i

KARYA TULIS ILMIAH

OTOMATISASI DIFRAKTOMETER NEUTRON

MENGGUNAKAN PC

Oleh :

Ni Luh Putu Trisnawati, S.Si., M.Si.

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS UDAYANA

2017

ii

HALAMAN PENGESAHAN

1

Judul Karya Tulis Ilmiah : Otomatisasi Difraktometer Neutron Menggunakan PC

2 Ketua Peneliti:

a. Nama lengkap dengan

gelar

: Ni Luh Putu Trisnawati, S.Si., M.Si.

b. Jenis Kelamin : Perempuan

c. Pangkat/Golongan/NIP : Penata Muda Tk 1/III-b/19720212 200003 2 001

d. Jabatan Fungsional : Lektor

e. Fakultas/Jurusan : MIPA/Fisika

f. Universitas : Udayana

g

Bidang Ilmu yang diteliti

: Instrumentasi Difraktometer Neutron

3

4

Anggota Peneliti:

a. Nama Lengkap

b. NIDN

c. Perguruan Tinggi

Jumlah Peneliti:

:

:

:

:

I Ketut Sukarasa, S.Si., M.Si.

196906011998021001

Universitas Udayana

2 orang

5 Lokasi : Fisika FMIPA Unud

6 Kerjasama

a. Nama Instansi : -

7 Jangka Waktu Penelitian : 6 (lima) bulan

Denpasar, 1 Januari 2017

Mengetahui, Ketua Peneliti

Dekan FMIPA Unud

Drs. Ida Bagus Made Suaskara, M.Si Ni Luh Putu Trisnawati, S.Si., M.Si.

NIP. 19660611 199702 1 001 NIP. 19720212 200002 2 001

iii

KATA PENGANTAR

Kepada Tuhan Yang Maha Esa/ Ida Sanghyang Widhi Wasa penulis panjatkan puji

dan syukur, karena berat karuniaNyalah penulis dapat menyelesaiakan karya ilmiah yang

berjudul “Otomatisasi Difraktometer Neutron menggunakan PC” tepat pada waktunya.

Seiring dengan kebahagian penulis, penulis menyampaikan ucapan terima kasih dan

penghargaan sebesar-besarnya kepada: kedua orang tua penulis dan I Nengah Artawan atas

dorongan materiil, semangat dan doa. Kepada bapak Drs. Ilias Ginting, M.Sc., bapak Hendro,

bapak Ir. I.B. Sujana Manuaba, M.Sc., dan seluruh staf karyawan PPTN-BATAN Bandung

atas segala bantuannya, semoga Tuhan Yang Maha Esa memberikan rahmatNya.

Terakhir harapan penulis adalah saran dan kritik yang bersifat membangun dari

pembaca atas kekeliruan penulis, dan semoga tulisan ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu

pengetahuan pada umumnya dan ilmu fisika khususnya.

Denpasar, 1 Januari 2017

Penyusun

iv

ABSTRAK

Sistem hubungan langsung antara Difraktometer Neutron dengan IBM PC-XT

menggunakan suatu perangkat antar-muka buatan Canberra telah dilakukan dengan

menggunakan bahasa pemrograman Turbo Pascal. Akan tetapi alat tersebut tidak dapat

dioperasikan lagi karena beberapa kerusakan. Dengan melakukan perbaikan pada hard-ware

dan soft-ware nya, difarktometer neutron ini dapat dioperasikan lagi.

Difraktometer Neutron ini memperoleh sinar atau berkas neutron dari berkas lubang

yang terdapat pada Reaktor Triga Mark II Bandung. Sistem pencacah yang digunakan ialah

sistem Datanim buatan Canberra Industries Inc, yang terdiri atas modul eksekutif dan modul

operasional. Modul eksekutif yang dipakai ialah modul 6726. Modul operasional untuk

menjalankan motor dipakai model 6647/6648, dan untuk akusisi data dipakai modul 6326.

v

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN ii

KATA PENGANTAR iii

ABSTRAK

DAFTAR ISI

iv

v

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1

1.2

1.3

1.4

Latar Belakang

Rumusan Masalah

Batasan Masalah

Tujuan

1

2

2

2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 3

2.1

2.2

2.3

2.4

2.5

Prinsip Kerja Difraktometer Neutron

Konsep Dasar Komunikasi Data

Sistem DATANIM

Dual Counter/Timer Model 6326

Kartu Komunikasi Asinkron Intel 8250

3

7

9

14

15

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 18

3.1 Perangkat Lunak Difraktometer Neutron 18

3.1.1

3.1.2

3.1.3

Protokol komunikasi

Pengiriman Data Karakter

Penerimaan Data Karakter

18

19

20

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 22

BAB V KESIMPULAN 24

PUSTAKA 25

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Di bidang penelitian, difraktometer khususnya difraktometer sinar-X dan sinar

neutron sering digunakan untuk penyelidikan struktur kristal bahan. Pada Pusat Penelitian

Teknik Nuklir BATAN (PPTN-BATAN) telah dibuat dan dikembangkan fasilitas berbagai

peralatan untuk hamburan neutron, antara lain difraktometer neutron. Bila dibandingkan

dengan sinar-X, pemakaian neutron mempunyai banyak kelebihan dalam hal ketelitian

hasilnya dan lebih luasnya jangkauan pengamatan yang dapat dilakukan.

Dalam hal ini peneliti dihadapkan dengan pekerjaan yang berhubungan dengan

reaktor yang merupakan sumber neutron. Di lingkungan reaktor radiasi-radiasi yang

terpancar, baik berupa sinar gamma maupun neutron itu sendiri mempunyai daya tembus

yang sangat besar terhadap material. Radiasi berlebih tersebut membahayakan para peneliti.

