DENGAN MENGGUNAKAN PENCACAH GEIGER-MULLER
BERBASIS PC
Skripsi
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Pendidikan
Program Studi Pendidikan Fisika
Oleh:
Ervan Erry Pramesta
NIM. 031424007
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2007
SISTEM PENGAMATAN RADIASI
DENGAN MENGGUNAKAN PENCACAH GEIGER-MULLER
BERBASIS PC
Skripsi
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Pendidikan
Program Studi Pendidikan Fisika
Oleh:
Ervan Erry Pramesta
NIM. 031424007
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA
JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2007
iv
Kegagalan adalah keberhasilan yang tertunda
Walaupun itu hanyalah impian
Akan tetapi segala sesuatu adalah mungkin
Jika kita mempunyai semangat dan percaya
Maka musjizat akan terjadi
Segala Sesuatu Tanpa Perbuatan Adalah Percuma
Karya sederhana ini kupersembahkan untuk:
Bapak dan Ibukku,
Adikku,,
Rekan- rekan P.Fis.
vi
Sistem Pengamatan Radiasi
Dengan Menggunakan Pencacah Geiger-Muller
Berbasis PC
ERVAN ERRY PRAMESTA 031424007
Abstrak
Secara objektif proyek ini adalah proyek untuk mendaesain dan mengembangkan perangkat pribadi yang mampu mengukur tingkat radiasi dalam lingkungan atau sumber radiasi di laboratorium. Perangkat ini akan mempunyai kemampuan untuk memberi sinyal kepada penggunanya dalam cakupan pengukuran radiasi dan memberi informasi tentang karakteristik radiasi dan Geiger-Muller. Dengan menggunakan perangkat ini pengguna akan mampu untuk mengetahui berapa banyak radiasi yang terukur dalam beberapa waktu. Perangkat ini akan berguna untuk orang-orang uang bekerja pada lingkungan berbahaya, yang dimungkinkan kedapatan tingkat yang tidak normal dari radiasi yang tinggi. Perangkat akan mendeteksi partikel radiasi melalui Geiger-Muller. Kemudian data dari Geiger-Muller akan diproses di PC dan akan ditampilkan di monitor.
Dalam perangkat ini peneliti menggunakan mikrokontroller PIC16F84 untuk menghitung data dari Geiger-Muller. Kemudian, untuk mengirim data ke PC digunakan Rs232. Data dari mikrokontroller akan diproses di PC menggunakan Visual Basic 6.0 dan disimpan dalam basis data Access.
vii
Radiation Monitoring System
Using Geiger-Muller Counter
PC Base
ERVAN ERRY PRAMESTA
031424007
Abstract
The objective of this project is to design and develop a personal device able to measure radiation levels in the environment or radiation source in the laboratory. This device will have the ability to alert the user in the case of exposure to high levels of radiation and give information about characteristic of radiation and Geiger-Muller. Using this device the user will be able to know how
much radiation he has been exposed to in a certain period of time. This device would be useful to people working or living in dangerous environments where the possibility of exposure to abnormal levels of radiation is elevated. The device will detect the radiation particles using a Geiger-Muller tube. Next data from Geiger-Muller will processed in PC, and will be showed in Monitor.
In this device, researcher uses microcontroller PIC16F84 to count data from Geiger-Muller. Next, to sending data, will uses Rs232. Data from microcontroller will be processing in the PC using Visual Basic 6.0 and be saving in Access database.
viii
Kata Pengantar
Puji dan syukur kepada Tuhan Yesus kristus, dimana atas kasih dan
rahmatnya penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “ Sistem Pengamatan
Radiasi Dengan Menggunakan Pencacah Geiger-Muller Berbasis PC ” dengan baik.
Skripsi ini ditulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana
Pendidikan, Program Studi Pendidikan Fisika.
Penulis menyadari penelitian dan penulisan skripsi ini dapat terselesaikan
dengan baik karena bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan
terima kasih kepada:
1.
Bapak Djoko Untoro Suwarno, S.Si., M.T, selaku dosen pembimbing yang selalu
memberi bimbingan dan arahan kepada penulis sehingga skripsi ini dapat
terselesaikan dengan baik.
2.
Bapak Drs. Domi Saverinus, M.Si, selaku dosen dan kepala jurusan yang selalu
memberi dorongan mental kepada penulis untuk menyelesaikan skripsi dengan
baik.
3.
Bapak A. Atmadi dan Bapak T. Sarkim selaku dosen penguji, penulis berterima
kasih atas segala bimbimbingan dan saran untuk terselesainya dan
penyempurnaan skripsi ini.
4.
Para Dosen Pendidikan Fisika, Universitas Sanata Dharma, atas segala ilmu yang
telah diberikan selama kuliah, terima kasih.
5.
Pak Narjo, Pak Sugeng, Mas Agus atas segala bentuanya.
6.
Bapak dan Ibu, atas segala dukungan mental dan dana, maaf telah menghabiskan
banyak dana dan waktu yang lama.
7.
Adikku Dedy, atas segala dukungannya.
8.
Cicilia Winarti, terima kasih atas segala dukungan dan bantuanya selama ini.
9.
Pak Rohandi, hampir saya lupa, atas dorongan mentalnya saya masih di
ix
10.
Temanku di kost Green House: Juni (jo), Eli, Lusi ndut, Nita, Prapti, Eni, Endar
atas segala dukungan dan bantuanya.
11.
Teman-temanku Pendidikan Fisika angkatan 2003, atas kebersamaanya selama ini
ayo semangat.
12.
Romo Emil, Romo Very, Romo Dion atas nasehat dan doanya.
13.
Segala pihak yang tidak dapat disebut satu-persatu, atas dukungannya dan
berbagai bantuanya.
Penulis menyadari masih terdapat kekurangan dalam skripsi ini. Akhir kata,
semoga skrpsi ini dapat berguna bagi pembaca sekalian.
Yogyakarta , 26 November 2003
x
HALAMAN JUDUL………i
HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING………..ii
HALAMAN PENGESAHAN………iii
HALAMAN PERSEMBAHAN……….iv
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA……….v
ABSTRAK………..…vi
ABSTRACT………...vii
KATA PENGANTAR………..viii
DAFTAR ISI………....x
DAFTAR GAMBAR………xiii
DAFTAR TABEL………..xv
DAFTAR LAMPIRAN………...……..…………xvi
BAB I. PENDAHULUAN...1
A. Judul...1
B. Latar Belakang Masalah...1
C. Rumusan Masalah...2
D. Pembatasan Masalah...3
E. Tujuan...3
F. Manfaat...4
G. Metode Pengumpulan Data...4
H. Sistematika Penulisan...5
BAB II. DASAR TEORI...7
A. Radiasi Alam...7
B. Peluruhan Alfa...9
C. Peluruhan Beta...9
D. Peluruhan Gama...11
E. Detektor...11
F. Detektor Scintillator ( Scintillation Detektor )...11
xi
J. Pengertian Pulsa ...,,,...15
K. Sistem Pengamatan Radiasi Dengan Menggunakan Pencacah Geiger-
Muller berbasis PC...15
1.
