abstract - Digilib

PencacahRadiasi Nuk/ir DenganDetek/orGM
Do/am BentukKartu Antarmukadi IBM-PC
(Didi Gayani)
/SSN/4//-348/
PENCACAH RADIASI NUKLIR DENGAN DETEKTOR GM DALAM
BENTUK KARTU ANTARMUKA DIIBM-PC
Puslitbang
Didi Gayani, lin Indasah
Teknik Nuklir -BAT AN , Bandung
ABSTRAK
PENCACAH RADIASI NUKLIR DENGAN DETEKTOR GM DALAM
BENTUK KARTU ANTARMUKA DI IBM-PC. Pencacah radiasi gamma
dalam bentuk
kartu antarmuka
dibuat dengan tujuan
untuk
membuat sistem akuisisi data dalam bentuk yang kompak, sederhana
clan kemudahan pengarsipan data. Pencacah ini dioperasikan pada
komputer IBM-PC yang dipasangkan pada slot perluasan yang ada
dalam komputer tersebut. Komponen utama dari sistem pencacah ini
terdiri
dari rangkaian
tegangan tinggi, pembentuk
pulsa clan
pencacahjpewaktu
yang dibentuk dengan PIT-8253. Operasi dari
pencacah ini diatur dengan program yang disesuaikan
dengan
kebutuhan konfigurasi pencacahan
seperti antara lain lama waktu
pencacahan, jumlah pengulangan pencacahan, pengolahan data clan
pengarsipan data.
Kata kUDCi:
sistem pencacah, antarmuka
ABSTRACT
NUCLEAR RADIATION COUNTING SYSTEM USING GM TUBE IN
THE FORM OF INTERFACE CARD ON THE IBM-PC. Gamma
radiation counter in the form of interface card was performed in order
to make data acquisition system compact and simple. This counting
system was operated on the computer by installing the card on the slot
of IBM PC. The main components of this counting system were high
voltage, pulse former and counter/timer of PIT 8253. The operation of
this counting system was controlled by the program referring to the
configuration
of measurement such as the time of measurement,
number of repetition, data processing and filling data.
Key words: counting system, interface
121
Jurnal Sainsdan TeknologiNuklir Indonesia
IndonesianJournal ofNuclear Scienceand Technology
Vol. I. No 2. Agustus2000: 121- 135
ISSN1411.3481
PENDAHULUAN
Sistem pencacah
antarmuka
radiasi
nuklir
yang dipasangkan
dirancang
dalam
bentuk
kartu
pada slot perluasan di komputer
IBM-
PC. Sistem ini terdiri dari rangkaian tegangan tinggi sebagai catu daya
detektor
Geiger Muller (GM) yang digunakan,
pulsa yang berasal dari detektor
Transistor
yang
Transistor
dibentuk
GM menjadi
Logic (1TL), rangkaian
dengan
address decoder
rangkaian
menggunakan
sebagai kebutuhan
pembentuk
sinyal pulsa standar
pencacah clan pewaktu
komponen
untuk
PIT 8253
serta
alamat penempatan
I/O
device dalam peta I/O suatu sistem IBM-PC. Sebagaimana layaknya
suatu peralatan
GM, juga
sistem ini selain menerima masukan
dilengkapi
dengan
masukan seperti sinyallojik
dari
osilator
konvensional,
internal.
lfL
sistem
berbagai
sinyal
dengan
sistem
peralatan
yang
kinerja dari sistem dalam bentuk kartu antarmuka
yang terhimpun
Hal ini akan membuat konfigurasi
peralatan
perangkat
pemilihan
eksternal dan sinyal untuk pengujian
Berbeda
diatur oleh instruksi-instruksi
komputer.
fasilitas
dari detektor
ini
lunaknya,
menjadi
lebih
kemudahan
mudah
ini
dalam suatu program
akuisisi
data dengan
dimodiflkasi
dalam pengarsipan
melalui
informasi
dan
bahkan sekaligus dengan pengolahan datanya. Gambar 1 melukiskan
perbandingan
sistem peralatan
dalam bentuk kartu antarmuka.