Upaya penanggulangan bahaya ini dilakukan dengan berbagai cara diantaranya

dengan penyempurnaan peralatan yang terletak pada reaktornya maupun peralatan

perlindungan keselamatannya. Selain upaya tersebut, dapat juga dilakukan dengan

menghubungkan peralatan penelitian neutron ini dengan peralatan pengontrol yang

dikendalikan oleh komputer, mengingat komputer mempunyai fasilitas penyimpan data

dengan kapasitas yang cukup besar dan sangat fleksibel, sehingga dengan pembuatan

program aplikasi dapat pula dikembangkan analisa data. Dengan adanya peralatan kontrol ini,

pemakai tidak perlu berhubungan langsung dengan peralatan yang berada dalam ruang

reaktor, kecuali untuk hal-hal tertentu yang harus dilakukan secara manual seperti

menghubungkan atau menyalakan peralatan yang akan dipakai dan memasang cuplikan.

Selain itu dengan adanya pengontrol ini peneliti tidak perlu menunggu peralatan selama

penelitian yang biasanya berlangsung cukup lama.

Di PPTN-BATAN sistem hubungan langsung difraktometer neutron dengan IBM PC-

XT menggunakan perangkat antar antar muka telah dilakukan, akan tetapi alat tersebut tidak

dapat dioperasikan lagi karena ada beberapa kerusakan. Berdasarkan hal tersebut diatas,

maka dalam makalah ini akan dibahas perbaikan perangkat lunak untuk mengontrol sistem

antar muka antara difraktometer neutron dengan PC.

2

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian latar belakang diatas dapat ditentukan rumusan masalah sebagai berikut :

1) Bagaimana melakukan perbaikan perangkat lunak untuk menggerakkan difraktometer

neutron?

2) Apakah perangkat lunak tersebut berhasil menggerakkan difraktometer neutron?

1.3 Batasan Masalah

Adapun batasan masalah pada makalah ini adalah sebagai berikut:

1) Perbaikan yang dilakukan hanya perbaikan perangkat lunak

2) Bahasa pemrograman yang digunakan adalah bahasa pemrograman Turbo Pascal

versi .0.5.

1.4 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan penelitian ini adalah untuk memperbaiki perangkat lunak agar

difraktometer neutron dapat dioperasikan kembali.

3

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Semua komponen sistem DATANIM ditempatkan dengan cara sistem modul. Untuk

modul-modul akuisisi data, kontrol data dan keluaran data disebut “modul Operasional” dan

modul yang mengatur sistem disebut “sistem Eksekutif”. Sebelum membahas tentang modul

antarmuka, akan dibahas mengenai gambaran menyeluruh tentang cara kerja difraktometer

neutron lengkap dengan sistem pencacahannya.

2.1 Prinsip Kerja Difraktometer Neutron

Modul antarmuka yang digunakan dalam percobaan difraktometer adalah modul

antarmuka 6726 yang merupakan bagian sistem pencacah (disebut sistem DATANIM) yang

memberikan fasilitas komunikasi serial asinkron. Level isyarat yang digunakan sesuai dengan

standar EIA (Electronic Industry Association) RS-232C (Recomended Standard number 232,

revision C). Semua intruksi yang diterima dan dikirimkan berupa karakter-karakter ASCII

tertentu yang sudah distandarkan oleh Canberra Industries, Inc.

Perangkat lunak untuk mengontrol sistem antarmuka antara difraktometer neutron

dengan PC dilengkapi dengan IO serial card menggunakan Modul antarmuka 6726 sebagai

sistem master executive buatan Canberra Industries. Jantung dari IO serial card berupa

sebuah chip IC buatan Intel dengan nomor seri INS8250 yang dapat diprogram dan hanya

untuk komunikasi asinkron. Untuk menggerakkan lengan detektor utama digunakan sebuah

step motor. Sistem pencacahan terdiri dari modul-modul yang dihubungkan secara paralel

melalui 22 jalur bus data. Sistem pencacahan tersebut dinamakan sistem datanim, dan

masing-masing modul diberi nomor address dua digit. Lihat Gambar 2.1. Untuk menjalankan

peralatan difraktometer ini, dapat dilakukan dengan tiga cara, diantaranya:

1) Dengan cara manual.

Perintah-perintah untuk menjalankan motor, menentukan arah dan laju

dikerjakan oleh Modul Axis Pisitioner. Perintah-perintah pengambilan data,

pembacaan data (cetak data), menentukan nilai preset count atau preset time

dilakukan oleh Modul Dual Counter/Timer.

2) Dengan perintah off-line.

Perintah off-line diberikan dari Teletype ASR33 menggunakan karakter-

karakter instruksi khusus. Seluruh instruksi dan data cacahan dapat dicetak.

4

3) Dengan perintah On-line.

Perintah-perintah ini diberikan dari komputer. Format-format perintah dalam

operasi on-line sama dengan format perintah pada operasi off-line.

Gambar 2.1

Diagram Blok Difraktometer Neutron

5

Komunikasi data umumnya berkaian dengan pertukaran data dari satu komputer ke

peralatan lain melalui alur komunikasi. Proses komunikasi meliputi Data Communication

Equipment (DCE), format data atau protokol komunikasi data dan teknik komunikasi. Pada

transmisi asinkron, interval waktu antara karakter-karakter yang ditransmisikan boleh

berbeda. Transmisi untuk tiap karakter dikontrol oleh bit start dan bit stop. Tiap-tiap bit

informasi dikirim berurutan pada satu kanal tunggal.

