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
AbstrakAlat 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
sebuahpencacah PIT 8253, sedang pengalamatandilakukanmenggunakan
"decoder" 74LS139 dan 74LS138. Sedangkan untuk mengatur HV digunakan DAC7524. Selainkartu 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
besarnya tegangan, arus, daya, juga kecepatan pengolahannya.
Antarmuka digunakan untuk dialog antara prosesor dengan peralatan periperal. Jika prosesor akan membaca atau memberikan data dari/ke periferal , maka antarmuka harus diaktifkan. Hal ini dilakukan dengan melalui sebuah alamat.
Antarmuka membutuhkan logika "decode", yang jika alamatnya ada pada bus alamat akan menimbulkan sinyal untuk pengaktifan komponen-komponennya dan untuk mengendalikan pertukaran data. Pengaktifan komponen-komponen antarmuka terjadi melalui sinyal "chip select".
Rangkain Kartu antarmuka yang dibuat terdiri dari dua buah pro 8255 dan sebuah PIT 8253. Adapun fungsi 8255 sebagai komponen I/O general purpose untuk antarmuka peralatan periperal ke bus sistem mikrokomputer. PIT 8253 merupakan bagian pencacahan yang memiliki tiga buah pencacah 16 bit yang saling bebas, dengan laju hitung sampai 2 MHz. Setiap port 8255 dapat bekerja sebagai port keluaran maupun sebagai port masukan. Fungsinya masing-masing ditentukan dengan memberikan kala kendali melalui bus data di komponen logika pengendalian. Sistem pengalamatan yang digunakan
pada
rangkaian Kartu antarmuka menggunakan decoder 74LS 139 dan 74LS138. Untuk konversi data dari masukan digital menjadi keluaran analog, digunakan DAC. Adapun DAC yang digunakan adalah DAC 7524. DAC ini digunakan untuk pengaturan jendela dari sinyal dan untuk pengaturan HV.Sebelum dapat dioperasikan, PIT 8253 harus diinisialisasikan terlebih dahulu. Inisialisasi dilakukan oleh CPU dengan cara mengirimkan kala kendali
(control word) pada
register "control word". Kata kendali mendefinisikan modus kerja, pencacah, urutanpemberian
nilai, urutan pembacaan dan jenis pencacah. Setelah inisialisasi, 8253 siap melaksanakan operasi yang dikehendaki. Mula-mula pencacah diberi nilai awalFFFF
H melalui perangkat lunak. Nilai cacahan akan berkurang satu setiap "trailing edge" dari masukan "clock". Hasil pencacahan disimpan pada buffer data.PPI 8255 memiliki "data bus buffer" berupa saluran
dua arah
delapan bit yang digunakan untuk menghubungkan 8255 dengan saluran data sistem mikrokomputer. PPI 8255 juga mempunyai kendali "read/write" yang mempunyai blok berfungsi untuk mengatur semua operasi pengiriman dan penerimaandata.
Semua blok dalam PPI dihubungkan dengan internal data bus, dan melalui bus data internal inilah data dikirim dan diterima 8255. PPI 8255 terdiri dari 24 saluran input/output yang dibagi menjadi dua group masing-masing 12 saluran. Pada rangkaian Kartu antarmuka ini digunakan Modus 0 , dimana pada modus ini satu grup 12 saluran diprogram menjadi saluran input/output yang terdiri dari tiga kelompok empat saluran.Kontrol Motor Relay
LJ
Interface Counting Alpha Beta Alpha+Beta~..
Komputer
-~---Power OB25 OB25 LB-5100 HV OB~5 P er OB25 Alpha+Beta Guard Alpha BetaGambar Blok Diagram Alat Tennelec dan Interface
--~
~--~---57
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kegiatan yang dilakukan dalam pembuatan Kartu antarmuka meliputi tahap persiapan alai, mempelajari teori alai yang akan di refurbishing, membuat disain rangkaian Kartu antarmuka dan membuat perangkat lunak untuk menghitung cacahan dan menggerakkan sampel, serta instalasi Kartu antarmuka.
Sebelum disain rangkaian skematik dibuat, dilakukan beberapa uji coba dengan menggunakan prototipe kartu antarmuka. Pertama menggunakan prototipe kartu antarmuka untuk menjalankaan program menggerakkan "sample changer" menggunakan bahasa pemrograman Power Basic dan Visual Basic. Kedua menggunakan prototipe Kartu antarmuka untuk mencoba program pencacah Pencacah dioperasikan dengan modus 4, sehingga untuk memulai pencacahan "gate" harus diberi nilai "1". Langkah selanjutnya dibuat disain rangkain skematik dan pembuatan PCBnya. Tahap terakhir dilakukan instalasi Kartu antarmuka. Adapun Kartu antarmuka yanq dihasilkan dan Peranqkat lunak yanq dibuat diielaskan sebaqai berikut : a) Bagian -bagian
antarmuka yang dibuat :
dari Kartu
Rangkaian Kartu antarmuka terdiri dari dua buah Pia 8255 serta sebuah PIT 8253
Port A 8255 (U26) digunakan untuk LLD Beta
Port B 8255 (U26) digunakan untuk window delta E dari Beta
Port C 8255 (U26) untuk gate buka /tutup counter 8253 (U25)
Port A 8255 (U38) digunakan untuk baca nomor sampel
Port B 8255 (U38) digunakan untuk baca kondisi : Dead Time, Gas, Slide In, Slide Out, Receive Stack, SS Read dan Stack Index.
