refurbishing antarmuka lb-5100 alat cacah alpha …

5
Proseding Seminar Pengembangan Teknologi Dan Perekayasaan Instrumentasi Nuklir, Serpong 20 Mei 2003 ISSN NO : 1693 - 3346 REFURBISHING ANTARMUKA LB-5100 ALAT CACAH ALPHA BETA LA TAR BELAKANG RENDAH Nuning Duria, Rukmono Pribadi, Benard Bukit, Joko Sumanto, Cukarya , Abdul Djalil P2PN - BATAN Abstrak Alat cacah alpha beta (LB-5100) latar belakang rendah adalah Blat yang digunakan untuk memperoleh informasi konsentrasi alpha dan beta dari suatu sampel. Alat ini sudah beroperasi selama 12 tahun dan sekarang dalam keadaan rusak. Mengingat pentingnya fungsi Blat ini, maka perlu dilakukan refurbishing. Pada kegiatan ini dilakukan pembuatan kartu antarmuka, tujuannya agar pengoperasian Blat dapat dilakukan melalui komputer. Kartu antarmuka ini terdiri dari duB buah PIG 8255 dan sebuah pencacah PIT 8253, sedang pengalamatandilakukanmenggunakan "decoder" 74LS139 dan 74LS138. Sedangkan untuk mengatur HV digunakan DAC7524. Selain kartu antarmukadibuatperangkatlunak untukmelakukanpencacahan dan perangkat lunak untuk menggerakkan "sampel changer". Abstract LB-5100, low background Alpha-Beta counting system, is a device for measuring Alpha and beta concentration in a sample. This device has been operated for twelve years and now it is broken. Because of its important use, so it is necessary to refurbish LB-5100. In this activity, we make an Interface card with the purpose to operate LB-5100 by computer. This Interface card consist of two PIG 8255, one PIT 8253, decoder 74LS139 and decoder 74LS138. To regulate high voltage we use DAC7524. Beside interface card we also develop software for counting the sample and for moving the sample changer. PENDAHULUAN Radiasi alpha dan beta level rendah, menarik perhatian karena bahaya kesehatan yang ditimbulkannya. Partikel ini dapat mengakibatkan problem serius terutama bila terserap ke dalam tubuh, karena dapat mengakibatkan kanker dan juga mematikan. Monitor lingkungan yang berkesinambungan perlu dilakukan pada daerah yang melibatkan penggunaan produksi isotop radiasi. Banyak metode yang dipakai untuk penyamplingan aktifitas alpha dan beta, tapi kebanyakan adalah dengan menaruh sampel pada wadah dan menghitung Imencacah pada sistem cacahan latar belakang rendah. Sistem pencacahan latar belakang rendah dapat melakukan "screening" sampel untuk aktifitas alpha dan beta tapi tidak memberikan identifikasi isotop.Sehingga diperlukan teknik lain untuk keperluan tersebut. Peralatan cacah latar belakang rendah LB-5100 digunakan untuk mengukur gross pemancar Alpha dan Beta dalam sampel lingkungan . Alat ini mampu mengukur contoh lingkungan sebanyak 50 contoh secara clematis dalam waktu tertentu dan frekuensi operasional alai ini sangat besar atau dapat mengukur contoh lingkungan sebanyak 350 sampel per triwulan. Alat ini difungsikan sejak tahun 1986 dan tidak dapat lagi difungsikan setelah beroperasi selama 12 tahun,yaitu tahun 1998.Mengingat fungsi dan kemampuan alai ini , maka dirasa perlu untuk diperbaiki. Ruang lingkup kegiatan yang dilakukan adalah pembuatan kartu antarmuka, yaitu agar peralatan dapat dioperasikan dengan menggunakan komputer. Juga dilakukan pembuatan perangkat lunak untuk menggerakkan "sample changer" dan perangkat lunak untuk pencacahan. KONSEP DASAR Bila kita hendak menghubungkan komputer dengan peralatan periperal seperti relai, motor, indikator, sensor, catu daya yang dapat diprogram, pembangkit frekuensi dan lain-lain, dibutuhkan rangkaian tambahan yang disebut Interface/Antarmuka. Fungsi rangkaian ini untuk menyesuaikan piranti periferal dengan komputer, meliputi perbedaan Halaman 55