Untuk difraktometer neutron, panjang gelombang neutron dari reaktor harus dipilih

sekitar 1 Ao sesuai dengan orde jarak antar bidang struktur kristal pada umumnya, yang dapat

diperoleh dengan bantuan suatu kristal tunggal sebagai monokromator. Dalam penelitian ini

digunakan monokromator kristal tunggal Cu(111). Bagan difraktometer secara keseluruhan

ditunjukkan pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Difraktometer pada percobaan difraksi neutron

Berkas neutron monokromatis melewati pintu kolimator, kemudian dijatuhkan pada

cuplikan yang terletak diatas meja cuplikan. Didepan pintu kolimator ini dipasang detektor

monitor untuk memantau jumlah neutron yang mengarah pada cuplikan. Neutron-neutron

yang dihamburkan oleh cuplikan melewati kolimator ketiga dan dicacah oleh detektor utama.

Pergerakan detektor utama yang diletakkan pada lengan detektor digerakkan oleh motor

6

langkah (stepping motor). Jumlah pulsa yang dihamburkan dan ditangkap oleh detektor

utama diperagakan oleh modul counter/timer. Diagram blok pencacah ditunjukkan pada

Gambar 2.2.

Gambar 2.3 Diagram blok sistem pencacah

Berkas neutron yang datang pada pntu kolimator kedua dicacah oleh detektor monitor

BF3(1). Pulsa yang dihasilkan oleh detektor monitor ini merupakan input bagi pre-amplifier

(2), yang dihubungkan dengan linier-amplifier (3), yang berada diruang pencacah. Setelah

melalui linier amplifier kemudian dilakukan pencacahan oleh dual counter/timer (4), yang

berfungsi sebagai preset scaler. Jika cacahan sudah menunjukkkan jumlah tertentu,

pencacahan akan berhenti. Setelah itu pulsa akan disampaikan dari dual control (4) ke

pengontrol difraktometer neutron (5). Berkas neutron yang berasal dari cuplikan yang sampai

pada detektor utama He3 (6), menghasilkan pulsa-pulsa bagi pre-amplifier (7), kemudian

diperkuat oleh linier amplifier (8). Pencacahan dilakukan oleh dual counter/timer (4), dan

hasil cacahannya ditampilkan pada monitor komputer.

Setelah pencatatan selesai maka pengontrol difraktometer memberi perintah pada

motor (10) untuk memutar lengan detektor. Pulsa dikirim ke pengontrol difraktometer dan

7

selanjutnya pengontrol ini memberi perintah agar dual counter/timer dan axis positioner

mulai bekerja kembali. Proses ini berlangsung berulang-ulang sesuai perintah yang diberikan

melalui pengontrol difraktometer (komputer).

2.2 Konsep Dasar Komunikasi Data

Pada umumnya dalam perangkat komputer semua data dikerjakan secara paralel lewat

saluran bus-data. Penggarapan ini bisa berupa byte bagi data 8 bit, word bagi data 16 bit, dan

seterusnya. Disamping penggarapan intern, seringkali diperlukan transfer data antar

komputer. Perpindahan data dapat dilakukan dengan menggunakan dua cara yaitu

komunikasi data serial dan komunikasi data paralel.

Pada komunikasi data serial, bit-bit data tidak dikirimkan dala waktu yang bersamaan,

tetapi dikirim satu bit setiap waktu. Komunikasi data serial menempati bidang penggunaan

yang khas terutama digunakan untuk jarak lokal atau jarak jauh dengan dilengkapi modem.

Hal terpenting dari komunikasi data serial adalah frekuensi dari bit-bit yang dikirim.

Frekuensi ini disebut baud rate yaitu bit-bit yang terkirim tiap detik melalui satu jalur serial.

Baud rate standar adalah 110, 150, 300, 1200, 2400, 4800, dan 9600. Ada dua tipe

komunikasi data serial yang banyak digunakan dalam sistem komputer yaitu komunikasi data

asinkron dan komunikasi data sinkron.

Dalam komunikasi data serial asinkron, data dikirim bit per bit dalam waktu yang

sama, tanpa informasi detak. Sebelum digunakan untuk pengiriman data, jalur serial harus

dalam keadaan 1 (berlogik tinggi) atau yang biasa disebut dengan istilah tanda (mark).

Perubahan keadaan jalur serial dari 1 ke 0 atau juga disebut ruang (space), menunjukkan

adanya data yang dikirim. Format data pada komunikasi data serial asinkron ditunjukkan

pada Gambar 2.3.

Gambar 2.4 Contoh format data serial 8 bit

8

Struktur karakter asinkron terdiri atas 1 bit start yang selalu 0, diikuti 5 sampai 8 bit

data dan diakhiri dengan 1,11

2, 2 bit stop. Bit paritas bila diperlukan bisa ditambahkan

setelah bit data. Bit-bit ekstra seperti bit start, bit paritas, dan bit stop tersebut disisipkan

secara otomatis oleh bagian pengiriman. Pada saat penerimaan, bit-bit ekstra tersebut setelah

dideteksi akan dihilangkan oleh bagian penerima sehingga tinggal data yang akan diakses

lebih lanjut.

2.2.1 Start bit

Data yang dikirim selama berlangsungnya komunikasi data serial harus dapat diterima

dan dapat diterjemahkan. Untuk maksud ini, bagian pengirim perlu menambahkan secara

otomatis bit lain pada deretan bit data yang disebut Start Bit. Bit ini berfungsi untuk

menandai awal bit data serial, sehingga penerima mengetahui saat data serial baru diterima.

Jika jalur serial tidak memberi informasi data apapun, jalur serial berada dalam keadaan 1

(marking). Ini adalah kondisi normal dari jalur serial. Pada saat data ditransmisikan, jalur

serial ini berubah dari keadaan tinggi ke keadaan rendah selama paling sedikit 1 bit. Hal ini

disebabkan pada awal data karakter ditambahkan start bit yang berlogik 0 sebanyak 1 bit.