Port C 8255 (U38) digunakan sebagai cadangan untuk keperluan lain.
(U25) digunakan sebagai pencacah , terdiri dari tiga buah counter untuk : cacah Alpha, Cacah Beta dan cacah Alpha + Beta.
74LS138 digunakan untuk pengendalian 2 buah motor menggunakan beberapa buah relay, yang bekerja secara terprogram. Decoder digunakan untuk pengalamatan Interface yaitu dari ala mat 240 - 24F, dengan rincian berikut :
.
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-5100 mempunyai bagian mekanik yang digunakan untuk menggerakkan "sample changer", terdiri dari dua buah motor dan beberapa relay. Pengendalian relay dapat dioperasikan melalui komputer untuk mengatur gerakan "sample changer". Gerakan "sample changer" terse but meliputi gerak ke kiri, ke kanan, keluar dan masuk. Pengoperasiannya menggunakan perangkat lunak dengan bahasa pemrograman Visual Basic 6. Mula-mula dilakukan inisialisasi port 8255 dan pemberian alamat pada ketiga portnya. Kemudian dilakukan pembacaan dari nomor sampel. Untuk perintah menggerakkan sampel menggunakan empat tombol "command button" dengan label "keluar", "masuk", "kiri" dan "kanan".
2. Perangkat lunak untuk melakukan pencacahan
Proses pencacahan sampel dilakukan menggunakan perangkat lunak dengan bahasa pemrograman Visual Basic 6. Mula-mula dilakukan inisialisasi PPI 8255 dan PIT 8253.
Ketiga pencacah mula-mula diberi nilai awal (diisi penuh) baik untuk LSB dan MSB. Setelah itu ditentukan lama waktu pencacahan. Proses pencacahan dilakukan dengan cara perintah buka/tutup "gate" untuk memulai dan mengakhiri pencacahan. Nilai hasil pencacahan disimpan pada suatu variabel yaitu untuk counterO, counter1 dan counter2.
Cara Keria alai adalah berikut:
sebagai
a.) Pencarian Plateau 1. Plateau Beta
.
Menggunakan sumter Beta.
Sumter Beta dimasukkan dalamdetektor
.
Tegangan HV diatur dari 950 volt sampai 1850 volt dengan kenaikan tiap 60 volt.
Lakukan pencacahan untuk tiap kenaikan tegangan HV selama selang waktu tertentu.
Dari gambar kurva Plateau Beta dapat ditentukan tegangan operasi.
Gambar kurva Plateau untuk Betadilampirkan
2. Plateau Alpha
.
Menggunakan sumter Alpha.
Sumter Alpha dimasukkan dalamdetektor
.
Tegangan HV diatur dari 300 volt sampai 1850 volt dengan kenaikan tiap 100 volt.
Lakukan pencacahan untuk tiap kenaikan tegangan HV selama selang waktu tertentu.
Dari gambar kurva Plateau Alpha dapat ditentukan tegangan operasi.
Gambar kurva Plateau untukAlpha dilampirkan
b.) Untuk pengukuran sampel :
.
Mula-mula baca nomor sampelSampel digeser ke kiri sampai posisi didepan mulut detektor
.
Sampel digerakkan masuk ke dalam tempat detektor.
Dilakukan pencacahan sampel sesuai waktu yang telah ditentukan.
Setelah selesai pencacahan sampel dikeluarkan dari tempat detektor.
Sampel digeser ke kiri ke tempatpenampungan sampel
.
Lalu dilakukan pembacaan nomor sampel berikutnya.
Proses dilakukan sampai semua sampel selesai dicacah, yaitu dengan dikirimkannya sampel penutupKESIMPULAN
.
Telah dibuat rangkaian kartu Antarmuka dengan tujuan agar pengoperasian alai TennelecLB-5100
dapat dilakukan melalui komputer.
Untuk menggerakkan sample changer dan melakukan pencacahan, dibuat perangkat lunak dengan menggunakan bahasa pemrograman Visual Basic 6.0.DAFT AR PUST AKA
1. TENNELEC, "Introduction to Tennelec Low Background Counting Systems", Tennelec lnG, OAK Ridge, USA.
TENNELEC, " Instruction Manual LB-5100 Low Background Counting Systems", Tennelec lnG, OAK Ridge, USA
J.P.M. Steeman, "Data Sheet Book", PT Elex Media Komputindo, Kelompok Gramedia-Jakarta
2.
3.
Halaman 59