Mikrokontroller PIC16F84...16
2.
Penganda Tegangan...21
a.
Traformator Step Up...21
b.
Kapasitor Yang Dikombinasikan Dengan Dioda Se-
cara Bersilangan...22
3.
Digitalisasi Pulsa...23
4.
Komunikasi Serial...23
BAB III. PERANCANGAN PENELITIAN...24
A.
Perancangan Perngkat keras...24
1.
Rangkaian Penguat Tegangan...25
2.
Rangkaian Pengubah Pulsa Geiger-Muller (pulsa analog) menjadi
Pulsa Digital...27
3.
Rangkaian Komunikasi Serial Antara PIC16F84 Dengan Rs232...28
B.
Perancangan Perangkat Lunak (Program atau Software)...29
1.
Perancangan Program (Software) Untuk Mikrokontroller...29
2.
Perancangan Program (Software) untuk PC...30
BAB IV. IMPLEMENTASI DAN ANALISA...34
A.
Perangkat Keras...34
1.
Penggantian Baterai Dengan Power Supply...34
2.
Pemasangan Zenner Dioda...35
B.
Perangkat Lunak (Program Atau Software)...37
1.
Program Untuk Mikrokontroller...38
2.
Program Untuk PC...38
a.
Bagian Untuk Menerima Data Atau Informasi Dari Mikrokontroller.38
1)
Listing Pada Form Load Program...39
xii
2)
Membuat Tabel Untuk Menyimpan Data Pada Microsoft
Access...42
3)
Membuat Koneksi Data Source Untuk PC supaya Program
Dapat Berinteraksi Dengan Database...44
4)
Perintah Untuk Mengirimkan Data Ke Database
Microsoft Access...47
5)
Perintah Untuk Menampilkan Data Dari Database
Ke Program Vb...48
a)
Set Adodc Untuk Data Tabel Atau Grid...48
b)
Set Adodc Untuk Data Tabel Atau Grafik...49
C.
Analisa Data...51
1.
Jika Alat Atau Perangkat Sistem Pengamatan Radiasi Tidak
Diberikan Input Geiger-Muller...51
2.
Jika Alat Atau Perangkat Sistem Pengamatan Radiasi Diberikan
Input Geiger Muller...52
3.
Membandingkan Dengan Data Manual...52
a.
Data Manual Menggunakan Alat Lab...53
b.
Data Perangkat Sistem Pengamatan Radiasi...54
BAB V. PENUTUP...56
A.
Kesimpulan...56
B.
Saran... .57
DAFTAR PUSTAKA...59
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Grafik karakteristik Geiger Muller...7
Gambar 2.2 Mikrokontroler PIC16F84...10
Gambar 2.3 Arsitektur mikrokontroler PIC16F84...13
Gambar 2.4 Transformator...15
Gambar 2.5. Rangkaian pengganda Tegangan...16
Gambar 2.6. IC4049...17
Gambar 2.7. Db9...17
Gambar.3.1.Blok diagram Sistem Pengamatan Radiasi Dengan Menggunakan Penca-
cah Geiger-Muller Berbasis PC...24
Gambar.3.2.Rangkaian Penguat Tegangan...26
Gambar.3.3. Rangkaian Pengubah pulsa GM menjadi Pulsa Digital...27
Gambar.3.4. Rangkaian komunikasi serial antara PIC16F84 dengan Rs232...28
Gambar.3.5. Diagram Alir Program Mikrokontroller...30
Gambar.3.6. Diagram Alir Program Untuk PC...31
Gambar.3.7. Pola program sistem pengamatan radiasi Untuk PC...32
Gambar.3.8. Blok Diagram Proses Dalam Program Untuk PC...33
Gambar.4.1. Rangkaian Skematik Dalam Pemasangan Zn Dioda...35
Gambar.4.2. Tranformator...36
Gambar.4.3. Rangkaian Skematik Penguat Tegangan...37
Gambar.4.4. Kotak Dialog Microsoft Access...41
Gambar.4.5. Kotak Dialog File New Database...41
Gambar.4.6. Kotak Dialog Database...42
Gambar.4.7. Kotak Dialog Tabel...43
Gambar.4.8. Kotak Dialog Tabel...43
Gambar.4.9. Kotak Dialog Administrative Tool...44
xiv
Gambar.4.11. Kotak Dialog Create New Data Source...45
Gambar.4.12. Kotak Dialog ODBC Microsoft Access Setup...46
Gambar.4.13. Kotak Dialog Select Database.46
Gambar.4.14.Form...48
Gambar.4.15.Form...49
Gambar.4.16.Program Beserta Contoh Data...50
Gambar.4.17.Data jika tidak diberi input Geiger-Muller...51
Gambar.4.18.Data jika diberi input Geiger-Muller...52
Gambar.4.19.Grafik karakteristik Geiger-muller...53
Gambar.4.20.Grafik data manual menggunakan alat lab...53
xv
DAFTAR TABEL
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
L1.SKEMATIK RANGKAIAN ………62
L2.DATA CACAH DENGAN WAKTU ………..63
L3.DATA CACAH DENGAN JARAK……… 71
L4.DATA CACAH DENGAN INTENSITAS ………..76
L5.DATA CACAH DENGAN SERAPAN BENDA……….80
L6.PROGRAM UTAMA VB ………83
L7.LISTING PROGRAM COUNTER………...89
L8.HEX PROGRAM COUNTER ……….94
BAB I
PENDAHULUAN
A. Judul
Sistem Pengamatan Radiasi Dengan Menggunakan Pencacah
Geiger-Muller Berbasis PC.
B. Latar Belakang Masalah
Sebelum menguraikan lebih jauh tentang radiasi dalam pemanfaatan iptek,
lebih dulu akan diinformasikan mengenai paparan radiasi yang diterima oleh
manusia dari alam. Manusia di bumi tidak dapat menghindarkan diri dari
penerimaan paparan radiasi alami yang berasal dari radionuklida primordial dan
kosmogenik, atau tidak bisa terhindar dari radiasi, mulai dari radiasi yang berasal
dari lingkungan sekitar (batuan atau udara yang mengandung zat radioaktif alam)
atau dari radiasi kosmik. Radionuklida alami ini terdapat dalam berbagai
komponen lingkungan hidup dan mempunyai potensi memberikan radiasi secara
eksternal dan internal.