2.2.2 Parity bit

Bit lainnya yang dapat ditambahkan pada deretan bit data serial adalah parity bit (bit

paritas). Bit ini disisipkan oleh bagian pengirim dan diperlukan oleh bagian penerima. Dalam

suatu byte data, terdapat jumlah gebap „1‟ atau jumlah ganjil „1‟. Bit kedelapan atau kadang-

kadang bit kesembilan yang ditambahkan pada setiap byte sehingga membuat jumlah genap

atau ganjil. Inilah yang disebut parity bit (bit paritas). Ada dua sistem paritas, yaitu paritas

genap dan paritas ganjil. Bila bit paritas yang dibangkitkan kembali tidak cocok dengan bit

paritas yang direkam, maka terdapat satu kesalahan paing tidak 1 bit. Tetapi bila dua bit yang

berubah dari „1‟ menjadi „0‟ dan „0‟ menjadi „1‟, maka kesalahan seperti ini tidak akan

terdeteksi. Hal ini merupakan kelemahan dari sestem deteksi kesalahan dengan metode

parity.

2.2.3 Stop bit

Bila terakhir yang ditambahkan pada deretan bit data oleh bagian pengirim disebut

stop bit. Stop bit ini berlevel 1, digunakan untuk menunjukkan akhir dari pengiriman data 1

9

karakter. Jumlah stop bit dapat bermacam-macam yaitu bisa 1, 11/2, 2 tergantung sistem yang

dipilih.

2.3 Sistem DATANIM

Sistem DATANIM buatan Canberra yaitu Telecomputer Interface Model 6726,

Single/Dual Axis Positioner Model 6647/6648 dan Dual Counter/Timer model 6326

berkomunikasi melalui suatu jalur informasi tunggal yang disebut bus data terdiri atas 22

kabel dan semua modul DATANIM ini dihubungkan secara paralel. Sistem DATANIM yang

dipakai adalah modul-modul operasional yaitu modul keluaran dan kontrol, serta sistem

eksekutif yaitu modul yang mengkoordinasikan seluruh sistem. Modul operasional yang

dipakai adalah dual counter/timer (6326) sebagai modul data akuisisi intensitas radiasi dan

dual/single axis positioner (6648/6647) sebagai kontrol posisi. Modul eksekutif yang dipakai

adalah telecomputer interface (6726) yang mengkoordinasikan kerja seluruh sistem dan

berfungsi sebagai antarmuka dengan komputer. Masing-masing modul diberi alamat dengan

dua digit.

2.3.1 Modul 6726

Modul 6726 atau antarmuka model 6726 memberikan fasilitas komunikasi serial full

duplex, yaitu suatu metode komunikasi data antara sistem datanim dengan komputer, dimana

sinyal data ditransmisikan dalam dua arah pada jalur yang sama secara simultan (bersamaan).

Modus operasi pada modul 6726 dapat melaksanakan sebelas perintah operasi yang dapat

diprogram untuk menggerakkan atau mengatur posisi motor, mencacah dan mengambil data.

Diagram blok fungsional modul 6726 dapat dilihat pada Gambar 2.4. yang terdiri atas :

1. Masukan/keluaran data serial

2. Antarmuka bus-data

3. Clock system (sistem lonceng)

4. Timing pulse generator

5. Program counter

6. Data storage/stored data gating/fixed data gating.

10

Gambar 2.5

Diagram blok Fungional 6726

Modul 6726 akan melaksanakan satu dari sebelas hard-wired perintah sebagai

tanggapan perintah-perintah yang diterima melalui logika masukan serial. Urutan-urutan

perintah diatur oleh program counter, berisi sepuluh tingkat shift register yang

mendefinisikan kerja yang harus dilakukan pada setiap perintah dalam program. Mula-mula

data diperiksa oleh bagian masukan. Jika karakter tersebut memenuhi syarat (sudah

didefinisikan), Program Counter memerintahkan agar data disimpan dalam Data Storage.

Timing Pulse Generator menambahkan hitungan pada program counter sehingga step

perintah berikutnya mulai dikirimkan oleh Program Counter ke Data Storage untuk diperiksa

tipe karakter dan dihasilkan op-code ke program counter. Kemungkinan-kemungkinan tipe

karakter yang diterima adalah :

1) Karakter data

2) Karakter kontrol yang terdiri dari karakter-karakter: reset, start, eksekusi, dan

kontinu

3) Karakter instruksi yang menentukan modus operasi yang harus dilakukan.

Modus operasi ini antara lain instruksi-instruksi pengambilan data, gerak

motor, baca data, dan lain-lain.

11

Setelah suatu karakter diperiksa Command Complete Logic men-strobe ke Timing

Pulse Generator agar dihasilkan pulsa ke Program Counter. Program Counter akan

mengirim step perintah berikutnya berdasarkan op-code yang diterimanya. Siklus

pengambilan data serial diatas akan diulang terus menerus sampai diterima karakter

kontrol eksekusi. Modul 6726 akan mengirim informasi ke bus data seperti

ditunjukkan pada Gambar 2.6.

Gambar 2. 6

Hubungan modul 6726 dengan bus data

2.3.2 Axis Positioner Model 6647/6648

Modul yang digunakan untuk mengontrol motor disebut axis positioner dengan nomor

seri 6647 (single) dan 6648 (dual). Axis positioner dirancang untuk digunakan bersama

dengan motor drive model 6028 untuk mengendalikan gerak langkah motor. Sebagai bagian

dari sistem datanim, modul 6647/6648 dihubungkan ke modul yang lain melalui 22 jalur bus

data. Ada dua modus operasi untuk model 6647/6648, yaitu modus operasi manual dan

modus operasi remote. Dalam penelitian ini yang digunakan hanya modus operasi remote

yang berkaitan dengan komputer sebagai pusat kendali.

12

Gambar 2.7.