yang
konvensional
diperlukan
rangkaian
dengan
secara terpisah
pembentuk
yang konvensional
dengan
sistem
Gambar 1 (a) memperlihatkan
sistem
berbagai
terdiri
sub
unit
dari rangkaian
pulsa, rangkaian
rangkaian
yang
tegangan tinggi,
pencacah dan pengala serta
rangkaian penampil data basil cacahan. Gambar 1(b) memperlihatkan
PencacahRadiasiNuklir DenganDetektorGM
Dolam BentukKartu Antarmukadi IBM-PC
(Didi Guyani)
sistem pencacah
dalam
/SSN /4//-
bentuk
sistem ini menempatkan
kartu
semua rangkaian
diperlukan
pada sistem konvensional
antarmuka
yang dipasangkan
tercakup
dalam
digunakan
dalam
yang mengatur
IBM-PC.
hams
kartu
antara
sistem
yang secara fungsional
dalam suatu kartu rangkaian
ini selain rangkaian
sistem konvensional'
juga
diperlukan
karena kedua
secara terkoordinasi
melalui
yang
yang biasa
diperlukan
antara sistem pencacahnya
Hal ini mutlak
yang dijalankan
Pada dasamya
pada slot IBM-PC. Rangkaian
antarmuka
interaksi
beroperasi
antarmuka.
348/
rangkaian
dengan sistem
sistem tersebut
pengaturan
program
pada IBM-PC. Data hasil cacahan ataupun interaksi
dengan
pemakai
dilakukan
melalui
layar
monitor.
Penggunaan sistem ini memberikan kemudahan dalam pengarsipan
penyimpanan
/
data basil cacahan clan bahkan kemudahan pengolahan
data melalui modifikasi
perangkat lunak yang dapat dilakukan
kapan
saja.
Detektor
,,'/
~
7i": -
~_~~~M
sun\ber
radlasi
f--c:~~~ampllan
(Dispiay)
Pembentuk
Pulsa
Pancacah
(Scaler)
Pengala
I
Teg..
Tinggl
(TImer) I
(a). Susunan Sistem Pencacah radiasl yang konvenslonal
19Bn
Gambar 1. Perbandingan antara susunan sistem pencacah radiasi
yang konvensional dengan bentuk kartu antarmuka
123
Jurnal Sainsdan TeknologiNuklir Indonesia
IndonesianJournal ofNuclearScienceand Technology
1'01.I. No 2. Agustus2000.. 121-135
/SSN/4//- 3481
BAHAN & TAT A KERJA
Sistem pencacah dalam bentuk
kartu
antarmuka
ini
dasarnya menggabungkan semua rangkaian yang berfungsi
pada
seperti
pada sistem yang konvensional dalam satu kartu antarmuka untuk
dipasangkan pada slot IBM-PC clan kinerjanya dikontrol oleh IBM-PC
melalui urutan instruksi yang disebut program. Diagram blok untuk
rangkaian-rangkaian yang dibuat dalam kartu antarmuka tersebut
diperlihatkan pada Gambar 2. Sistem ini dirancang untuk menerima
masukan dari 3 kanal yang dipilih, yaitu masukan dari detektor GM,
masukan dari sinyallojik eksternal clan sinyal osilator internal untuk
maksud pengujian alat.
TegaDgaDTiDggi
Tegangan tinggi yang diperlukan sebagai catu daya untuk detektor
GM dibuat sebagai rangkaian DC to DC Converter. Nilai tegangan tinggi
yang digunakan diatur secara manual sesuai dengan nilai
={-~~
1~~J
F:}
yang
vcc
t~t
HV
9!1
I
.
I::;;,]
H~~L
)..
l JT~
SignII
I
~-/~
t~
~
SwI.+--,
E-'8m11
Signot
Input
---@
~
Gambar 2. Diagram blok sistem pencacah dalam bentuk kartu antarmuka
124
PencacahRadiasiNuklir DenganDetektorGM
Dalam BentukKartu Antarmukadi IBM-PC
(Didi Gayani)
dibutuhkan
ISSN /411
oleh detektor yang digunakan.
dapat di aktif dan tidak-aktitkan
hal ini disesuaikan
menggunakan
Tegangan tinggi tersebut
melalui penggunaan saklar ON/OFF,
dengan kebutuhan
pemakaian
saat pengukuran
detektor atau pencacahan sinyal lojik eksternal
tidak membutuhkan
-348/
yang
tegangan tinggi.
