pemanfaatan teknologi pemrograman java pada

J. Sains MIPA, Edisi Khusus Tahun 2008, Vol. 14, No. 1, Hal.: 53 - 58
ISSN 1978-1873
PEMANFAATAN TEKNOLOGI PEMROGRAMAN JAVA PADA PENGUKURAN
KARAKTERISTIK DISTRIBUSI PELURUHAN RADIOAKTIF
MELALUI INTERFACE SERIAL
Irwandi
Jurusan Fisika FMIPA Universitas Syiah Kuala
Darussalam Banda Aceh 23111
E-mail: [email protected]
Diterima 28 Agustus 2007, perbaikan 10 Desember 2007, disetujui untuk diterbitkan 27 Desember 2007
ABSTRACT
In this paper will be discussed the usage of Java programming technology to measure and identify the distribution
characteristic of radioactive disintegration. The radioactive material used was Co-60. The Geiger Muller detector dan
digital counter made Leybord connected to own made SBC (Single Board Computer) were used. The Interface of SBC
through port serial using Javacomm facility has been applied. The visualization and menu were built using the facility of
Swing and Java program. The data measured was shown in the form of histogram with Poisson distribution plotting, data
fluctuation plotting and the mean value change. The result of visualization showed a disintegration distribution histogram fit
with Poisson distribution. The software technique developed has help the ease in obtaining the data which normally take a
longer time and reduce the human error.
Keywords: Java Swing, Javacomm, SBC
1. PENDAHULUAN
Di tengah arus globalisasi yang begitu deras dan merambah ke seluruh aspek kehidupan manusia, pemakaian komputer
dalam bentuk aplikasi software yang interaktif sudah menjadi suatu kebutuhan untuk meningkatkan kemampuan bersaing.
Penggunaan komputer telah meliputi berbagai aspek termasuk dalam proses instrumentasi. Akses penggunaan komputer
terutama PC di berbagai lembaga pendidikan terutama perguruan tinggi menjadi sangat mudah diperoleh. Disisi lain
banyak percobaan atau peralatan instrumentasi di berbagai lembaga pendidikan belum dapat dioptimasikan dengan
menggunakan komputer. Kendala utama untuk melalukan komputerisasi instrumen yang terdapat pada lembaga
pendidikan karena peralatan yang disediakan memang tidak dilengkapi dengan system interfacing dengan komputer.
Sebenarnya kendala tersebut dapat diatasi bila mampu melakukan modifikasi dan pembuatan baik hardware dan software
yang memungkinkan proses interfacing tersebut.
Ada beberapa perangkat komunikasi (interface) yang terdapat pada komputer, salah satunya yang sering digunakan untuk
berhubungan dengan peralatan instrumentasi adalah port serial. Komunikasi serial adalah pengiriman data secara serial
(data dikirim satu-persatu secara berurutan) sehingga komunikasi serial jauh lebih lambat daripada komunikasi paralel.
Serial port lebih sulit ditangani karena peralatan yang dihubungkan ke serial port harus berkomunikasi menggunakan
transmisi serial sedangkan data di komputer diolah secara paralel. Oleh karena itu data dari/ke serial port harus
dikonversikan ke/dari bentuk paralel untuk bisa digunakan. Disisi lain, kelebihan komunikasi serial adalah kabel untuk
komunikasi serial bisa lebih panjang dibandingkan dengan parallel dan jumlah kabel yang digunakan lebih sedikit.
Keuntungan lainya adalah sudah banyak mikrokontroler (baik seri RISC maupun CICS) yang sudah dilengkapi Serial
Communication Interface (SCI) untuk keperluan komunikasi dengan interface serial pada komputer1, 2).
Proses pengambilan data dari interface serial, pemrosesan data, dan visualisasi data dalam bentuk grafik dilakukan
dengan suatu program aplikasi pada PC. Ada beberapa macam jenis bahasa pemrograman yang dapat digunakan untuk
membangun aplikasi, salah satunya adalah sistem pemrograman java yang bersifat OOP (Object Oriented Programming).
Lingkungan pemrograman Java menggunakan compiler sekaligus interpreter agar dapat berjalan pada platform yang
berbeda. Java compiler melakukan kompilasi pada source code menjadi bytecode. Java bytecode merupakan instruksi
mesin yang tidak spesifik terhadap prosessor komputer dan akan dijalankan pada platform menggunakan Java Virtual
Machine (JVM) yang disebut juga bytecodes interpreter atau Java Runtime Interpreter3). Pada tulisan ini penulis ingin
membahas tentang pemanfaatan pemrograman java pada pembuatan suatu software instrumen untuk kasus pengukuran
karakteristik distribusi peluruhan radioaktif.