Diagram blok rangkaian Axis Positioner

A. Position Counter

Position counter adalah rangkaian pencacah (counter) yang digunakan untuk

mencatat posisi absolut motor. Pada dasarnya pencacah ini terdiri dari lima buah

pencacah BCD (Data Control Board) maju/mundur (BCD up/down counter) dengan

bagian peraga yang menggunakan BCD to seven segment decoder untuk menyalakan

LED. Pulsa umpan balik dari rangkaian motor drive memberikan masukan borrow

dan carry sehingga pencacah selalu mencatat gerak perputaran motor. Jika perputaran

motor searah jarum jam, pulsa umpan balik memberikan masukan carry, dan

sebaliknya jika perputaran motor berlawanan arah dengan jarum jam, pulsa umpan

balik memberikan masukan borrow ke pencacah.

B. Address Axis Positioner

Dalam buffer address, delapan bit alamat masuk ke rangkaian Decoder

Address. Bila bit-bit alamat masukan sama dengan bit-bit program, keluaran dari

13

Decoder Address akan rendah. Pulsa strobe akan mengaktifkan peng-addressan

tersebut dan hal ini berlaku selam perintah address (ADCOM) tinggi.

C. OPCODE

OPCODE menentukan jenis operasi yang harus dilaksanakan, antara lain

perintah-perintah transfer data (Baca/Tulis), start, reset, dan stop. OPCODE pertama-

tama akan dibaca oleh setiap modul Datanim.

D. Read/Write Logic

Stats memberikan informasi status red/write. Selama waktu transfer data, stats

diset tinggi oleh Strobe2 dan ditransmisikan ke bus data.

E. Scan

Data karakter yang diterima Modul 6647/6648 sebanyak 7 digit dilaksanakan

oleh perintah scan. Dua digit pertama disimpan sebagai informasi kecepatan dan arah.

Lima digit terakhir masuk ke scan counter sebagai panjang scan. Melalui beberapa

tahap scaler clock 1 kHz dibagi menjadi delapan macam frekuensi yang akan

digunakan sebagai deretan pulsa ke motor. Frekuensi-frekuensi tersebut

dimultiflekskan dengan keluaran multiplexer yang bergantung pada digit laju.

Perintah scan ke motor dicatat oleh scan counter, kemudian perintah start segera

dimulai. Bila control logic menerima perintah start, maka control logic akan

mengirimkan pulsa dan perintah arah ke motor drive agar motor dijalankan. Pulsa

umpan balik dari motor drive digunakan untuk mengurangi hitungan scan counter.

Jadi scan counter selalu melakukan perhitungan mundur menuju nol, dan position

counter mencatat posisi absolut motor. Untuk menghentikan putaran motor,

digunakan perintah RESET. Selama motor masih berputar, BUZY 1 diset tinggi. Pada

akhir putaran motor, scan counter akan menghasilkan pulsa interupsi INTR 1 ke bus

data agar modul 6726 segera memberikan pelayanan.

F. Penggerak Motor

Penggerak motor (motor drive) model 6028 merupakan bagian dari sistem

Datanim yang dikontrol oleh Axis Positioner untuk menjalankan motor. Rangkaian

logika masukan mengubah deretan pulsa masukan dari axis positioner menjadi bentuk

gelombang empat fasa sesuai dengan keperluan operasi motor. Isyarat empat fasa ini

14

mengotrol arus sampai dengan 1,5 Ampere untuk masing-masing kumparan motor.

Catu tegangan DC dengan prinsip resonansi, membangkitkan suatu tegangan yang

sebanding dengan frekuensi deretan pulsa (pulsa train). Tegangan akan meningkat bila

kecepatan motor ditambah, sehingga memberikan torka yang sesuai dengan laju pulsa.

Tiap pulsa yang diterima Motor Drive Model 6028 akan menghasilkan putaran motor

1 step (1,8o). Frekuensi deretan pulsa masukan (f) oleh bagian scaler dibagi menjadi f,

f/2, atau f/4 dan diumpankan ke Axis Positioner. Frekuensi pulsa umpan balik tersebut

dihitung oleh Position Counter, disesuaikan dengan mekanik yang digerakkan oleh

motor agar diperoleh pembacaan yang benar. Motor drive model 6028 ini

dihubungkan ke stepping motor untuk menggerakkan beban.

2.4 Dual Counter/Timer Model 6326

Dual counter/timer model 6326 merupakan bagian pencacah dengan dua saluran dan

sepasang peraga LED enam digit. Dual counter/timer dapat digunakan sebagai counter kedua-

duanya maupun sebagai counter dan timer. Pada umumnya untuk peralatan difraktometer

neutron keduanya digunakan sebagai counter untuk mencacah banyaknya neutron yang

mengenai cuplikan (sample), dan yang lain untuk mencacah banyaknya neutron yang

dihamburkan. Dual counter/timer akan berhenti melakukan pencacahan bila salah satu

diantaranya mencapai kondisi preset.

2.4.1 Prinsip kerja Counter/Timer

Diagram blok rangkaian sebuah counter/timer ditunjukan pada Gambar 2. . Saklar

“count/time” digunakan untuk mendefinisikan jenis preset yang dipilih.

A. Address Counter/Timer

Informasi alamat dari bus data disimpan dalam Buffer Address kemudian

dimasukkan kerangkaian Address Decoder. Bila bit-bit alamat sama dengan bit-bit

program, maka keluaran Address Decoder akan rendah. Peng-addressan aktif selama

perintah address (ADCOM) tinggi.

B. Preset

Pulsa-pulsa yang diakumulasikan dapat diperoleh dari Clock System (sistem lonceng)

atau deretan pulsa masukan. Bila saklar “Count/Time” pada posisi “Count” (preset

count), deretan pulsa masukan (input) yang akan dicacah oleh scaler. Jika kondisi

preset tercapai, pulsa-pulsa masukan tidak dapat masuk ke scaler oleh masukan

“Gate”, sehingga proses pencacahan berhenti. Jika saklar “Count/Time” berada pada

15

posisi “Time” (preset time), gelombang pulsa 100 Hz (lebar pulsa 10 ms) yang diolah

dari Clock System akan dicacah oleh scaler.