Tegangan tinggi ini dapat diatur secara manual melalui pengaturan
tegangan rendah yang dibutuhkan
komponen
untuk DC to DC Converter melalui
LM 317 yang dikenal sebagai adjustable voltage regulator.
Tegangan tinggi ini mampu diatur bervariasi dari 100 Volt sampai 600
Volt dengan kemampuan
daya
untuk
detektor
arus sebesar 0.1 mA cukup sebagai catu
GM.
Berikut
adalah
Gambar
3
yang
memperlihatkan
blok rangkaian tegangan tinggi yang dibuat. Osilator
yang
untuk
dibentuk
transformator
memicu
transistor
Q 1 pada
sisi
primer
penaik tegangan dirancang melalui penggunaan
IC 555
sebagai astabil dengan frekwensi 8 KHz.
Gambar 3. Blok rangkaian tegangan tinggi (DC to DC Converter)
125
Jurnal Sainsdan TeknologiNuklir Indonesia
IndonesianJournal ofNuclear Scienceand Technology
Vol. I. No.2. Agustus2000.. 121- /35
ISSN /411 -3481
Pembentuk Pulsa
Pemilihan sinyal masukan dilakukan dengan pengaturan posisi
saklar
SW1 clan sinyal yang dipilih
pembentuk pulsa (pulse forme".
monostabil
diteruskan
ke rangkaian
Pembentuk pulsa dibuat sebagai
dengan memanfaatkan IC 555. Lebar pulsa dari mono
stabil diatur sebesar
10 mikro sekon. Gambar 4 memperlihatkan
rangkaian monostabil sebagai pembentuk pulsa dengan menggunakan
IC 555. Sinyal dari detektor GM dirancang sebagai pulsa negatif
dikopel melalui kapasitor mampu untuk memicu monosabil yang
dibentuk dengan IC 555 sehingga mengeluarkan sinyal lojik standar
TTL. Sinyal yang terbentuk akan diteruskan untuk dicacah oleh
rangkaian pencacah / pewaktu (Counter / Timer).
Gambar 4. Monostabil dengan IC 555 (a) pengkawatan,
(b) bentuk gelombang
Counter / Timer
Counter / Timer dibentuk dengan menggunakan komponen PIT
8253 yang mempunyai 3 buah pencacah mundur (down counter) yang
126
PencacahRadiasi Nuk/ir DenganDeleklorGM
Da/am BentukKartu Anlarmukadi IBM-PC
(Didi Gayani)
kinerjanya
control word yang
dapat diprograrn melalui kata kontrol
diberikan
yaitu
ISSN 1411 -348/
pada register kontrolnya.
counter
2
digunakan
Satu diantara
sebagai
3 buah
counter,
pencacah
sedangkan dua yang lainnya digunakan untuk kelengkapan timer.
Internal
Oscillator
Osilator internal
dibentuk untuk
dibutuhkan untuk pengujian
membangkitkan sinyal yang
sistem pencacah ini secara tersendiri.
Osilator ini dibentuk daTi IC 555 sebagai astabil dengan frekwensi
sekitar 600 Hertz. Osilator ini diperlukan sebagai sarana pengujian
peralatan.
Address
Decoder
Sebagai mana pencacah 8253 yang akan dioperasikan melalui IBM
PC maka perangkat terse but harus menempati suatu alamat I/O yang
disediakan
sebagai alamat yang dicadangkan
menurut
I/O dalam sistem IBM PC!!!. Untuk hal ini penempatan
terse but
didukung
dengan
pengalamatan
yang
peta alamat
alamat I/O
dibentuk
melalui
address decoder. Alamat yang dipilih menempati alamat 2AO sid 2A7
pada peta alamat I/O.
Berikut adalah gambar rangkaian address decoder sebagai pemilih
alamat yang digunakan untuk mengakses komponen 8253 yang
digunakan .
masukan,
sinyal
127
Jurnal Sainsdan TeknolagiNuklir Indonesia
IndonesianJournal ofNuclear Scienceand Technology
Vol. I. No.2. Aguslus2000.. 121- 135
/SSN /4//-
348/
data bus
Gambar 5. Rangkaian Address Decoder
Gambar 6 memperlihatkan
bentuk fisik daTi sistem pencacah
radiasi dalam bentuk kartu antarmuka
Gambar 6. Sistem pencacah radiasi dengan bentuk kartu antarmuka
128
.