Tingkat radiasi yang membahayakan manusia bertingkat-tingkat,
bergantung kepada jenis radiasi, apakah radiasi oleh sinar alfa, beta, gamma atau
sinar-X, dan juga bergantung kepada besarnya radiasi itu sendiri.
Dengan pengetahuan di atas, maka perlu adanya pemahaman lebih lanjut
lembaga penelitian. Dari sinilah timbul berbagai pertanyaan, bagaimana
mengamati radiasi secara efektif dan efisien, baik dari segi anggaran, kemampuan
alat, kemudahan dalam menggunakan alat, efisiensi dari data yang dihasilkan
cukup tinggi sehingga dapat digunakan untuk menggambarkan tingkat radiasi
yang ada.
Penelitian ini akan didesain alat yang mampu mengukur radiasi dalam
periode tertentu, yang dapat digunakan dalam mengajarkan radiasi yang mudah
diterima oleh pelajar untuk keperluan pendidikan bila diperlukan, maupun untuk
keperluan penelitian suatu lingkungan, dengan menggunakan Geiger-Muller
berbasis PC (Dalam hal ini dipilih detektor Geiger-Muller, karena Geiger-Muller
adalah suatu detektor yang mampu mengukur radiasi beta, alfa dengan baik
secara sederhana, dan mengukur sinar gama secara tidak langsung).
C. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah yang telah dikemukakan di atas,
muncul pertanyaan-pertanyaan atau masalah-masalah yang lebih spesifik,
diantaranya adalah :
1. Bagaimana mengamati radiasi dengan menggunakan detektor
Geiger-Muller berbasis PC untuk keperluan pendidikan?.
2. Bagaimana mengamati radiasi suatu lingkungan menggunakan detektor
Geiger-Muller berbasis PC?.
3. Bagaimana mengamati suatu lingkungan yang memiliki radiasi yang kuat,
D. Pembatasan Masalah
Untuk mengantisipasi berbagai kemungkinan yang tidak relevan dengan
pokok bahasan, maka perlu adanya pembatasan masalah, agar sesuatunya tidak
menyimpang dari masalah yang ditetapkan. Dalam hal ini penggunaan Sistem
Pengamatan RadiasiGeiger-Muller berbasis PC untuk keperluan pendidikan,
hanya dibatasi untuk pembelajaran pencacahan zat radioaktif sebagai fungsi
waktu, pencacahan dari beberapa zat radioaktif dengan intensitas yang
berbeda-beda, pencacahan zat radioaktif sebagai fungsi jarak, pengukuran serapan radiasi
oleh benda. Sedangkan untuk keperluan penelitian, Geiger-Muller berbasis PC
digunakan sebagai alat untuk memonitor radiasi suatu lingkungan. Dalam hal ini
Geiger-Muller berbasis PC dapat diartikan sebagai banyaknya cacah radiasi yang
diterima detektor Geiger-Muller yang kemudian ditampilkan monitor dengan
bantuan pada PC.
E. Tujuan
Berdasarkan masalah yang telah dirumuskan di atas, maka penelitian ini
bertujuan untuk :
1. Memberikan sarana belajar untuk keperluan pendidikan yang berkaitan
dengan Geiger-Muller dan radiasi.
2. Memberikan sarana penelitian untuk memantau besar kecilnya tingkat
F. Manfaat
Manfaat yang dapat dicapai dari penelitian ini, antara lain:
1. Bagi pelajar, dapat mengerti mengenai detektor Geiger-Muller, dapat
mengetahui sifat-sifat radiasi, dan mengetahui serapan radiasi oleh
logam dengan tebal yang berbeda.
2. Bagi peneliti, dapat memantau besar kecilnya tingkat radiasi di suatu
lingkungan.
3. Bagi masyarakat, dapat digunakan untuk dapat memantau besar
kecilnya tingkat radiasi di lingkungannya untuk keperluan kesehatan.
4. Bagi industri, dapat memantau besar kecilnya tingkat radiasi limbah
buangan industri apakah aman jika suatu saat dibuang ke lingkungan.
G. Metode Pengumpulan Data
Penulisan laporan ini dijadikan beberapa metode pengumpulan data yaitu :
1. Studi Pustaka
Dalam hal ini pengumpulan data dilakukan dengan membaca dan
mempelajari beberapa literatur atau buku tentang PIC16F84, datasheet
komponen yang digunakan dan literatur lain yang diperoleh dari
internet serta majalah-majalah elektronik yang menunjang serta
berhubungan dengan alat dan pemrograman yang dibuat.
Dan dengan membaca buku-buku yang berkaitan dengan Visual Basic
6.0 . Hal ini dikarenakan data akan diolah oleh PC dengan bantuan visual
2. Pembuatan Program
Dalam hal ini materi tugas akhir diterjemahkan dalam bahasa
pemrograman mikrokontroler, sehingga mampu didemontrasikan dalam
sistem alat ukur. Dan juga dalam bahasa pemograman Visual Basic 6.0
sehinga mampu ditampilkan oleh PC di monitor.
H. Sistematika Penulisan
Penulisan laporan tugas akhir ini akan disusun dengan sistematika sebagai
berikut:
BAB I. PENDAHULUAN
Pada bab ini berisi latar belakang masalah, maksud dan tujuan
tugas akhir, pembatasan masalah, manfaat penelitian, metodologi penelitian
dan sistematika penulisan laporan.
BAB II. DASAR TEORI
Pada bab ini berisi tentang teori dari sisi fisika dari radiasi
sinar alfa, beta, gama, dan keterangan singkat mengenai bagaimana kerja
Geiger-Muller dan juga beberapa komponen yang digunakan dalam
pembuatan alat untuk menerima cacah dari Geiger-Muller, dan bagaimana
cara menampilkan data informasi dari Geiger-Muller ke PC.
BAB III. PERANCANGAN PENELITIAN
Pada bab ini berisi tentang penjelasan perancangan alat Interface dari
BAB IV. IMPLEMENTASI DAN ANALISA
Pada bab ini berisi tentang cara kerja alat keseluruhan dan
analisis serta pembahasan mengenai hasil tugas akhir yang telah dibuat.
BAB V. PENUTUP
Pada bab ini ini berisi kesimpulan dari hasil tugas akhir yang telah
dilakukan dan saran yang berisi ide-ide untuk perbaikan atau
pengembangan terhadap tugas akhir yang telah dilakukan.
