lal
ISSN 0216-3128
220
RANCANGBANGUN SISTEM OTOMATISASI SAMPEL RADIOAKTIVITAS LINGKUNGAN.
Subari Santoso,dkk.
PENCACAH
Subari Santoso,Djoko SlametPudjorahardjo P3TM-BATAN
ABSTRAK RancangbangunSistemOtomatisasiPencacahSampelRadioaktivitasLingkungan.Telah dirancang don dibuat sistem otomatis pencacah sampel radioaktivitas lingkungan menggunakanpersonal komputer dengan menambahkanperangkat teras don perangkat lunak. Denganpenambahantersebut. bebE:rapa sampel dapat dicacah secara bergantiandon otomatisuntuk diketahuiaktivitasnya.Rangkaianperangkat teras terdiri dari perangkat teras mekanikdon elektronik. Perangkatteras mekanik terdiri dari sitem penggerakhorizontal untuk pergantian 10 sampel.sistempencacah.sistempenggerakvertikal naik untuk mendekatkansampel ke detektor don vertikal turun pergantian sampel berikutnya. Perangkat teras elektronik terdiri dari : pencacah8253. perantara data paralel 8255. pemilih alamat. rangkaian penguat arus. don 2 buah motor stepper. Hasil cacahandapat disimpandalamfile yang dapat diedit kembali untuk penambahandata atau dicetak pada kertas printer. Rangkaianelektronik Lelah diuji dapat berfungsi dengan baik. Grafik pembacaansistempencacah.pengamatanselang waktu pergantian sampel don ketepatanposisi sampeladalah linear don stabil dengankoefisienregresir=0.9999. Untuk peningkatan unjuk kerja masih diperlukanpeningkatanpembuatanrangkaianmekanikpenunjang.
ABSTRACT Design an construction of Automatic SystemFor Counting Samples of Environmental Radioactivity. An automaticsystemfor counting samples ofenvironmentalradioactivityhas beenmade by adding a PC with software and hardware that consist ofmechanicalhardwareand an electronichardware. With the system somesamplescan be counted automaticallyto be known their activities.The machanicalhardware consist of horizontally mover systemfor 10 samples. vertically mover systemand counting system. Electronic hardwarc consist of D8253C-2 counter,Pheriperal Paralel Interface D8255C-2,address decoder,driver motor, current amplifier and 2 motor steppers. The counting result can be saved in the flies that can be reeditedfor data adding or printing. Theelectronicdevicehas beentestedand showsthat the graphic of counting system,delay time of samplesexchangeand position accuracyare linear and stabil with the regressioncoefficient r=0.9999.For improving device performanceit is necessaryto add a mechanical supportingsystem
PENDAHULUAN P esatnya
pembangunan akhir-akhir ini khususnya dalam bidang Teknologi dan industri serta semakin meningkatnya penggunaan zat radioaktif diberbagai bidang, menyebabkan perlunya pemikiran tentang perencanaan pengelolaan lingkungan secara baik. Analisa radioaktivitas lingkungan yang merupakan bagian dari analisa dampak lingkungan, sangat penting untuk dilakukan dalam kaitannya dengan pembangunan dan pengoperasian suatu reaktor nuklir baik reaktor daya maupun reaktor penelitian. Pengaruh reaktor nuklir beserta laboratorium-laboratorium penunjangnya terhadap lingkungan perlu diteliti dan diketahui, sehingga dapat diambillangkah langkah yang perlu untuk mengurangi, memperkecil bahkan meniadakan dampak negatif yang mungkin terjadi. Dalam pemantauan radioaktivitas lingkungan di P3TM Yogyakarta, diambil beberapa macam
-
-.
contoh lingkungan diantaranya adalah : sampel tes usap, tanah, tumbuhan, air lingkungan, jatuhan (fall out) dan udara. Dalam keadaan Reaktor beroperasi frekwensi pengambilan cuplikan tes usap dilakukan satu hari sekali pada 10 tempat yang berbeda dan dalam keadaan reaktor tidak beroperasi pengambilan sampel dilakukan seminggu 2 kali. Untuk mempermudah dan mempercepat perhitungan serta analisa data maka dibuatlah rangkaian penghubung antara peralatan pencacah sampe-}tes usap dengan komputer. Alat pencacah ini mempunyai sebuah detektor tipe OM dengan 1 buah keluaran. Pulsa keluaran detektor masuk ke rangkaian pre amplifier, amplifier, sca dan sistem cacah. Jumlah pulsa liar menit ditampilkan dengan waktu yang dapat diatur dari 10 sampai dengan 15 menit. Hasil cacahan tersebut dicatat yang selanjutnya dianalisa untuk mengetahui aktivitasnya. Agar dapat menganalisa data dengan cepat dan mudah dibuatlah rangkaian interface sistem penca<:ah sampel
Proslding Pertemuan dan Presentasl IImlah Penelltian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl Nukllr P3TM-BATAN Yogyakarta, 7 -8 Agustus 2001
221
,
Suba,; Santoso,dkk.