PencacahRadiasi Nuklir DenganDetektorGM
Dalam BentukKartu Antarmukadi 18M-PC
(Didi Gayani)
ISSN 1411 -3481
Perangkatlunak
Perangkat lunak dibentuk dengan bahasa Qbasic yang di-compile
membentuk perangkat lunak yang executable. Perangkat lunak
disusun dengan sistem yang memberikan beberapa menu pilihan,
diantaranya :
Pencacahan tunggal
Pencacahan berulang
Pengujian Chi Square
Lihat data cacahan
Selesai
Dalam
setiap
pengaturan
untuk
konfigurasi
pencacahan,
berapa kali banyak pengulangan pencacahan, kemudian
Disamping
itu diberikan
basil
cacahan
berekstensi
memberikan
akan diberikan
fasilitas
sebelumnya
untuk
yang
yang dibutuhkan
dapat
nilai
pencacahan
waktu
selalu
dimasukkan
dari basil
variabel
pencacahan
nilai
rata-rata
untuk
pencacahan.
merekam atau melihat data
disimpan
dengan
berkas
yang
.dat. (nama file.dat). Perekaman data basil cacahan akan
kemudahan
dapat dilakukan
untuk
pengolahan
data selanjutnya
yang
dengan modifikasi program yang disesuaikan dengan
kebutuhan.
Ale:oritma perane:kat lunak
Perangkat lunak
untuk
akuisisi
data disusun
berdasarkan
algoritma sebagai berikut :
Tentukan
lama selang waktu pencacahan
banyak pengulangan pencacahan
clan berapa
129
Jurnal Sainsdan TeknalogiNuklir Indonesia
IndonesianJournal ofNuclear Scienceand Technology
Vol. I. No.2. Agustus2000: 121-135
ISSN 1411 -3481
.Lakukan
pencacahan dengan tampilan pada monitor selama
waktu yang ditentukan
.Ulangi
pencacahan sebanyak yang telah ditentukan
.Tampilan
nilai rata-rata pencacahan dengan deviasinya
.Simpan
data dengan nama file yang diberikan
Berikut
adalah diagram alir dalam perangkat lunak yang digunakan
untuk menyusun kinerja pencacahan :
=L~
mvi8i
n = banyak pengulangan
t = waktu masing masing
pencacahan
masukan nilai
n&t
~~~~-~-I_~_~_~=
Pencacahan Berulang N
Kali
Selama T Detik Dengan
Tampilan
-=-_~_~_L-=
tampilkan masing masing cacahan
:
TampllkanCacahan
_~a~~~;~a~:s~
]
+
SimpanData
DalamFile--::::1-
1:-
selesai
BASIL PENGUJIAN DAN KESIMPULAN
Pengujian
sistem pencacah yang dibuat
unjuk
kerja pencacah yang dibentuk
unjuk
kerja keseluruhan
chi squared test {3J.
==-==1_~";~
dilakukan
untuk
menguji
dengan 8253 clan kemudian
sistem pencacah radiasi melalui pengujian
,
130
PencacahRadiasiNuk/ir DenganDeleklor GM
Dalam Benluk Kartu Anlarmukadi IBM-PC
(Didi Gayani)
Pengujian
pencacahan
masukan
pencacah
untuk
/SSN /4//-
dilakukan
selang
waktu
daTi generator pulsa
dengan frekwensi
dengan
yang
standar
menguji
diberikan
kestabilan
dengan
sinyal
atau daTi internal
100 cps. Hasil pengujian
348/
osilator
terse but terlihat
pada
Tabel 1 :
Tabel 1. Hasil pengujian pencacah dengan generator pulsa
Dari basil pengujian rangkaian pencacah yang terlihat pada Tabel
1, terlihat
dengan
memberikan
masukan
pulsa
frekwensi yang tetap sebesar 100 Hz pengukuran
bervariasi menunjukkan
pada waktu
standar
memberikan
dengan
dengan waktu yang
nilai yang benar clan proporsional tergantung
pencacahan.
dapat
standar
Dari
disimpulkan
pengujian
bahwa
dengan
sistem
generator
pencacah
pulsa
cukup
unjuk kerja yang book.