Upload: others

Post on 20-Oct-2021

7 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: REFURBISHING ANTARMUKA LB-5100 ALAT CACAH ALPHA …

Proseding Seminar Pengembangan TeknologiDan Perekayasaan Instrumentasi Nuklir, Serpong 20 Mei 2003

ISSN NO : 1693 -3346

REFURBISHING ANTARMUKA LB-5100 ALAT CACAH ALPHA BETALATAR BELAKANG RENDAH

Nuning Duria, Rukmono Pribadi, Benard Bukit, Joko Sumanto, Cukarya ,Abdul Djalil

P2PN- BATAN

Abstrak

Alat cacah alpha beta (LB-5100) latar belakang rendah adalah Blat yang digunakan untukmemperoleh informasi konsentrasi alpha dan beta dari suatu sampel. Alat ini sudah beroperasiselama 12 tahun dan sekarang dalam keadaan rusak. Mengingat pentingnya fungsi Blat ini, makaperlu dilakukan refurbishing. Pada kegiatan ini dilakukan pembuatan kartu antarmuka, tujuannyaagar pengoperasian Blat dapat dilakukan melalui komputer. Kartu antarmuka ini terdiri dari duBbuah PIG 8255 dan sebuah pencacah PIT 8253, sedang pengalamatandilakukanmenggunakan"decoder" 74LS139 dan 74LS138. Sedangkan untuk mengatur HV digunakan DAC7524. Selainkartuantarmukadibuatperangkatlunak untukmelakukanpencacahandan perangkat lunak untukmenggerakkan "sampel changer".

Abstract

LB-5100, low background Alpha-Beta counting system, is a device for measuring Alpha and betaconcentration in a sample. This device has been operated for twelve years and now it is broken.Because of its important use, so it is necessary to refurbish LB-5100. In this activity, we make anInterface card with the purpose to operate LB-5100 by computer. This Interface card consist of twoPIG 8255, one PIT 8253, decoder 74LS139 and decoder 74LS138. To regulate high voltage we useDAC7524. Beside interface card we also develop software for counting the sample and for movingthe sample changer.

PENDAHULUAN

Radiasi alpha dan beta levelrendah, menarik perhatian karenabahaya kesehatan yangditimbulkannya. Partikel ini dapatmengakibatkan problem serius terutamabila terserap ke dalam tubuh, karenadapat mengakibatkan kanker dan jugamematikan. Monitor lingkungan yangberkesinambungan perlu dilakukan padadaerah yang melibatkan penggunaanproduksi isotop radiasi.

Banyak metode yang dipakaiuntuk penyamplingan aktifitas alphadan beta, tapi kebanyakan adalahdengan menaruh sampel pada wadahdan menghitung Imencacah pada sistemcacahan latar belakang rendah. Sistempencacahan latar belakang rendahdapat melakukan "screening" sampeluntuk aktifitas alpha dan beta tapi tidakmemberikan identifikasi isotop.Sehinggadiperlukan teknik lain untuk keperluantersebut.

Peralatan cacah latar belakangrendah LB-5100 digunakan untukmengukur gross pemancar Alpha danBeta dalam sampel lingkungan . Alat inimampu mengukur contoh lingkungansebanyak 50 contoh secara clematis

dalam waktu tertentu dan frekuensioperasional alai ini sangat besar ataudapat mengukur contoh lingkungansebanyak 350 sampel per triwulan.

Alat ini difungsikan sejak tahun1986 dan tidak dapat lagi difungsikansetelah beroperasi selama 12tahun,yaitu tahun 1998.Mengingatfungsi dan kemampuan alai ini , makadirasa perlu untuk diperbaiki.

