{
k=k-5;
if(k==70){m=22;}
//if(k>=70){m=22;}
if (k<=40){k=40;}
delay_ms(500);
}
4.4
Kelemahan/Kekurangan Sistem
Tidak menampilkan hasil ukur dari
mA pada alat dan alat ini tidak
menggunakan relay arus pada rotating anode
sehingga pada saat rotating anoda tidak
berputar alat tetap bisa di lakukan proses
expose
5
5.1
PENUTUP
Kesimpulan
Telah dibuat simulasi pesawat x-ray
condensator discharge yang menggunakan
tabung trioda 12AT7 sebagai ganti tabung
sinar-X. Dari hasil pengukuran pada
tegangan 70kV/180Vdc dengan mA 310, di
dapatkan arus tabung 10,23 mA. Dimana
arus tabung maksimal yang dimiliki oleh
tabung triosa 12AT7. Dari hasil data
tersebut di dapat high unit (HU) tabung
triode 12AT7.
5.2
Saran
Berikut ini adalah beberapa
saran yang dapat dipertimbangkan
untuk penyempurnaan penelitian lebih
lanjut :
Seminar Tugas Akhir
1.
2.
Sebaiknya alat ini menggunkan
tabung yang arus filament nya
tinggi agar perubahan mA atau
arus tabung lebih terlihat.
Menyederhanakan
rangkaian
menggunakan
program
mikrokontroler agar rangkaian
lebih sederhana.
DAFTAR PUSTAKA
A
nnisa Rachma. (2013). Dasar-dasar
Pesawat Rontgen.
http://atroxx.blogspot.co.id/2013/01/pesawatsinar
x.html.%2012%20Oktober%202014.
(diakses pada 15 September 2015)
Agfianto Eko Putra, (2010). Modul-1:
ATMega16 DAN BASCOM AVR
Eddy
Rumhadi
Iskandar.
(2002).
Keselamatan kerja dalam pelayanan
radiodiagnostik di
laboratorium
radiologijurusan
teknik
radiodiagnostik dan radioterapi.
POLITEKNIK
KESEHATAN
JAKARATA
II,
http://eddyrumhadi.blogdetik.com/2
008/09/04/keselamatan-kerja-dantindakan-proteksi-radiasi/.
12
Oktober 2014.
Evi Yufita, Rini Safitri, (2012) Jurnal
Natural Vol. 12, No. 1 ANALYSIS
OUTPUT TOLERANCE LIMITS XRAY MACHINE DIAGNOSTIC
(Case Study in one of the General
Hospital in Banda Aceh). Jurusan
Mei 2016
Fisika,
Kuala.
FMIPA
Universitas
Syiah
Shiers, George. (1969). The First Electron
Tube, SCIENTIFIC AMERICAN, p.
104.
Suciwardhani. (2013). Radiasi. Manfaat
dan Bahaya Sinar X.
https://diaryradiografer.wordpress.com
/2013/10/08/radiasi-manfaat-danbahaya-sinarx/.%2012%20Oktober%202014.
(diakses pada 3 September 2015)
Sugiyono, 2010. Metode Penelitian
Kuantitatif Kualitatif dan R&D,
Bandung : Alfabeta
Thomas A. Edison (1884).
Indicator.
Electrical
http://yatno13101076.blog.st3telkom.a
c.id/2014/04/09/vacuum-tube/
12
Oktober 2014.
Thrower, Keith. (1982) HISTORY OF THE
BRITISH RADIO VALVE TO 1940,
MMA International, , pp 9-13.
Tyne, Gerald, (1977 (reprint 1994)).SAGA
OF THE VACUUM TUBE, PROMPT
Publications, , pp. 30-83.
Firmansyah Gitapradana. (2010) PESAWAT
RONTGEN
http://gonnabefine23.blogspot.co.id/201
0/03/rancangan-pesawat-rontgenkonvensional.html
(diakses pada 28 September 2015)
Firmansyah Gitapradana. (2010) PESAWAT
RONTGEN
CONDENSATOR
DISCHARGE
Seminar Tugas Akhir
http://gonnabefine23.blogspot.co.id/20
10/03/pesawat-condensatordischarge.html
(diakses pada 3 Desember 2015)
Mei 2016