ISSN 0216 -3128
lingkungan usap & komputer dengan mengambil pulsa digital dari keluaran rangkaian pencacah dan dimasukkan ke pencacah terprogram IC 8253. Sistem baru yang dibuat dapat mencacah 10 sampel bergantian secara otomatis dengan memasukkan selang waktu yang diinginkan, sistem akan mengatur gerakan horisontal dan gerakan vertikal untuk pengambilan sampel untuk dicacah dengan tenggang waktu yang te.\ahditentukan.
TATA KERJA Rancang bangun sistem otomatisasi pencacahsampelradioaktivitaslingkunganterlihat padaGambarI. Sampeldigerakkanke dekatdetektoroleh motor stepper dengan arab gerakan keatas (vertikal), sistem cacah difungsikan dengan waktu yang diberikan oleh user. Selesai dicacah sampel digerakkan turun oleh motor stepper daD ganti sampelberikutnya untuk dicacahdengangerakan horizontal.
SusunanRangkaianinterface Su~una.'} rangkaian interface ditunjukkan pada Gambar 2, terdiri daTi: I. Programmable timc:r / counter IC D8253C-2 digunakan sebagaipencacahpulsa keluaran daTi rangkaian pencacal:1sistem lama yang terdiri daTi ~"ederetan rangkaian IC 7490. IC8253
mempunyai data 8 bit (DO-D7) yang dapat dihubungkansecara paralel dengan data bus komputeruntukdianalisalebih lanjut. 2. Programmable Pherip~ral Interface (PPI) D8255C-2berfungsisebagaiperantarakeluaran paralel 3x8 bit data digital clan difungsikan sebagai penggerak 2 "_motor stepper untuk pergantian(gerak horisontal) clan penempatan sampelke detektor(geraknaik-turun ataugerak vertikal). 3. Rangkaianpenguatarus tersusundari transistor BC141, TIP3055, resistor clan diode IN4007, berfungsisebagairangkaianpenguatarus untuk gerakanmotorstepper. 4. Dekoder 74682 digunakan untuk menentukan alamatdari kartu interfaceyang dibuat, dalam hal ini dipilih alamat 260-263H.',Pemilihan alamatditunjukkanpadaTabel1. Logic A2-A9 dibandingkan dengan posisi dip switch QO-Q7masukandari IC74682 yang dapat diatur sesuaidengan kondisi logika bus alamat yang ditentukan,yaitu pada posisi alamat 260H263H. Untuk memilih alamat260-263 kondisi Al clan AO adalah xx clan diatur melalui perangkat lunak. Kondisi logic tersebut akan mengaktifkan chip select dari IC D8255C-2 untuk gerakan 2 motor stepper melalui PAO-PA7 clan PBO-PB3 digunakansebagaimasukanpencacahD8253C-2. Alamat 260-263 dibaca oleh personal komputer dengan menggunakan program Turbo Basic.
~II Pencacah 8253
Pulsa
Gambar 1. PerancanganSistemOtomatisasiPencacahsampe//ingkungan.
Tabell. Sistempemi/ihana/amatkartu interface.
Prosiding Pertemuan dan Presentasi IImiah Penelitian Dasar IImu Pengetahuan dan Teknologl Nuklir P3TM-BATAN Yogyakarta, 7 -8 Agustus 2001
ISSN 0216 -3128
222
Subari Santoso,dkk.
(;ambar 2. Susunanrangkaian pencacahdon penggerak motor stepper.
ANALISA DATA DAN PErvmAHASAN Percobaan yang dilakukan adalah menguji kestabilan sistem pencacahIC 8253 dan ketepatan sudut penempatan sampel oleh gerakan motor
Tabel2. PengujianSistemPencacah:~Cacah rata-ratat = 10menit No
stepper.
PengujianPencacahIC 8253. Percobaan y.mg dilakukan menggunakan sumber frequensiKenwood FG 273 ""tuk menguji kestabilan sistem pencacahD8253C-2. Percobaan kalibrasi sistem tersebut dilakukan dengan cara memberi pulsa masukan dengan frequensi0.1 -1 Hz (mendekati cacah sebenarnya)clanwaktu cacah 10 menit clanfrequensi2 Hz denganwaktu cacah 1 sid 60 detik sebagai uji sistem pencacah clan didapatkan data pada tabel 2 clan grafik pada gambar 3
I
I
Cacah H~il Freq.FG (Hz) seharusnyacatah 0.1
60
58
2. 3. 4.
0.2
120
121
0.3
180
178
0.4
240
235
5.