Ruang lingkup kegiatan yangdilakukan adalah pembuatan kartuantarmuka, yaitu agar peralatan dapatdioperasikan dengan menggunakankomputer. Juga dilakukan pembuatanperangkat lunak untuk menggerakkan"sample changer" dan perangkat lunakuntuk pencacahan.

KONSEP DASAR

Bila kita hendakmenghubungkan komputer denganperalatan periperal seperti relai, motor,indikator, sensor, catu daya yang dapatdiprogram, pembangkit frekuensi danlain-lain, dibutuhkan rangkaiantambahan yang disebutInterface/Antarmuka. Fungsi rangkaianini untuk menyesuaikan piranti periferaldengan komputer, meliputi perbedaan

Halaman 55

Page 2: REFURBISHING ANTARMUKA LB-5100 ALAT CACAH ALPHA …

Proseding Seminar Pengembangan TeknologiDan Perekayasaan Instrumentasi Nuklir, Serpong 20 Mei 2003

ISSN NO : 1693 -3346

besarnya tegangan, arus, daya, jugakecepatan pengolahannya.

Antarmuka digunakan untukdialog antara prosesor denganperalatan periperal. Jika prosesor akanmembaca atau memberikan data dari/keperiferal , maka antarmuka harusdiaktifkan. Hal ini dilakukan denganmelalui sebuah alamat.

Antarmuka membutuhkan logika"decode", yang jika alamatnya ada padabus alamat akan menimbulkan sinyaluntuk pengaktifan komponen-komponennya dan untuk mengendalikanpertukaran data. Pengaktifankomponen-komponen antarmuka terjadimelalui sinyal "chip select".

Rangkain Kartu antarmuka yangdibuat terdiri dari dua buah pro 8255

dan sebuah PIT 8253. Adapun fungsi8255 sebagai komponen I/O generalpurpose untuk antarmuka peralatanperiperal ke bus sistem mikrokomputer.PIT 8253 merupakan bagianpencacahan yang memiliki tiga buahpencacah 16 bit yang saling bebas,dengan laju hitung sampai 2 MHz.Setiap port 8255 dapat bekerja sebagaiport keluaran maupun sebagai portmasukan. Fungsinya masing-masingditentukan dengan memberikan kalakendali melalui bus data di komponenlogika pengendalian. Sistempengalamatan yang digunakan padarangkaian Kartu antarmukamenggunakan decoder 74LS 139 dan74LS138. Untuk konversi data darimasukan digital menjadi keluarananalog, digunakan DAC. Adapun DACyang digunakan adalah DAC 7524. DACini digunakan untuk pengaturan jendeladari sinyal dan untuk pengaturan HV.

Sebelum dapat dioperasikan,PIT 8253 harus diinisialisasikan terlebihdahulu. Inisialisasi dilakukan oleh CPUdengan cara mengirimkan kala kendali(control word) pada register "controlword". Kata kendali mendefinisikanmodus kerja, pencacah, urutanpemberian nilai, urutan pembacaan danjenis pencacah. Setelah inisialisasi,8253 siap melaksanakan operasi yangdikehendaki. Mula-mula pencacah diberinilai awal FFFF H melalui perangkatlunak. Nilai cacahan akan berkurangsatu setiap "trailing edge" dari masukan"clock". Hasil pencacahan disimpanpada buffer data.

PPI 8255 memiliki "data busbuffer" berupa saluran dua arah delapanbit yang digunakan untukmenghubungkan 8255 dengan salurandata sistem mikrokomputer. PPI 8255juga mempunyai kendali "read/write"yang mempunyai blok berfungsi untukmengatur semua operasi pengirimandan penerimaan data. Semua blokdalam PPI dihubungkan dengan internaldata bus, dan melalui bus data internalinilah data dikirim dan diterima 8255.PPI 8255 terdiri dari 24 saluraninput/output yang dibagi menjadi duagroup masing-masing 12 saluran. Padarangkaian Kartu antarmuka inidigunakan Modus 0 , dimana padamodus ini satu grup 12 salurandiprogram menjadi saluran input/outputyang terdiri dari tiga kelompok empatsaluran.