Tiap Counter/Timer dapat dipilih nilai presetnya dengan mengirimkan dua

digit nilai preset dalam bentuk 𝑛 × 10𝑚 , dimana n adalah digit 0 − 9, dan m adalah

digit 0 − 6. Bila sebuah Counter/Timer sudah mencapai kondisi preset yang

ditentukan, Preset Logic akan membangkitkan sebuah pulsa interrupt out yang

digerbangkan ke bus data sebagai INTR1/INTR2. Counter/Timer yang lain akan

menerima INTR1/INTR2 sebagai perintah stop dan modul 6726 akan membangkitkan

sebuah karakter “Completion” ke komputer.

C. OP-CODE

OP-CODE yang diterima dari bus data menentukan operasi yang harus dilaksanakan

oleh Counter/Timer. OP-CODE itu antara lain instruksi-instruksi transfer data

(Read/Write) dan kontrol (start, stop, reset). OP-CODE start memberikan sinkronisasi

kedua kanal. Scaler direset ke nol dan operasi pencacahan dimulai. Pulsa-pulsa ke

scaler diaktifkan oleh Clock System bus-data. Selama operasi pencacahan, BUZY1

ditransmisikan ke bus-data. OP-CODE Stop menghentikan proses pencacahan, buffer

register diperbaharui dan isinya diperagakan ke peraga LED. OP-CODE Reset

digunakan untuk me-reset scaler, tetapi isi Buffer Register tidak berubah.

2.4.2 Transfer Data

Operasi transfer data antara Modul 6326 dengan komputer ada tiga, diantaranya :

1. Pembacaan isi Buffer Register oleh komputer.

Tiap digit isi buffer data akan dikirimkan serial ke bus data menjadi bilangan ASCII.

2. Pembacaan Status Register

Satu digit dari status register dapat dibaca, dengan bit-bit yang menunjukkan kondisi

overflow, sibuk atau sudah tercapai kondisi preset.

3. Penulisan dua digit nilai preset.

Dua digit nilai preset dapat diberikan dari komputer jika roda saklar yang digunakan

untuk menentukan nilai preset dengan cara manual, pada panel depan Counter/Timer

diatur pada posisi 00.

2.5 Kartu Komunikasi Asinkron Intel 8250

Bagian utama adapter komunikasi asinkron adalah chip IC 8250 sebagai input/output

yang dapat diprogram dan digunakan untuk keperluan komunikasi asinkron. Diagram blok

16

komunikasi asinkron dapat dilihat pada Gambar 2.4. Generator baud rate dapat diprogram

dan harus dimuatkan sebelum adapter beroperasi. Status isyarat kontrol dapat diperiksa

dengan sistem perangkat lunak.

Pada komunikasi data asinkron, sinkronisasi dilakukan pada setiap karakter. Kode

data seri yang sering digunakan adalah kode ASCII dengan 7 bit karakter. Bit data nol

merupakan bit pertama yang ditransmisikan atau diterima. Adapter secara otomatis

menyisipkan bit start, bit stop, dan paritas. Format data yang diterima dapat diperiksa pada

line control register. Dalam keadaan tidak ada data (idle), jalur transmisi berada pada keadaan

tinggi (mark), sedangkan bit start selalu ada pada keadaan rendah (space). Transisi dari

keadaan idle ke keadaan space atau dari bit stop ke bit start, digunakan sebagai tanda awal

penerimaan suatu karakter. Sesudah bit data terakhir di transmisikan, jalur transmisi kembali

ke keadaan tinggi, paling sedikit 1 waktu bit.

Gambar 2.9 Diagram Blok adapter Komunikasi

17

IC INTEL 8250 mempunyai sejumlah register yang dapat diakses atau dapat dikonrol

dengan program melalui processor. Register-register tersebut digunakan untuk mengontrol

operasi pengiriman atau penerimaan data dari INTEL 8250. Register-register tersebut

diantaranya :

1. Line Control Register.

Register ini merupakan protokol komunikasi. Melalui LCR ini, seorang programer

dapat mengubah format asynchronous data communication dan mengambil isinya

untuk diperiksa.

2. Line Status Register (LSR)

Register ini memberikan informasi ke processor mengenai status transfer data.

3. Interrupt Identification Register (IIR)

IIR ini digunakan untuk menentukan prioritas interupsi

4. Interrupt Enable Register (IER)

IER ini digunakan untuk membuka dan menutup interupsi

5. Modem Control Register (MCR)

Modem control register ini digunakan untuk mengontrol hubungan antara DTE (Data

Terminal Equipment) dengan modem.

6. Modem Status Register

Modem status register memberikan informasi pada processor mengenai status jalur

kontrol dari modem.

7. Receiver Buffer Register (RBR)

RBR ini merupakan register yang digunakan untuk menyimpan karakter yang

diterima.

8. Transmitter Holding Register (THR)

THR adalah register yang digunakan untuk menyimpan karakter yang akan

dikirimkan.

18

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Perangkat Lunak Difraktometer Neutron

Dalam sub bab ini akan dibahas pembuatan subrutin-subrutin dalam bahasa Pascal,

yang digunakan untuk berkomunikasi dengan axis pisitioner model 6647/6648 dan dual

counter/timer model 6326 modul antarmuka 6726. Dari subrutin-subrutin tersebut akan

dibuat sebuah contoh program aplikasi untuk menjalankan difraktometer neutron.

3.1.1 Protokol komunikasi

Untuk menghubungkan komputer dengan modul antarmuka 6726 menggunakan

terminal port IO serial. Hubungan terminal-terminal antar modul antarmuka 6726 dengan

komputer ditunjukkan pada Gambar 2. 5.