2008 FMIPA Universitas Lampung
53
Irwandi Pemanfaatan Teknologi Pemrograman Java
2. METODE PENELITIAN
2.1. Perangkat Bantu Software dan Hardware
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Microcontroler dan Robotic Jurusan Fisika FMIPA Universitas Syiah Kuala dengan
menggunakan Hardware dan Software. Adapun Hardware yang digunakan adalah bahan radioaktif Co-60 (Leybold
2001,Phywe Team 2005)4,5), detektor Geiger Muller, Digital Counter, SBC6) dan seperangkat PC. Sedangkan pada sisi
Software digunakan Java Development Kits JDK 1.5.0 dan NetBeans IDE yang merupakan software yang bersifat gratis
dari Sun Microsystem.
2.2. Perancangan Program
Program yang dikembangkan menggunakan lingkungan NetBeans IDE yang dengan mudah dapat memperlihatkan
struktur dari class dan desain Graphical User Interface (GUI). Pada Gambar 1 diperlihatkan desain class utama dengan
menggunakan NetBeans. Proses kompilasi dan pengecekan kesalahan dapat dilakukan secara langsung pada Integrated
Development Environment (IDE) tersebut. Proses akses untuk library java dan hubungan sesama class dapat langsung
ditangani pada IDE tersebut yang terwujud dalam suatu file script XML yaitu build.xml. Pada build.xml tersebut terdapat
beberapa macam target yang dikerjakan. Target-target yang terdapat pada file build.xml tersebut juga digunakan pada IDE
tersebut seperti proses kompilasi dan mengeksekusi program.
Gambar 1. Sistem pengembangan aplikasi java mengunakan IDE NetBean 5.5.1
Program tersebut dirancang pada beberapa bagian. Bagian yang berhubungan dengan port serial tempat data diperoleh
dari luar komputer menggunakan paket javacomm. Data tersebut disimpan dalam suatu variable array pada class utama
yaitu class MainFrame. Semua sistem interaksi GUI terdapat pada class MainFrame tersebut. Untuk visualisasinya
digunakan suatu class yaitu PoissonCanvas yang diturunkan dari class javax.swing.JPanel. Secara sederhana dapat
digambarkan hubungan class tersebut7).
Data Port Serial
javacomm
Human GUI
MainFrame
Visualization of Result
PoissonCanvas
Gambar 2. Blok Program Aplikasi Pengukuran Radioaktif
2.3. Sistem Pembacaan Data Port Serial dengan javacomm
Untuk dapat mengirimkan data hasil cacahan radioaktif yang terdapat pada SBC ke komputer dapat dilakukan proses
interfacing dengan menggunakan package javacomm20-win32 melalui komunikasi serial port. Pembuatan program
komunikasi serial port dengan menggunakan paket javacomm relative lebih sulit sehingga penulis telah membuat suatu
54
2008 FMIPA Universitas Lampung
J. Sains MIPA, Edisi Khusus Tahun 2008, Vol. 14, No. 1
class untuk menyederhanakannya. Sehingga untuk melakukan koneksi serial cukup dengan membuat class turunannya.
Untuk mendeklarasikan class tersebut dibutuhkan model deklarasi statik8).
static SerialRWControl s;
Selanjutnya diinisialisasi objek tersebut dengan meng-overide method readSerial dan memindahkan data inData ke
serialText yang dapat diakses dari luar lingkup objek seperti yang diperlihatkan pada listing berikut.
s = new SerialRWControl(){
public void serialRead(){
serialText=inData;
}
};
Untuk mengatur setting komunikasi serial cukup dengan mengakses method setSerial() maka akan tampilan kotak
dialog pada Gambar 3.
Gambar 3. Kotak dialog untuk mengatur komunikasi serial
Sebelum dilakukan pembacaan atau penulisan data, maka dilakukan koneksi terlebih dahulu dengan perintah
s.openConnection(). Untuk mengirimkan data ke port serial, misalnya mengirim huruf g , dilakukan dengan
perintah s.serialWrite('g').
Dari program sederhana tersebut dengan mudah dikembangkan aplikasi yang lainnya yang membutuhkan komunikasi
data serial port. Misalnya komunikasi pada SBC (Single Board Computer), dengan menggunakan contoh program di
bawah ini :
s.serialWrite('c');
//send character c to SBC = get and clear
try {Thread.sleep(50);} catch (InterruptedException e) {} //tunda
ii=readSerial(); //read data from serial register
ii = ds.decayKernel(ii); //masukan ke perhitungan decay kernel
Pengiriman data berupa karakter 'c' akan menyebabkan SBC mengirim data cacahan ke komputer melalui port serial
dan mengembalikan nilai menjadi nol kembali. Mikrokontroler bekerja lebih lambat dari mikroprosesor pada PC sehingga
perlu ada tunda sebelum pembacaan data. Data yang dibaca tersebut dimasukan ke dalam method ds.decayKernel(ii)
untuk dilakukan perhitungan dan visualisasi.