DAFTAR PUSTAKA
BAB II
LANDASAN TEORI
A. Radiasi Alam
Fenomena yang menunjukkan aktivitas inti atom, pertama kali
ditemukan oleh Henry Becquerel, seorang profesor dari Perancis, pada tahun
1896. Pada saat itu, ia sedang mempelajari sifat fluorisensi dan fosforisensi. Ia
mengamati bahwa senyawa-senyawa Uranium memancarkan sinar tertentu yang
daya tembusnya sangat besar seperti halnya sinar X, walaupun senyawa
Uranium itu tidak disinari terlebih dahulu. Pada awalnya Becquerel menduga
bahwa Uranium menyimpan energi matahari yang diperoleh sebelumnya,
sehingga ia menempatkan senyawa Uranium dalam kotak timah yang
tertutup rapat dan menyimpannya untuk beberapa lama di tempat yang tidak
ada sinar mataharinya. Ternyata Uranium tersebut tetap menunjukkan gejala
radiasi yaitu mampu menghitamkan plat fotogafi.
Penelitian selanjutnya dilakukan oleh beberapa ahli fisika lainnya,
diantaranya oleh suami istri Pierre dan Marie Curie pada tahun 1898.
Penyelidikan yang lebih lanjut menghasilkan dua unsur yang belum pernah
ditemukan orang sebelumnya yaitu polonium dengan aktivitas 400 kali Uranium
untuk berat yang sama, dan radium yang memiliki aktivitas 900 kali Uranium.
Gejala radiasi yang ditunjukkan oleh senyawa-senyawa tersebut oleh Marie
Dalam kehidupan sehari-hari pada dasarnya kita tidak dapat melepaskan
diri dari masalah radioaktivitas. Radiasi yang ada dialam ini terdapat dalam
jumlah yang acak. Partikel radiasi dipancarkan oleh radioaktif secara random.
Tidak semua inti meluruh pada saat yang sama, dan tidak ada yang menentukan ,
inti mana yang yang akan meluruh terlebih dahulu pada saat tertentu. Setiap inti
dapat memiliki peluruhan yang sama, ada yang cepat dan ada yang lambat.
Jumlah inti yang meluruh tiap satuan waktu tergantung pada jumlah inti radioaktif
yang ada.
Laju pengurangan inti atom tersebut yang belum meluruh dalam setiap
wakt u diberikan oleh persamaan:
Suatu unsur radioaktif akan memancarkan partikel radiasi ke segala arah
secara acak. Jadi partikel radiasi yang memancar dari inti belum tentu masuk
dalam detektor dan belum tentu dapat tercatat dalam pencacah. Kalau diadakan
pengamatan beberapa kali, jumlah cacahan untuk selang waktu tertentu, maka
akan dihasilkan jumlah cacahan yang berbeda. Hal ini akan teramati dalam
Bila diambil harga m yang besar (tak hingga) maka N (jumlah
rata-rata cacahan) mendekati harga N yang sebenarnya. Karena tidak
mungkin mengambil harga m tak berhingga, maka m diambil harga yang
memadai.
B. Peluruhan Alfa
Peluruhan alfa dari suatu atom tidaklah mungkin terjadi, menurut fisika
klasik, ternyata terjadi (Artur Beiser, 1987:416). Peluruhan alfa terjadi adalah
sebagai suatu cara untuk memperbesar kemantapan inti dengan mereduksi ukuran
intinya, peluruhan alfa biasanya terjadi pada inti yang mengandung 210 nukleon
atau lebih, yang tidak mampu mengimbangi gaya tolak-menolak protonnya.
Meskipun terjadi tolak-menolak antara proton dalam sebuah inti atom, biasanya
partikel alfa yang terpancar bukanlah proton, hal ini dikarenakan adanya energi
ikat yang tinggi dari partikel alfa. Karena berasal dari dalam inti partikel alfa
bermuatan positif , hal ini dikarenakan didalam inti hanya terdapat proton yang
bermuatan positif dan neutron yang netral.
C. Peluruhan Beta
Seperti halnya peluruhan alfa, peluruhan beta merupakan suatu cara agar
suatu inti dapat mencapai kemantapannya (stabil), dengan memancarkan
elektron. Sebelum tahun 1930 peluruhan ini menimbulkan banyak teka-teki antara
1. Seolah–olah energinya tidaklah kekal
Diduga ada energi yang hilang ketika terjadi peluruhan beta karena
elektron yang didapatkan terpancar sangatlah jarang mempunyai energi Kmax,
sedangkan secara umum dalam setiap kasus E max haruslah sama dengan moc2 +
Kmax.
2. Seolah-olah momentum liniernya dan momentum sudutnya tidak kekal
Dalam peluruhan beta nuklide tertentu arah elektron yang terpancar
dapat diamati dan ternyata arahnya tidaklah selalu berlawanan seperti yang
diramalkan oleh hukum kekekalan momentum linier.
Kekekalan momentum sudut diturunkan dari spin ½ dari elektron,
proton, neutron. Akan jika spin harus kekal (½) maka reaksi tersebut tidaklah
bisa terjadi.
Akan tetapi pada tahun 1930, Pauli mengusulkan partikel kecil dan berspin
½ yang dipancarkan bersama elektron, maka kedua persoalan diatas bisa diatasi,
yang kemudian partikel itu diberi nama neutrino (v). Peristiwa peluruhan beta
sendiri ada dua macam yaitu:
1. Pemancaran beta positif (positron)
p ⎯⎯→ n + e+ + v
2. Pemancaran beta negatif (elektron)
D. Peluruhan Gama
Peluruhan gama terjadi jika inti suatu atom mengalami eksitasi dari
keadaan dasar ke keadaan ikat yang energinya lebih tinggi dan selanjutnya
kembali ke keadaan dasar dengan memancarkan beta dan radiasi gama.
E. Detektor
Untuk mengukur radiasi kita memerlukan sebuah detektor radiasi, dimana
detekor yang sering digunakan adalah Detektor Gas-Isian ( Gas-Filled Detektor ),
detektor ini terdiri dari:
1. Ionisasi Chamber
2. Proporsional Counter
3. Geiger-Muller
Pada umumnya prinsip kerja detektor gas-isian tidaklah lain adalah,
membuat gas isian tersebut terionisasi oleh partikel radiasi, yang selanjutnya
ion-ion tersebut diletakkan dalam medan listrik, dimana ion-ion positif bergerak sesuai
dengan arah medan listrik dan ion negatif bergerak berlawanan dengan arah
medan listrik, sehingga menimbulkan pulsa-pulsa listrik.
F. Detektor Scintillator ( Scintillation Detektor )
Pada umumnya prinsip kerja detektor Scintillator adalah sama dengan
detekor gas-isian akan tetapi dalam detektor ini diberi kristal dimana dapat
G. Detektor Semikonduktor
Prinsip kerja detektor ini berbeda dengan kedua detektor di atas karena
detektor ini menggunakan semikonduktor yang konduktivitasnya kecil untuk
mengumpulkan radiasi pada elektrodanya sehingga dapat diperoleh informasi
mengenai partikel radiasi yang diperoleh.