Pengujian sistem pencacah radiasi dengan detektor GM dilakukan
dengan
pengujian
chi squared
ditunjukkan
memberikan nilai
test mengukur
sumber
standar
1-131. Hasil
pada Tabel 2. Dari basil pengujian
tersebut
X2 sebesar 10,7.
131
Jurnal Sainsdan TeknologiNuklir Indonesia
IndonesianJournal ofNuclear Scienceand Technology
Vol. I. No.2. Agustus2000.. 12/ -135
/SSN /4//-
348/
Tabel 2. Hasil pengujian pengujian sistem pencacah GM
dengan chi squared test
Hasil ini masih berada di antara nilai 3,32 sid 16,92 yang menurut
IAEA-TECDOC-317, Quality Control of Nuclear Medicine Instruments,
menunjukkan
bahwa sistem pencacahan memberikan unjuk kerja
yang cukup baik [3].
Berikut
adalah
pengukuran
tampilan
intensitas
dalam
pengukuran
squared
basil
multi
cetak
dari
tampilan-tampilan
radiasi; Gambar
pengukuran;
I
menUnjUKKan
Gambar 8 hasil
cacah clan Gambar
9 tampilan
tampilan
program
menu
dalam
pengujian
chi
test.
132
Pencacah Radiasi Nuk/ir dengan Detektor GM
Da/am /Jentuk Kar/ll .4nlarlnllka di IBM-PC
/SSN/4//-
348/
(Didi (;aoloani)
Gambar 7. Tampilan menu dalam pencacahan
Gambar 8. Tampilan hasil pengukuran multi cacah
133
Jurnal Sainsdan TeknologiNuklir Indonesia
IndonesianJournal ofNuclear Scienceand Technology
"'oil. No.2. Agustus2000: 121-135
/SSN /4//-
348/
Berapa.seton waktu cacab ? 20
Berapi tili pencacabanI ? 10
P!ncacahan
ke:
10
Mattu Idetitl
:
Hasil
Hasil
Hasil
Hasil
Hasil
Hasi!
Hasil
Hasil
Hasil
Hasil
cacah
cacah
clcah
cacah
cacah
caclh
cacah
caclh
cacah
catch
20
1
2
3
4
S
6
7
B
9
10
Cacahrata rata I
--}
--}
--}
--}
--}
--}
--}
--}
--}
--}
5871
5840
5693
5794
5737
5804
5804
5099
5825
5601
5766 --)
288 CPS --) Chi_SquareI
10.69598
Trtan tolbol iS~ teludian ENTER
untut srlesai?
Garnbar 9. Tarnpilan pengujian Chi Squared Test
KESIMPULAN
Sistem pencacah
antarmuka
beroperasi
yang dipasangkan
cukup
baik,
bentuk
dalam
kartu
pada slot IBM PC cukup memberikan
kemudahan
operasi clan kemudahan
pengukuran
clan lebih jauh dalam pengolahan data serta pengarsipan
basil akuisisi
dapat
data ataupun
digunakan
untuk
untuk
pengolahan
di
modifikasi
konfigurasi
data. Peralatan
laboratorium
yang
seperti ini
membutuhkan
pencacahan dengan OM ataupun pencacahan lain dari suatu luaran
yang mempunyai
bentuk pulsa standar TTL. Di samping itu perangkat
semacam ini dapat digunakan
tujuan
pemahaman
suatu
untuk laboratorium
sistem
pencacah
pendidikan
radiasi
dengan
dengan
OM
134
PencacahRadiasi Nuk/ir DenganDetektorGM
Do/am BentukKartu Antarmukadi IBM-PC
(Didi Gayani)
ataupun
pemahaman
suatu
ISSN 1411 -3481
bentuk
rangkaian
antarmuka
antara
sistem pencacah radiasi nuklir dengan komputer IBM PC.
DAFTAR PUSTAKA
1. EGGEBRECHT L. C., Interfacing
Howard W. Sams & Co, Indianapolis
2. HALL D.V.,
Microprocessor
to the IBM Personal Computer,
USA, 1987
and Interfacing,
McGraw-Hill
Book
Company, Singapore, 1986
3. IAEA-TECDOC,
Quality Control of Nuclear Medicine Instruments,
Vienna, 1984
Kembali ke Jurnal
135