2.4. Visualisasi Distribusi Poisson dengan Menggunakan class JPanel
Visualisasi hasil pengukuran peluruhan radioaktif dilakukan pada class yang diturunkan pada class JPanel yang memiliki
kegunaan untuk menggambar bebas.
public class PoissonCanvas extends javax.swing.JPanel
2008 FMIPA Universitas Lampung
55
Irwandi Pemanfaatan Teknologi Pemrograman Java
Pada class tersebut terdapat suatu method yang akan dipanggil setiap kali diperlukan untuk memperbaharui tampilan dan
method tersebut di-override dengan gambar (Graphics) yang diinginkan.
public void paintComponent(Graphics g){
int ixx=getSize().width;
int iyy=getSize().height;
poissonGraphics(g,ixx,iyy);
}
Method poissonGraphics yang melakukan proses perhitungan pembuatan visualisasi dengan memperhatikan data
hasil pengukuran, parameter gambar, dan ukuran pixel window yang digunakan.
public void poissonGraphics(Graphics g,int ixx,int iyy){
g.perintah-perintah-gambar
}
Untuk membuat animasi method PoissonCanvas yang diturunkan dari JPanel pada JFrame.repaint()
maka digunakan objek yang memiliki cakupan global.
public class MainFrame extends javax.swing.JFrame {
public PoissonCanvas pc; //buat object pc
}
Selain itu perlu menginisialisasi komponen dengan objek pc. Pengaturan tersebut dilakukan melalui IDE netbeans
dengan mengubah properties panel tersebut, lihat Gambar 4. Proses animasi tersebut dilakukan dengan mengambar
ulang pada object JFrame.
//mf.pc.pekerjaan untuk mengubah objet panel
mf.pc.ipoisson=ds.getHist();
mf.repaint();
Gambar 4. Mengarahkan poissonPanel menjadi objek dari PoissonCanvas
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1. Visualisasi Hasil Pengukuran Program Aplikasi Berbasis GUI
Visualisasi distribusi peluruhan radioaktif menggunakan program java ini tidak hanya memberikan informasi tentang
jumlah intensitas radioaktif pada saat melakukan pengukuran. Program tersebut dapat juga menampilkan informasi
parameter-parameter pengukuran seperti jumlah atom, nomor urut data, rata-rata cacahan dalam selang waktu yang
dapat diatur, dan presentasi proses pengambilan data yang telah dilakukan, lihat Gambar 5. Selain menampilkan
histogram program tersebut juga menampilkan plotting fluktuasi data dan kovergensi nilai rata-rata yang diperoleh selama
pengukuran seperti yang diperlihakan pada Gambar 6.
56
2008 FMIPA Universitas Lampung
J. Sains MIPA, Edisi Khusus Tahun 2008, Vol. 14, No. 1
Gambar 5. Visualisasi Histogram Distribusi peluruhan radioaktif untuk isotop Co-60 dalam bentuk distribusi poisson
untuk selang waktu t = 10 detik
Gambar 6. Grafik plotting fluktuasi data kovergensi nilai rata-rata data cacahan untuk selang waktu t=10 detik untuk
isotop Co-60
35N
30
25
20
15
10
5
0
a
Gambar 7. a.
b.
n/ t
0
5
15
10
20
25
30
b
Histogram hasil pengukuran peluruhan radioaktif secara manual dengan sumber radioaktif Co-60
dengan variasi jarak 5cm dan t = 10s10)
Histogram hasil pengukuran dengan menggunakan program aplikasi berbasis GUI.
Histrogram yang diperlihatkan pada Gambar 5 menunjukkan banyaknya cacahan yang sering muncul pada saat detektor
mencacah radiasi yang dipancarkan oleh sumber radiasi radioaktif pada selang waktu 10 detik . Hal ini menunjukan
bahwa radiasi radioaktif yang dipancarkan oleh bahan isotop radioaktif dan tercatat oleh detektor Geiger Muller terjadi
secara acak yang memenuhi pola distribusi Poisson9). Gambar 6 memperlihatkan keacakan data yang diperoleh selama
proses pengukuran, namun masih memiliki nilai rata-rata yang konvergen menuju suatu nilai.