0.5
300
298
6. 7.
0.6
360
354
0.7
420
416
8.
0.8
480
481
9.
0.9
540
536
10
1.0
600
598
-
Prosldlng
Pertemuan dan Presentasilimiah Penelltlan Dasar IImu Pengetahuan P3TM-BATAN Yogyakarta, 7 -8 Agustus 2001
dan Teknologl
Nukllr
q" ~
-.
C""M
VAn{] dih
ilk..n
"\~
# ..# ~~ .# '1-~
...o:f" t) 0
0
y-~
..."'
0
0
'
-~.
0
0
.OS'
0
-.;..
'
.t"
C?$
MaDUk.n fr..q.(Hz) Gambar3. Grafik linieritas sistem pencacahD8253C-2. Total data = 10, nilai min. = 58, nilai max. = 598, KoefT. korelasi = 0.9997
Cacah seharus
Faktor kesalahan
L
nva
(%)
~
50
2
2 2
3
2
50
yang diuji adalah pengamatan sel~g waktu pergantian sampel terlihat pada tabel 4 dan grafik pada gambar 5 serta pengamatanketepatanposisi sampel terhadap masukan yang diberikan terlihat pada tabel 5 dan grafik gambar 6. Dari tabel tsb. terlihat bahwa hubungan antara posisi yang diinginkan dan posisi sudut yang sebenarnya adalah linear yang berarti bahwa sudut yang sebenarnya tidak terlalu berbeda dengan sudut yang diinginkan.
2 2
2
2
0 0
Tabel4. Pengamatan selangwaktupergantian sampel.
Tabel3. PengujianSistemPencacah. Pengujianpencacahdenganfrekuensi2 Hz. rlo
I 1
Frek.
Waktu
Frek. FG (Hz) -~
1. 2.
1
3.
4. 5. 1. 2. 3.
2
20
41
40 40
5. 40
2
2. 3. 4. 5.
1. 2. 3. 4.
~ Cacah
39 41 I
4.
1.
I, Hasil
Waktu Hasil Cacah I Cacah
2
60
82 80 80 80 84 119 120
121 120
5.
122
Faktor
"
0
40 40 40
2.5
40
0 0
-No
2.5 2.5
40 80 80 80 80 80 120 120 120 120 120
2.5 0 0 0 5 0.83 0
0.83
kearah untuk
Prosldlng
horisontal pergantian
(%)
1.9 3.78 5.64 7.56
0 0.53 1.05 0.53
5.I
9.49
0.15
6.
11.40 13.31 15.32 17.16 19,10
0 0.08 0.79 9.35 0.53
3. 4.
I
7. 8.
9. 10.
0
1.67
digerakkan sampel.
Faktor" I Kesalahan
(del)
2.
PengujianMotor Stepper. stepper
Hasil I pengamatan
1.
yang stabil).
Gerakan
Secara'
Teori (del)
Oari hasil kalibrasi tersebut terlihat adanya sedikit penyimpangan hasil cacah, untuk frequensi pulsa masukan 2Hz dicacah selama 1-60 detik. Hal tersebut dikarenakan dalam mengeset frequensi pulsa masukan tidak tepat sedikit ada pergeseran dalam memutar tombol saat mengeset frequensi pulsa masukan (suI it mendapatkan pulsa masukan
motor
.Waktu
oleh
Tanggapan
Tabel5. Pengamatan KetepatanPosisisampe/. Penampang
I'osisi Secara
ke.
Teori (der)
Posisi "Mil
Faktor
Pengarnatan
Kesalahan
(der)
(%)
I.
36.5
1.34
2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.
71.5 109 144.5 180.5 217 252.5 288.5 325 360
0.69 0.93 0.35 0.28 0.46 0.2 0.17 0.31 0
Pertemuan dan Presentasilimiah Penelltlan Daaar IImu Pengetahuan P3TM-BATAN '\'ogyakarta, 7 .8 Agustus2001
cjan Teknologl
Nukllr
-
224
ISSN 0216 -3128
Ha"il
Subar;Santoso,dkk.
G~~ahan
..f
~ ~ -,p
~ ">(7
~
?'o
\."aktu cacah
<9(;)
(det)
Gambar4. Grafik linieritas sistem pencacahD8253C-2.
-
~I_"'~..'.,
'
W.~I..LI' Yl'lr'l(! ("Jit),~;\il""~(1
",f, 1G
~(I
,,12 ..(1 13
CI
~aktor ,.
.,?
.?
~
II'
~
P"ru;,rlli"rl
";'I"I",j
kesalahan
..oS'
Q
-
"0
I.."
Gambar 5. Graftk hubungan antara ketepatan se/ang waktu pergantian penampang sampe/ secara teori don praktek. Jum/ah data 10, ni/ai terendah = 1.9, ni/ai tertinggi = 19.1,koeftsienkore/asi r = 0.9999.