Gambar 3.1.. Sambungan terminal-terminal antarmuka serial komputer

dengan modul 6726

Level tegangan isyarat yang digunakan sesuai dengan pembakuan EIA yang disebut

RS-232C. Format data yang digunakan terdiri atas bit start, 7 bit data tanpa paritas, dan bit

stop. CMPOH menyatakan keluaran serial ke komputer, CMPIH menyatakan masukan serial

19

dari komputer, dan NEWCNH menyatakan character request input. Subrutin-subrutin yang

digunakan sebagai protokol komunikasi adalah :

Procedure INISIALISASI_8250; begin portw line_control_reg ≔ $80; portw baud_div_msb ∶= $00; (∗ baud rate yang dipilih ∗)

portw baud_div_lsb ∶= $60; (∗ 1200 baud ∗)

portw line_control_reg ∶= $02; (∗ 1 stop bit, 7 bit data, tanpa paritas ∗)

end;

Procedure RTS;

begin port modem_control_reg ≔ $03;

end;

Procedure diatas dipanggil pada awal program sebelum adapter komunikasi asinkron

IBM beroperasi. Baud-rate yang dipilih untuk komunikasi antara antarmuka dan komputer

1200 yang terhubung pada kaki 14 di terminal antar-muka 6726.

3.1.2 Pengiriman Data Karakter

Karakter suatu intruksi yang diterima oleh modul 6726 adalah karakter ASCII. Mula-

mula karakter diperiksa oleh Transmitter Holding Register Empty (THRE). Jika sudah

kosong, karakter tersebut akan dimuat ke Rx register untuk ditransmisikan ke modul antar-

muka 6726. Berikut ini adalah subrutin yang digunakan ntuk memeriksa register-register

tersebut dan menangani pengiriman data karakter. Function untuk memeriksa register-

register:

function TxReady ∶ boolean; var TimeOut, lsr : byte;

TxR ∶ boolean; begin

TimeOut ∶= 0; Repeat

lsr ≔ port Line, Status, Reg ; (∗ Periksa THRE dan TSRE ∗)

if lsr and $60 = $60 then TxR ∶= true else TxR ∶= false; TimeOut ∶= TimeOut + 1;

Until TxR or TimeOut > 2000 ; ifTxR then TxReady ∶= true else TxReady ∶= false;

end;

Function untuk menangani pengiriman data karakter:

Procedure Transmit (cmd : Str15);

var i : integer

ch : char;

begin

20

for i ≔ 1 to lenght cmd do

begin

If TxReady then

Begin

ch ∶= chr(Rx); port Tx_Buffer ≔ ord(ch);

end;

end; delay(100);

end;

3.1.3 Penerimaan Data Karakter

Komputer menerima data karakter ASCII dari Modul 6726. Pada modus terima data,

format data diperiksa terlebih dahulu yaitu dengan memeriksa bit-bit pada Line Status

Register agar tidak terjadi kesalahan paritas (Parity-Error), framing-error atau ever-run-error.

Subrutin yang memeriksa kebenaran format data dan menangani penerimaan data karakter

adalah sebagai berikut :

Function untuk memeriksa kebenaran format data:

function RxReady ∶ boolean;

var TimeOut, lsr : byte;

DR, errorn ∶ boolean; begin

TimeOut ∶= 0; error ∶= false;

repeat lsr ≔ port Line, Status, Reg ; (∗ Periksa apakah over − run dan framing error ∗)

if lsr and $OA <> $0 𝑡ℎ𝑒𝑛 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 ∶= 𝑡𝑟𝑢𝑒 𝑒𝑙𝑠𝑒 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 ∶= 𝑓𝑎𝑙𝑠𝑒; TimeOut ∶= TimeOut + 1;

Until not error or TimeOut > 20000 ; (∗ Periksa apakah data ready ∗)

if lsr and $01 = $01 then DR ∶= true

else DR ∶= false

(∗ Bila format data benar dan Data Ready beri flag ∗)

if not error and DR then RxReady ∶= true

else RxReady ∶= false; end;

Function yang berfungsi untuk menangani penerimaan data karakter :

Procedure Recceive (var ch : char);

var Rx :byte;

begin

If RxReady then

begin

Rx ≔ port Rx_Buffer ; ch ∶= chr(Rx);

end;

end;

21

Berikut ini adalah subrutin yang berfungsi untuk menggeser lengan detektor sebanyak

N step. Jika lengan detektor mengenai saklar, program akan dibatalkan karena melewati

daerah gerak lengan detektor yang sudah dipilih.

Procedure Position Cmd: Str15 ;

var finish : boolean;

ch ∶ char; begin

finish ∶= false; Transmit(cmd);

repeat if RxReady then

begin

Receive(ch); if ch = ′)′ then

finish ∶= true; if ch ∶=′/′ then

begin

writeln ′Limit switch …… . Program aborted′ ; Transmit ′$′ ; stopRTS; halt;

end;

end; write ′.′ ; delay(100)

until finish

writeln(„Position Finish‟);

end;

22

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Dalam penelitian ini digunakan simulasi dengan sumber standar neutron Americium

Berelyum (Am-Be), mengingat reaktor yang biasanya digunakan sebagai sumber neutron

belum beroperasi dan sedang dalam masa up-grading untuk ditingkatkan dayanya dari 1 M

Watt menjadi 2 M Watt. Detektor yang digunakan yaitu BF3 dengan tegangan kerja sebesar

1150 V. Pulsa yang berasal dari detektor diperkuat oleh penguat awal dan selanjutnya

diperkuat oleh amplifier. Pulsa ini kemudian dimasukkan ke Dual Counter/Timer. Preset time

yang digunakan selama 10 menit untuk setiap cacahan. Percobaan ini dilakukan dari sudut 0

– 70o dengan perpindahan setiap langkah sudut sebesar 0,5

o.