H. Detektor Geiger-Muller
Pada tahun 1928, Geiger Muller, seorang peneliti dari Jerman Barat,
membuat pencacah untuk mendeteksi radiasi α, β , dan γ yang terbuat dari
sebuah tabung yang tertutup pada kedua ujungnya. Bagian dindingnya dilapisi
logam tipis yang berfungsi sebagai anoda. Mula-mula tabung dibuat hampa
udara, lalu dimasukkan gas dengan tekanan rendah. Tegangan antara anoda
dan katoda diatur sesuai dengan jenis gas dan aktivitas unsur yang diukur.
Saat dipergunakan untuk pengukuran, tabung didekatkan pada unsur
yang memancarkan partikel radioaktif sehingga partikel-partikel itu akan
menembus jendela tipis pada salah satu ujung tabung dan masuk ke dalamnya.
Partikel radioaktif ini lalu menumbuk atom- atom gas sehingga atom-atom gas
akan mengeluarkan elektron-elektron. Elektron yang terlepas saat tumbukan
ditarik ke anoda. Peristiwa ini berlangsung dalam waktu singkat.
Karena melepaskan elektron, atom-atom gas berubah menjadi ion-ion
positif (ion adalah atom bermuatan). Ion-ion ini kemudian tertarik ke arah
katoda. Perpindahan ini akan menimbulkan pulsa listrik dalam rangkaian
maka terjadilah ionisasi atom-atom atau molekul-molekul gas dalam tabung itu.
Ion positif akan bergerak ke katoda sedangkan ion negatif akan bergerak ke
anoda. Bila ion- ion itu sampai pada masing-masing elektroda maka akan terjadi
pulsa tegangan atau pulsa arus sebesar:
Bila jumlah partikel yang radiasi masuk ke dalam tabung
Geiger-Muller tiap satuan waktu adalah tertentu maka cacahan yang tercatat oleh
pencacah akan tertentu pula. Jumlah cacahan tiap satuan waktu yang tercatat
tergantung dari pada tegangan elektroda. Hubungan antara jumlah cacahan
tiap satuan waktu dan tegangan elektroda merupakan kurva karakteristik
tabung Geiger-Muller yang pada umumnya seperti gambar dibawah:
Gambar 2.1 Grafik karakteristik Geiger Muller
Pulsa listrik kemudian diperkuat melalui amplifier sehingga dapat
listrik ini setelah melalui amplifier dapat pula dicatat pada alat penghitung listrik,
sehingga jumlah partikel yang masuk ke tabung tiap detiknya dapat dihitung.
Jika aktivitas unsur radioaktif cukup tingggi, maka jumlah partikel yang
dipancarkannya akan besar sehingga bilangan per detik yang ditunjukkan
pencacah Geiger Muller pun akan besar, atau detakan yang terdengar lewat
loudspeaker akan semakin banyak.
Urutan daya tembus sinar radioaktif dari yang terkecil adalah α (tidak
tembus kertas), β (tidak tembus alumunium) , dan γ (tidak tembus timbal). Akan
tetapi tembus atau tidaknya tergantung dari tebal benda.
I. Pengertian Sistem
Ada dua kelompok pendekatan di dalam mendefinisikan sistem, yaitu
sistem yang menekankan pada prosedurnya dan sistem yang menekankan pada
komponen atau elemennya. Sistem yang menekankan pada prosedurnya
didefinisikan sebagai berikut:
Suatu sistem adalah suatu jaringan kerja dari prosedur-prosedur yang saling
berhubungan, berkumpul bersama-bersama untuk melakukan suatu kegiatan
atau untuk menyelesaikan suatu sasaran yang tertentu (Jerri Fitz Gerald,
dkk, 1981)
Sedangkan untuk menekankan pada elemen atau komponennya
didefinisikan sebagai berikut:
Sistem adalah kumpulan dari elemen-elemen yang berinteraksi untuk
J. Pengertian Pulsa
Dalam elektronika sering kita jumpai kata pulsa listrik, pulsa listrik adalah
sinyal listrik. Pulsa listrik dibagi menjadi dua yaitu:
1. Pulsa analog
Pulsa analog adalah pulsa yang didasarkan pada nilai atau besar pulsa tersebut.
Misalnya pulsa analog 5V, -5V,0V dsb
2. Pulsa digital
Pulsa digital adalah pulsa yang didasarkan oleh ada atau tidak adanya sinyal,
yang dinyatakan dalam angka 0 dan 1. Angka 1 berarti ada sinyal atau pulsa,
sedangkan angka 0 menyatakan tidak adanya pulsa atau sinyal.
K. Sistem Pengamatan Radiasi Dengan Menggunakan Pencacah Geiger-
Muller berbasis PC
Karena radiasi partikel sangatlah banyak di alam ini, maka untuk lebih
mudah mengamati tentang banyaknya radiasi yang terpancar, maka digunakan
sistem pengamatan radiasi dalam hal ini menggunakan pencacah Geiger-Muller
berbasis PC. Sistem pengamatan radiasi dengan menggunakan pencacah
Geiger-Muller berbasis PC adalah sistem pengamatan radiasi dalam hal ini menggunakan
pencacah Geiger-Muller sebagai detektor radiasi yang menghasilkan pulsa listrik
kemudian pulsa-pulsa tersebut diolah menggunakan PC atau komputer yang akan
divisualisasikan dalam bentuk garfik. Adapun untuk mengolah cacahan dari
bantuan sebuah program yang dibuat dengan Visual Basic 6.0 melalui serial
komunikasi DB9 atau RS232.
Adapun komponen dan unit elektronik pendukung dari perangkat atau alat
sistem pengamatan radiasi adalah antara lain:
1. Mikrokontroller PIC16F84
Mikrokontroller PIC16F84 adalah merupakan mikrokontroller yang
diproduksi oleh perusahaaan Mikrochip, yang termasuk dalam mikrokontroller 8
bit dimana dapat melakukan pengolahan data secara 8 bit secara langsung. Pada
perancangan alat, mikrokontroller akan melakukan penerimaan data dari
Geiger-Muller dan kemudian menyimpan untuk sementara waktu dan kemudian
mengirimkannya ke PC.