..~
111"lill",r'U'Jjil"1
oPq,
""0 )"~ t'engamatan
0
"'Posisisec3l"3teori )"
der ;0
1
-PosisiH3Sil ~
d' HC1Sil :oecara
der '"
~3ktorkes313h3n"-.l ...e
Q
)"0
teori
Gambar 6.. Grafik hubunganantara ketepatanpenampang sampe/secara teori don praktek. Jum/ah data 10, ni/ai terendah = 36.5, ni/ai tertinggi = 360, koeflSienkore/asi r = 0.9999. -
KESIMPULAN Berdasarkan dari hasil pengujian, clan pengolahan data dapat diambil kesimpulan sebagaiberikut :
Prosldlng
I. Telah dilakukan rancangbangunsistem otomatis pencacahsampel radioaktivitas lingkungan dan pengaturan secara otomatis denganmaksimum 10 sampel, sehingga meningkatkan efisiensi kerja didukung perangkatlunak untuk memudahkansistemoperasional.
Pertemuan dan Presentasilimiah Penelltlan Dasar IImu Pengetahuan P3TM-BATAN Yogyakarta, 7 -8 Agustus 2001
dart Teknologl
Nukllr
ISSN 0216 -3128
Subari Santoso,dkk.
2. Pengujian terhadap pembacaan pencacah menggunakanPIT 8253adalahlinear dan stabil sedangkanpengujian selang waktu dan posisi sampel yang dibentuk oleh motor stepper masing-masing berjarak 360 mempunyai nilai koefisien korelasir = 0,999. 3. Sistem yang dibuat masih perlu peningkatan dalam hal pembuatan sistem mekanik pemegang detektor dan diharapkan dapat menggantikan sistem sebelumnya diganti dengan sistem otomatis yang lebih baik dari pada sistemsecaramanual.
DAFfAR PUSTAKA
225
TANYAJAWAB Setyadi -Apakah penelitian ini dapatpula dimanfaatkan untuk keperluan lain seperti RIA ( Radio Imuno Assay) -Apakah jumlah sampel yang akandicacah bias ditingkatkanjumlahnya.
SubariSantoso
2. Technical Associatee,Manual Of Operations Automatic Recycling ScalerFS-8 Series.
-Penelitian yang dilakukan adalah mencacah suatu sampel zat radioaktif dari sampel lingkungan sedangkanRIA mempunyaiprinsip kerja yang hampir sarna sehingga sistem ini dapat digunakan tinggal penyesuaian sistem mekanikdan perangkat lunaknya.
3. SUBARl SANTOSO, dkk., PembuatanSistem Kontrol Alir.m Eluen Pacta Proses PengendapanBertingkat Menggunakan IBMPC, Prosiding Pertemuan Ilmiah XV HFI Jateng& DIY, Semarang31-8-1996.
-Jumlah sampel dapat ditingkatkQn sampai dengan 100 buah dengan sudut perpindahan 3.60 atau jumlah sampel sebanyak 50 buah dengan sudut perpindahan (melingkar) 7.20 atau menyesuaikankebutuhan pemakai alar
I. WIE, YAP, IR., Turbo Basic dan Aplikasinya, Andi Offset, Yogyakarta, 1994
4. SUBARI SANTOSO, RancangbangunEluiter dan Sistem Kendali Konduktometer, PresentasiIlmiah 16 Desember1996. 5. LEWIS C. EGGEBRECHT, "Interfacing to the IBM Personal Computer" Howard W. Sams & Co. Inc. Second Edition, Fifth Printing, Sams,Indiana 46032 USA, 1992. 6. IAEA, Interfacing in Nuclear Experiment Part 2 Basic Experriment, IAEA, Chiang May University, 7. SOEPONO SOEPARLAN. "Pengantar Mikroprsesor 8086/8088, 80186, 80286, 80386dan 80486
Prosldlng
(user). Darsono -Apa yang anda maksud " sistem otomatisasi " pada sistemyang anda buat,jelaskan ! Subari Santoso -Sistem yang kami buat dapat mencacahmax. 10 sampel yang disediakan oleh user dengan waktu cacah tertentu (input user) bergantian secara otomatis. Otomatis da/am hal ini adalah pergerakan vertikal naik mendekatkan sampel kedetektorGM, mencacah,menyimpan hasilnya, menurunkan sampel, bergerak hirisontal mengganti sampel berikutnya untuk analisa seperti sampelsebelumnya.
P'3rtemuan dan Presentasl IImlah Penelltlan Dasar IImu Pengetahuan P3TM-BATAN Yogyakarta, 7 -8 Agustus 2001
dan Teknologl
Nukllr