Ha/aman 56

Page 3: REFURBISHING ANTARMUKA LB-5100 ALAT CACAH ALPHA …

Proseding Seminar Pengembangan TeknologiDan Perekayasaan Instrumentasi Nuklir, Serpong 20 Mei 2003

ISSN NO : 1693 -3346

Kontrol Motor

Relay

LJ

Interface

CountingAlpha

Beta

Alpha+Beta

~..

Komputer

-~------

Power

OB25OB25 LB-5100

HVOB~5

P er

OB25

Alpha+Beta GuardAlpha Beta

Gambar Blok Diagram Alat Tennelec danInterface

--~ ~--~---------

57Halaman

Page 4: REFURBISHING ANTARMUKA LB-5100 ALAT CACAH ALPHA …

Proseding Seminar Pengembangan TeknologiDan Perekayasaan Instrumentasi Nuklir, Serpong 20 Mei 2003

ISSN NO: 1693 -3346

HASIL DAN PEMBAHASAN

Kegiatan yang dilakukan dalampembuatan Kartu antarmuka meliputitahap persiapan alai, mempelajari teorialai yang akan di refurbishing, membuatdisain rangkaian Kartu antarmuka danmembuat perangkat lunak untukmenghitung cacahan danmenggerakkan sampel, serta instalasiKartu antarmuka.

Sebelum disain rangkaianskematik dibuat, dilakukan beberapa ujicoba dengan menggunakan prototipekartu antarmuka. Pertamamenggunakan prototipe kartu antarmukauntuk menjalankaan programmenggerakkan "sample changer"menggunakan bahasa pemrogramanPower Basic dan Visual Basic. Keduamenggunakan prototipe Kartuantarmuka untuk mencoba programpencacah Pencacah dioperasikandengan modus 4, sehingga untukmemulai pencacahan "gate" harusdiberi nilai "1". Langkah selanjutnyadibuat disain rangkain skematik danpembuatan PCBnya. Tahap terakhirdilakukan instalasi Kartu antarmuka.

Adapun Kartu antarmuka yanqdihasilkan dan Peranqkat lunak yanqdibuat diielaskan sebaqai berikut :

a) Bagian -bagianantarmuka yang dibuat :

dari Kartu

Rangkaian Kartu antarmuka terdiridari dua buah Pia 8255 sertasebuah PIT 8253Port A 8255 (U26) digunakan untukLLD BetaPort B 8255 (U26) digunakan untukwindow delta E dari BetaPort C 8255 (U26) untuk gate buka/tutup counter 8253 (U25)Port A 8255 (U38) digunakan untukbaca nomor sampelPort B 8255 (U38) digunakan untukbaca kondisi : Dead Time, Gas,Slide In, Slide Out, Receive Stack,SS Read dan Stack Index.Port C 8255 (U38) digunakansebagai cadangan untuk keperluanlain.

(U25) digunakan sebagai pencacah, terdiri dari tiga buah counter untuk: cacah Alpha, Cacah Beta dancacah Alpha + Beta.74LS138 digunakan untukpengendalian 2 buah motormenggunakan beberapa buah relay,yang bekerja secara terprogram.Decoder digunakan untukpengalamatan Interface yaitu darialamat 240 - 24F, dengan rincianberikut :.CS1 (8255-U26) . 240 - 243.CS2 (8253-U25) . 244 - 247.CS3 (8255-U38) : 248 - 24B.CS4 (untuk LLD Alpha) : 24C.CS5 (kendali motor-74138): 240.CS6 (LLD Guard) : 24E.CS7 (pengatur HV) : 24F

b) Perangkat Lunak :

1. Perangkat lunak menggerakkan"sample changer"

Alat cacah Alpha Beta LB-5100mempunyai bagian mekanik yangdigunakan untuk menggerakkan"sample changer", terdiri dari dua buahmotor dan beberapa relay.Pengendalian relay dapat dioperasikanmelalui komputer untuk mengaturgerakan "sample changer". Gerakan"sample changer" tersebut meliputigerak ke kiri, ke kanan, keluar danmasuk. Pengoperasiannyamenggunakan perangkat lunak denganbahasa pemrograman Visual Basic 6.Mula-mula dilakukan inisialisasi port8255 dan pemberian alamat pada ketigaportnya. Kemudian dilakukanpembacaan dari nomor sampel. Untukperintah menggerakkan sampelmenggunakan empat tombol "commandbutton" dengan label "keluar", "masuk","kiri" dan "kanan".