Dekripsi tiap pin pada PIC16F84 dapat dilihat pada tabel 2.1
Tabel 2.1 Deskripsi pin PIC16F84
Number Description
1 RA2 - Port A
2 RA3 - Port A
3 RA4/TOCK1 - Port A
4 MCLR - Master clear input (active low)
5 Vss – Ground
6 RB0/INT – Port B
7 RB1 - Port B
8 RB2 - Port B
9 RB3 - Port B
10 RB4 - Port B
11 RB5 - Port B
12 RB6 - Port B
13 RB7 - Port B
14 Vdd - Positive Power Supply
15 OSC2/CLKOUT - Oscillator Output
16 OSC1/CLKIN - Oscillator Input
17 RA0 - Port A
Keterangan:
Port I/O
Terdiri dari 13 pin I/O, yaitu 5 pada portA(RA0, RA1, RA2, RA3,
RA4) dan 8 pada portB (RB0, RB1, RB2, RB3, RB4, RB5, RB6, RB7).
Vdd
Merupakan port yang akan dihubungkan ke power suplai yaitu +5
volt DC. VCC terdapat pada pin 14.
GND
Merupakan port yang akan dihubungkan ke ground atau pertanahan.
GND terdapat pada pin.
XTAL 1 dan XTAL 2
Mikrokontroler PIC16F84 telah memiliki on-chip osilator yang
dapat bekerja dengan menggunakan Kristal eksternal yang
dihubungkan ke kaki XTAL 1 dan XTAL 2. XTAL 1 dan XTAL 2
terdapat pada pin 15 dan 16.
MCLR ( Reset )
Merupakan masukkan reset, apabila diberi masukan ‘0’ pada saat
osilator bekerja maka akan mereset mikrokontroler tersebut. MCLR
Arsitektur PIC16F84
Gambar 2.3 Arsitektur mikrokontroler PIC16F84
Bagian-bagian utama dari mikrokontroler PIC16F84 (gambar 2.2), yaitu:
ALU
Merupakan bagian mikrokontroler yang bertanggungjawab
terhadap operasi aritmetika ( penjumlahan dan pengurangan ) dan
logika, termasuk pergeseran dalam register (shifting).
Memori Program
Memori program direalisasikan dalam teknologi FLASH memori
yang memungkinkan pemrogram melakukan program hapus-tulis
Program counter
Merupakan suatu register 13 bit yang berisi alamat instruksi yang
sedang dieksekusi. Program Counter terbagi menjadi byte rendah
(PCL) dan byte tinggi (PCH). PCL bersifat dapat dibaca dan ditulis,
sedangkan PCH hanya dapat ditulis.
Register status
Register status berisi status aritmetika dan ALU (C, DC, Z), status
reset (TO, PD) dan bit-bit pemilih memori (IRP, RP1, RP0).
Pembangkit clock - osilator
Rangkaian osilator yang dibutuhkan oleh mikrokontroler untuk
menyediakan clock bagi mikrokontroler.
Unit I/O
Agar mikrokontroler dapat berkomunikasi dengan dunia luar,
maka harus ada terminal yang menghubungkan keduanya. Terminal
tersebut dinamakan port I/O yang dialamati sebagaimana layaknya
lokasi memori. Ada 13 I/O dalam PIC16F84.
Timer
Timer digunakan untuk keperluan menghasilkan tunda, mencacah
pulsa, mengetahui keberadaan proses yang sedang berlangsung, dan
sebagainya.
Instruksi-instruksi Untuk Seri PIC16
Mikrokontroler seri PIC16 tergolong mikrokontroler jenis
instruksi. Instruksi-instruksi tersebut tersebut terdiri atas 6 instruksi
untuk transfer data, 15 instruksi untuk operasi aritmetika dan
logika, 2 instruksi pengarah aliran program dan instruksi umum.
2. Penganda Tegangan
Untuk menggandakan tegangan kita mengenal berbagai cara antara lain
dengan menggunakan:
a. Traformator Step Up
Gambar 2.4 Transformator
Tranformator adalah sebuah kumparan yang dapat menghasilkan tenaga
sesuai dengan yang kita butuhkan. Misalnya kita ingin output tegangan dari
transformator lebih kecil, maka digunakan trafo step down. Dan jika ingin
menghasilkan ouput keluaran yang lebih besar dapat digunakan trafo step up.
Karena dibutuhkan tegangan yang besar untuk menghidupkan Geiger Muller
maka dalam penelitian ini akan dipergunakan trofo step up.
Dalam transformator terdapat perhitungan untuk menentukan jumlah
lilitan primer dan sekunder agar dapat dihasilkan keluaran dengan tegangan
b. Kapasitor Yang Dikombinasikan Dengan Dioda Secara Bersilangan
Cara ini merupakan cara untuk meningkatkan tegangan bolak-balik,
dimana terdapat beda fase diantara kedua kutubnya dalam waktu t detik
(periode). Dalam hal ini arus akan disimpan dalam kapasitor dan selanjutnya
arus yang keluar dari kapasitor akan diolah oleh dioda. Besarnya tegangan
yang dihasilkan bergantung dari berapa besar dan banyaknya kapasitor yang
dipergunakan. Sebagai contoh pengganda tegangan, rangkaiannya adalah
sebagai berikut:
Gambar 2.5. Rangkaian pengganda Tegangan
Misal tegangan pada saat maksimum berada di X1-2 maka arus akan
disimpan pada C1, dan kemudian karena besarnya frekuensi bolak-balik, maka
pada saat X1-1 bertegangan masimum maka arus akan disimpan oleh C2.
Karena V =
C Q
, dan I=
t Q
maka tegangan dari C1 dan C2 akan digabung pada
waktu 2t detik. Besarnya kapasitansi dari C1 dan C2 haruslah kecil untuk
membuat waktu bergabungnya kecil, sehingga limit waktu bisa diabaikan.
Dan karena arus yang digandakan, maka jumlah muatan (Q) juga bertambah,
sehingga tegangan (V) menjadi besar, hal ini juga dipengaruhi dari besarnya
3. Digitalisasi Pulsa
Karena pulsa Geiger-muller masih dalam bentuk pulsa analog, maka perlu
digitalisasi untuk mempermudah dalam pengolahan data pulsa yang diperoleh.
Dalam hal ini akan dipergunakan IC4049 atau yang sering disebut HEX
inverting buffers, yang memiliki 6 buah gerbang hex inverter.
Gambar 2.6. IC4049
4. Komunikasi Serial
Untuk komunikasi dengan serial biasanya kita menggunakan Rs232 atau
sering disebut serial com, yang memiliki transfer 8 bit data. Dengan Tx berada
pada pin ke-3 dan Rx pada pin ke-2, sedangkan ground berada pada pin yang
ke-5. Dengan demikian untuk mengirim dan menerima data dari pengangkat
sistem pengamatan radiasi hanya akan melibatkan tiga pin saja.