Percobaan dilakukan dengan menjalankan program PROGDIF.EXE., yang merupakan

hasil compile dari program PROGDIF.PAS yang ditulis menggunakan bahasa Turbo Pascal.

Pilihan menu “MANUAL” dapat dimanfaatkan untuk memeriksa kerja sistem DATANIM

sekaligus mengingat kembali alamat masing-masing modul. Setelah operasi Manual berjalan

dengan baik, baru operasi On-Line dilaksanakan. Data instruksi disimpan dalam file

Trisna.CMD. Menu “RUN” merupakan pilihan untuk menjalankan instruksi-instruksi yang

disimpan dalam file instruksi Trisna.CMD.

Hasil data pengamatan dapat dilihat pada layar monitor komputer dengan pilihan

menu “Lihat Data” atau dicetak ke printer dengan pilihan menu “Cetak Data”. Pada Tabel 5.1

ditunjukkan hasil data pengamatan. Dari hasil data pengamatan dapat dibuktikan bahwa

difraktometer neutron dan sistem DATANIM dapat diotomatisasi dengan perangkat lunak

menggunakan komputer. Program aplikasi tersebut masih dapat dikembangkan untuk

keperluan analisa data.

Tabel 4.1

Data Eksperimen Difraksi Neutron

Sudut Count Sudut Count Sudut Count Sudut Count

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

7969

7122

6585

6171

5934

5710

0.50

2.50

4.50

6.50

8.50

10.50

7799

7004

6481

6075

5848

5410

1.00

3.00

5.00

7.00

9.00

11.00

7461

6858

6314

6120

5751

5399

1.50

3.50

5.50

7.50

9.50

11.50

7167

6699

6489

5934

5521

5401

23

12.00

14.00

16.00

18.00

20.00

22.00

24.00

26.00

28.00

30.00

32.00

34.00

36.00

38.00

40.00

42.00

44.00

46.00

48.00

50.00

52.00

54.00

56.00

58.00

60.00

62.00

64.00

66.00

68.00

70.00

5529

5199

5033

4900

4663

4651

4464

4375

4276

4139

4080

3988

4097

3822

3851

3837

3668

3590

3555

3619

3450

3381

3427

3278

3194

3154

3137

2954

2852

2724

12.50

14.50

16.50

18.50

20.50

22.50

24.50

26.50

28.50

30.50

32.50

34.50

36.50

38.50

40.50

42.50

44.50

46.50

48.50

50.50

52.50

54.50

56.50

58.50

60.50

62.50

64.50

66.50

68.50

0.00

5453

5079

5028

4754

4713

4622

4361

4420

4182

4113

4085

3991

3856

3982

3776

3726

3641

3555

3605

3551

3413

3317

3317

3338

3249

3107

3065

2977

2839

0.00

13.00

15.00

17.00

19.00

21.00

23.00

25.00

27.00

29.00

31.00

33.00

35.00

37.00

39.00

41.00

43.00

45.00

47.00

49.00

51.00

53.00

55.00

57.00

59.00

61.00

63.00

65.00

67.00

69.00

0.00

5232

5058

4918

4700

4599

4546

4445

4348

4243

4131

4024

3892

3990

3861

3774

3680

3679

3635

3418

3390

3342

3361

3372

3167

3224

3032

2925

2879

2778

0.00

13.50

15.50

17.50

19.50

21.50

23.50

25.50

27.50

29.50

31.50

33.50

35.50

37.50

39.50

41.50

43.50

45.50

47.50

49.50

51.50

53.00

55.00

57.00

59.50

61.50

63.50

65.50

67.50

69.50

0.00

5281

5017

4878

4633

4770

4514

4402

4312

4197

4154

3965

3984

3953

3796

3686

3728

3540

3604

3475

3392

3418

3323

3330

3304

3067

3102

3040

2885

2740

0.00

24

BAB V

KESIMPULAN

Kesimpulan yang diperoleh dari hasil penelitian yang telah dilakukan adalah:

1) Telah dilakukan perbaikan pada perangkat lunak untuk menggerakkan Difraktometer

Neutron yang menggunakan bahasa pemrograman Turbo Pascal versi 5.0 dan pada

perangkat keras yaitu pada kabel penghubung antara alat pencacah dan antarmuka,

serta beberapa alat lainnya.

2) Perangkat lunak tersebut telah berhasil menggerakkan simulasi Difraktometer

Neutron dengan menjalankan program PROGDIF.EXE yang merupakan hasil

compile dari program PROGDIF.PAS.

3) Hasil yang diperoleh dari simulasi Difraktometer Neutron dengan menggunakan

program PROGDIF.EXE ditampilkan berupa data seperti terlihat pada Tabel 4.1.

25

DAFTAR PUSTAKA

Dual Counter/Timer Model 6326, Canberra Industries, INC

Dual Axis Positioner Model 6647 and 6648, Canberra Industries, INC

Gunawan, G, 1991, Memanfaatkan Serial RS-232-C, PT Elex Media Komputindo Kelompok

Gramedia

Heru Pranowo, B, 1986, Pengontrolan Data Difraktometer Neutron dengan Komputer,

Proceding Seminar Teknologi Reaktor dan Pusat Listrik Tenaga Nuklir, PPTN

BATAN.

Hendro, 1997, Study Perangkat Lunak Difraktometer Neutron Menggunakan PC

Marsongkohadi, Kurniadi S, Djajusman, Illias Ginting, Zuharli, 1995, Pembuatan

Difraktometer Neutron untuk Penelitian Magnetisme, Kolokium Tek. El. Bakar

Nuklir Teknologi Reaktor dan Penggunaan Reaktor PPTN-BATAN

Sutrisno, 1983, Perangkat Keras Mikrokomputer, Jurusan Fisika FMIPA ITB