2. Perangkat lunak untuk melakukanpencacahan

Proses pencacahan sampeldilakukan menggunakan perangkatlunak dengan bahasa pemrogramanVisual Basic 6. Mula-mula dilakukaninisialisasi PPI 8255 dan PIT 8253.

Halaman 58

Page 5: REFURBISHING ANTARMUKA LB-5100 ALAT CACAH ALPHA …

Proseding Seminar Pengembangan TeknologiDan Perekayasaan Instrumentasi Nuklir, Serpong 20 Mei 2003

ISSN NO: 1693 -3346

Ketiga pencacah mula-mula diberi nilaiawal (diisi penuh) baik untuk LSB danMSB. Setelah itu ditentukan lama waktupencacahan. Proses pencacahandilakukan dengan cara perintahbuka/tutup "gate" untuk memulai danmengakhiri pencacahan. Nilai hasilpencacahan disimpan pada suatuvariabel yaitu untuk counterO, counter1dan counter2.

Cara Keria alai adalahberikut:

sebagai

a.) Pencarian Plateau

1. Plateau Beta. Menggunakan sumter Beta. Sumter Beta dimasukkan dalamdetektor. Tegangan HV diatur dari 950 voltsampai 1850 volt dengankenaikan tiap 60 volt. Lakukan pencacahan untuk tiapkenaikan tegangan HV selamaselang waktu tertentu. Dari gambar kurva Plateau Betadapat ditentukan teganganoperasi. Gambar kurva Plateau untuk Betadilampirkan

2. Plateau Alpha

. Menggunakan sumter Alpha. Sumter Alpha dimasukkan dalamdetektor. Tegangan HV diatur dari 300 voltsampai 1850 volt dengankenaikan tiap 100 volt. Lakukan pencacahan untuk tiapkenaikan tegangan HV selamaselang waktu tertentu. Dari gambar kurva Plateau Alphadapat ditentukan teganganoperasi. Gambar kurva Plateau untukAlpha dilampirkan

b.) Untuk pengukuran sampel :

. Mula-mula baca nomor sampel

Sampel digeser ke kiri sampaiposisi didepan mulut detektor. Sampel digerakkan masuk kedalam tempat detektor. Dilakukan pencacahan sampelsesuai waktu yang telahditentukan. Setelah selesai pencacahansampel dikeluarkan dari tempatdetektor. Sampel digeser ke kiri ke tempatpenampungan sampel. Lalu dilakukan pembacaan nomorsampel berikutnya. Proses dilakukan sampai semuasampel selesai dicacah, yaitudengan dikirimkannya sampelpenutup

KESIMPULAN

. Telah dibuat rangkaian kartuAntarmuka dengan tujuan agarpengoperasian alai Tennelec LB-5100 dapat dilakukan melaluikomputer. Untuk menggerakkan samplechanger dan melakukanpencacahan, dibuat perangkatlunak dengan menggunakanbahasa pemrograman VisualBasic 6.0.

DAFTAR PUSTAKA

1. TENNELEC, "Introduction toTennelec Low BackgroundCounting Systems", Tennelec lnG,OAK Ridge, USA.TENNELEC, " Instruction ManualLB-5100 Low Background CountingSystems", Tennelec lnG, OAKRidge, USAJ.P.M. Steeman, "Data SheetBook", PT Elex Media Komputindo,Kelompok Gramedia-Jakarta

2.

3.

Halaman 59