BAB III
PERANCANGAN PENELITIAN
A. Perancangan Perngkat keras
Sistem pengamatan radiasi dengan menggunakan pencacah Geiger-Muller
berbasis PC adalah sistem pengamatan radiasi dalam hal ini menggunakan
pencacah Geiger-Muller sebagai detektor radiasi, yang menghasilkan pulsa listrik,
dan kemudian pulsa-pulsa tersebut diolah menggunakan PC atau komputer yang
kemudian divisualisasikan dalam bentuk garfik. Adapun untuk mengolah cacahan
dari Geiger-Muller tersebut digunakan mikrokontroller 16F84 yang kemudian
akan ditampilkan dengan bantuan sebuah program yang dibuat dengan Visual
Basic 6.0 di PC melalui serial komunikasi DB9 atau RS232. Sebagai gambaran
dasar pembuatan alat atau perangkat sistem pengamatan radiasi dengan
menggunakan pencacah Geiger-Mullerberbasis PC, maka alat akan dibuat
mengikuti blok diagram sebagai berikut:
Gambar.3.1.Blok diagram Sistem Pengamatan Radiasi Dengan Menggunakan
Dalam perancangan perangkat keras ini akan digunakan mikrokontroller
16F84, yang akan menerima output dari perangkat pengubah pulsa analog ke
pulsa digital dari tabung Geiger-Muller, dan akan mengolah pulsa tersebut yang
kemudian mengirimkan ke PC lewat komunikasi serial.
Sedangkan, rangkaian elektronik pendukung Perangkat Sistem
Pengamatan Radiasi Dengan Menggunakan Geiger Berbasis PC lainnya, antara
lain:
1. Rangkaian Penguat Tegangan
Karena Geiger-Muller membutuhkan tegangan tinggi untuk berkerja di
daerah kerjanya, yaitu sekitar 500V, sedangkan tegangan sumber bertegangan 9V
maka dibutuhkan rangkaian penguat tegangan. Dengan kata lain rangkaian
penguat tegangan dalam perancangan ini berfungsi untuk meningkatkan tegangan
sumber menjadi 500V.
Tentulah mudah jika tegangan sumber adalah tegangan AC, tinggal
meningkatkan tegangan tersebut dengan transformator. Akan tetapi dalam
penelitian ini akan digunakan tegangan sumber 9V DC, maka dalam rangkaian
penguat tegangan perlu ditambahkan rangkaian pengubah dari tegangan DC ke
tegangan AC.
Yang selanjutnya tegangan Output dari rangkaian pengubah DC ke AC
tersebut, ditingkatkan dengan transformator dan kapasitor yang dikombinasikan
Secara garis besar rangkaian penguat tegangan ini adalah sebagai berikut:
Gambar.3.2.Rangkaian Penguat Tegangan
Pada bagian rangkaian yang berfungsi pengubah tegangan DC ke AC,
tersusun dari satu led yang berfungsi sebagai indikasi menyala atau tidaknya alat,
dan dua buah resistor (R1 dan R2), satu buah kapasitor (C1) yang berfungsi untuk
menyimpan muatan atau arus sementara agar kumparan 1 dapat menghasilkan
tegangan 1. Satu buah transistor yang berfungsi sebagai gerbang supaya jika
muatan atau arus dalam kapasitor C1 dikeluarkan, maka transistor akan menyala
sehingga kumparan 2 akan menghasilkan tegangan 2, karena syarat supaya
transistor dapat menyala dan arus menuju emitor adalah adanya arus pada
kolektor dan basis, dan ada tegangan basis-emitor. Transistor yang digunakan
dalam rangkaian ini adalah TIP 3055.
Karena ada 2 buah tegangan yang berisolasi secara cepat, yang
dikarenakan kapasitor yang digunakan kecil, maka terjadi tegangan induksi di
kumparan 3.
Ketiga kumparan diambil dari CT, yang juga berfungsi sebagai
transformator step up, maka tegangan yang semula 9 volt di kuatkan menjadi 240
dioda (D2 dan D3) dan kapasitor (C2 dan C3). Kemudian oleh R3 tegangan yang
semula melebihi 500V diubah, sehingga keluaran menjadi 500 V.
2. Rangkaian Pengubah Pulsa Geiger-Muller (pulsa analog) menjadi Pulsa
Digital
Rangkaian pengubah ini dibuat untuk mempermudah dalam pengolahan
pulsa untuk diproses di mikrokontroller. Rangkaian ini terbentuk dari 1 buah
kapasitor (C1) yang berfungsi untuk menyimpan sebagian muatan dari pulsa yang
diberikan oleh Geiger-Muller, dua buah resistor yang memberi hambatan supaya
arus sebagian besar masuk ke C1 dan IC4049, 1 buah transistor yang berfungsi
sebagai penguat pulsa sehingga dapat diproses oleh IC 4049 menjadi digital.
Transistor bekerja dikarenakan adanya arus di kolektor dan basis dan ada
tegangan basis emitor. Dalam rangkaian ini dibutuhkan 2 buah Hex inverter dari
IC 4049, hal ini dikarenakan fungsi dari Hex inverter adalah memberi kondisi
dimana jika tidak ada pulsa yang masuk maka keluaran atau outputnya ada pulsa
begitu juga sebaliknya.
Secara garis besar rangkaian pengubah pulsa analog menjadi digital ini
adalah sebagai berikut:
3. Rangkaian Komunikasi Serial Antara PIC16F84 Dengan Rs232
Rangkaian komunikasi serial antara PIC16F84 dengan Rs232 mengikuti
skematiknya adalah sebagai berikut:
Gambar.3.4. Rangkaian komunikasi serial antara PIC16F84 dengan Rs232.
Rangkaian ini mempunyai dua fungsi yaitu pertama menghitung pulsa
dari geiger muller, selanjutnya yang kedua mengirimkan ke rs232 dengan
kecepatan standard baud rate 9600. untuk menyukupi tegangan input rs232
(12V-15V) maka digunakan tegangan dari mikrokontroler 5V dan sumber tegangan
yang lain 9V. Pin dari Db 9 yang dipakai untuk mengirimkan informasi adalah
B. Perancangan Perangkat Lunak (Program atau Software)
Teknologi yang digunakan dalam pembuatan dan pengujian sofware dari
perangkat sistem pengamatan radiasi terdiri dari:
1. Teknologi perangkat keras yaitu alat masukan, alat pemroses. Jenis
komputer yang digunakan adalah komputer intel Celeron, setara dengan
intel pentium IV. Harddisk 10G 4000 RPM , Memori RAM 256, VGA 32
Mb.