2008 FMIPA Universitas Lampung
57
Irwandi Pemanfaatan Teknologi Pemrograman Java
3.2. Verifikasi Distribusi Poisson dengan Pengukuran Secara Manual
Untuk membuktikan keakuratan pengiriman data dari instrumen SBC ke PC melalui fasilitas javacom dan ketepatan
penanganan oleh aplikasi yang dikembangkan maka dilakukan verifikasi dengan pengukuran manual. Pengambilan data
distribusi peluruhan radioaktif secara manual hanya menggunakan alat digital counter sebagai pencacah distribusi
peluruhan radioaktif yang terdeteksi oleh detektor. Perlakukan untuk pengambilan data manual dilakukan sama dengan
perlakuan pengambilan data dengan menggunakan software yang dikembangkan yaitu: pengambilan data cacahan
setiap 10 detik untuk bahan radioaktif Co-60 dengan jarak 5cm antara sumber dengan detektor, dan dilakukan sebanyak
300 kali. Untuk data manual histogram diplot dengan bantuan program Matlab. Adapun hasil verifikasi visualisasinya dapat
dilihat pada Gambar 7.
Histogram yang diperlihatkan pada gambar 7a dan gambar 7b relatif memperlihatkan hasil yang sama. Hanya terjadi
sedikit perbedaan karena faktor keacakan yang tidak mungkin menghasilkan efek yang sama untuk waktu pengukuran
yang berbeda. Dari hasil verifikasi tersebut menunjukan bahwa aplikasi yang dikembangkan telah memiliki keakuratan
yang memadai.
4. KESIMPULAN
Dari hasil pembahasan Pemanfaatan Teknologi Pemrograman Java Pada Pengukuran Karakteristik Distribusi Peluruhan
Radioaktif Melalui Interface Serial terlihat program aplikasi yang dikembangkan telah mampu memperlihatkan visualisasi
grafik distribusi dan plotting data peluruhan radioaktif. Paket javacomm dengan pustaka yang dikembangkan telah mampu
membaca data dari port serial dengan sempurna. Hasil verifikasi memperlihatkan bahwa software aplikasi yang
dikembangkan telah memiliki keakuratan yang memadai dan dapat digunakan untuk membantu pengambilan data dan
mengurangi kesalahan karena faktor kelalaian manusia.
Penelitian tentang pembuatan software aplikasi instrumentasi pengukuran radioaktif tersebut masih perlu dikembangkan
untuk menghasilkan software yang lebih baik dan dapat digunakan secara luas baik untuk proses pembelajaran bahkan
untuk keperluan penelitian.
UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada HEDS yang telah memberikan dana PPD HEDS dan ICTP yang
memberikan kesempatan mengikuti Workshop on Distributed Laboratory Instrumentation System yang memberikan dasar
tentang pemrogram OOP dengan Java.
DAFTAR PUSTAKA
1.
Rahmi, J. 2007. Simulasi Distribusi Peluruhan Radioaktif Secara Realtime Dengan Memanfaatkan Fasilitas Thread
Pada Sistem Pemrograman Java, Skripsi, Jururan Fisika FMIPA Unsyiah.
2.
Yuslinda, C. 2007. Visualisasi Hasil Pengukuran Distribusi Peluruhan Radioaktif Menggunakan Detektor Geiger
Muller Dengan Interfacing Package Javacomm, Skripsi, Jururan Fisika FMIPA Unsyiah.
3.
Kadir, A. 2005. Dasar Pemograman Java 2, Penerbit Andi, Yogyakarta.
4.
Leybold, 2001, Instruction sheet, Set of radioactive preparations (559 83), Leybold Heraeus GMBH Germany
5.
Phywe Team, 2005. New Experiments 2005. Phywe Systeme GmbH & Co. KG. Gottingen Germany.
6.
Syahputra, A. 2005, Perancangan SBC (Single Board Computer) Untuk Membangun Integratead Sistem
Menggunakan Intel Data Bus Berbasis Mikrokontroler AT89S52, Proyek Akhir, D3 Inskom FMIPA Unsyiah.
7.
Rajibussalim, Irhamni, dan Irwandi, 2006, Simulasi Distribusi Peluruhan Radioaktif dan Verifikasi Dengan Hasil
Eksperimen Menggunakan Isotop Cobalt Co-60, Laporan PPD HEDS, Banda Aceh
8.
Irwandi, 2006. Workshop Sistem Instrumentasi Terdistribusi, Jurusan Fisika FMIPA Unsyiah.
9.
Boas, Mary. 1984. Mathematical Methods in Physics Science. Third Edition. Englewood Cliffs. Prentice - Hall, Inc.
10. Miswardi, 2006. Perancangan Tranduser Pasda Detektor Radiasi Radioaktif Dengan Menggunakan Tabung Geiger
Muller Tipe ZP 1481 Mullard, Proyek Akhir, D3 Inskom FMIPA Unsyiah.
58
2008 FMIPA Universitas Lampung