2. Teknologi perangkat lunak yaitu sistem operasi dan sistem sofware aplikasi
yang digunakan. Teknologi yang digunakan adalah:
a. Sistem operasi Windows Xp 2 versi 3 dan Windows NT untuk server.
b. Sofware aplikasi Visual Basic 6.0
c. Sofware aplikasi Microsoft office access 2003.
d. MpLab
e. PICProg4U (pemrogram mikrokontroller)
Sedangkan perancangan dalam pembuatan sofware itu sendiri terdiri dari
dua program, antara lain yang program pertama untuk memrogram
mikrokontroller, pada bagian ini hanya terdiri dari source code yang kemudian
didownload ke dalam mikrokontroller, dan program kedua berupa program
penampil data informasi dari mikrokontroller ke Monitor komputer melalui PC.
Perancangan dari kedua bagian itu adalah sebagai berikut:
1. Perancangan Program (Software) Untuk Mikrokontroller
Perancangan program dalam mikrokontroller akan dibuat dengan
Gambar.3.5. Diagram Alir Program Mikrokontroller
Perancangan program atau sofware pada mikrokontroller, hanya sebatas
menerima data dari Geiger-Muller, menghitung berapa cacah yang diterima, dan
kemudian setelah 1 detik data tersebut dikirim Rs232 secara serial, begitu
seterusnya sampai perangkat atau hardwere dari sistem pengamatan radiasi
dimatikan.
2. Perancangan Program (Software) untuk PC
Program atau software sistem pengamatan radiasi akan dibuat dengan
menggunakan program Visual Basic 6.0. Karena program Visual Basic 6.0
memadai untuk digunakan dalam perancangan software di PC. Akan tetapi
Visual Basic 6.0 tidak dapat menyimpan data secara mudah, maka untuk lebih
mudahnya akan digunakan database dari Microsoft Access.
Dalam hal penerimaan dan penampilan data, software sistem
pengamatan radiasi hanya akan melakukan konfigurasi dan koneksi dengan port
serial com. Dan selanjutnya akan mengambil data dari buffer serial Rs232, dan
ditampilkan grafik dari data tersebut ke dalam program sistem pengamatan
radiasi sesuai dengan waktu yang ditentukan, yang tarbuat dari Visual Basic 6.0.
Program sistem pengamatan radiasi untuk PC, akan dibuat mengikuti
diagram alir sebagai berikut:
Gambar.3.6. Diagram Alir Program Untuk PC.
Y Y Y Y Y
Y Y
Y Y
Y
Y
N N
N N
N
N
N N
N N
Dan sebagai acuan pembuatan program atau sofware untuk PC,
tampilan program akan dibuat mengikuti pola sebagai berikut:
Gambar.3.7. Pola program sistem pengamatan radiasi Untuk PC.
Keterangan:
a. Desain menu
Desain menu dalam program ini antara lain :
File yang berisi option untuk keluar (Exit).
Help yang berisi tutorial untuk menajalankan program.
Abaut yang berisi keterangan sofware.
Tabel (grid)
Profile yang berisi keterangan pembuat.
b. Desain option
Desain ini berisi pilihan waktu penampilan data.
c. Desain tombol
Start yang ditujukan untuk menjalankan program (mulai mengolah data).
Stop yang ditujukan untuk menghentikan pengolahan program.
Exit untuk keluar dari program secara cepat.
d. Desain keluaran
Desain keluaran secara umum pada program ini adalah berupa data counter
atau cacah yang tercantum pada tabel atau grid yang berbentuk angka, dan
data grafik yang dapat langsung dilihat pada grafik.
Sedangkan proses dari program yang akan dibuat ini, antara lain adalah
sebagai berikut:
Gambar.3.8. Blok Diagram Proses Dalam Program Untuk PC. Data rs232 Program
database
BAB IV
IMPLEMENTASI DAN ANALISA
A. Perangkat Keras
Dalam bagian perangkat keras seperti yang dikemukakan pada BAB III,
terdiri dari tiga rangkaian, yang pertama adalah rangkaian penguat tegangan, yang
kedua adalah rangkaian pengubah pulsa analog Geiger-Muller menjadi pulsa
digital, dan yang ketiga adalah rangkaian komunikasi mikrokontroller dan Rs232
secara serial. Dalam pengerjaan ketiga rangkaian diatas ada beberapa bagian yang
diubah agar perangkat ini dapat bekerja secara maksimum. Antara lain adalah
sebagai berikut:
1. Penggantian Baterai Dengan Power Supply
Penggantian baterai dengan power supply dari listrik PLN dilakukan
karena daya yang diperlukan untuk menghidupkan perangkat ini cukup besar.
Dengan kapasitas dari baterai dalam menampung muatan yang kecil, maka
baterai akan cepat habis, dan tentu saja berpengaruh pada finansial yang
dibutuhkan untuk membeli baterai. Secara garis besar dapat dijelaskan sebagai
berikut:
Jika arus listrik adalah jumlah muatan (Q) yang mengalir setiap satu
satuan waktu (t), maka arus (I) akan mengikuti persamaan :
I =
Dan daya (P) baterai adalah tenaga atau power yang dihasilkan baterai
dimana daya adalah tegangan (V) kali arus, maka daya mengikuti persamaan:
P = V.I
Dari kedua persaman diatas dapat diperoleh persamaan daya adalah
sebagai berikut:
P =
t VQ
t =
P VQ
Sehingga jika jumlah muatan terbatas, sedangkan daya yang dibutuhkan
besar, maka waktu dimana muatan yang tersimpan habis menjadi lebih singkat,
dibanding jika daya yang dibutuhkan kecil. Dalam baterai muatan yang tersimpan
didalamnya sangatlah terbatas sehingga kurang efisien untuk digunakan dalam
rangkaian ini.
2. Pemasangan Zenner Dioda
Pemasangan zenner dioda pada rangkaian penguat tegangan dimaksudkan
agar tegangan masukan pada perangkat menjadi setabil, dalam hal ini berfungsi
sebagai regulator. Skematik pemasangannya adalah sebagai berikut:
Gambar.4.1. Rangkaian Skematik Dalam Pemasangan Zener Dioda
Sedangkan rangkaian dari perangkat lainnya tidak banyak mengalami
perubahan. Akan tetapi masih terdapat beberapa kelemahan yang sering terjadi
dalam perangkat ini, antara lain adalah sebagai berikut:
1. Tegangan Input Geiger-Muller Sering Berubah Sesuai Dengan Arus
Input Dari PLN.
Hal ini disebabkan karena transformator power supply dan trnsformator
penguat tegangan (step up), pada rangkaian penguat tegangan. Sehingga arus yang
dihasilkan akan berbeda jika input arus di PLN juga berbeda. Hal ini dapat
dijelaskan sebagai berikut:
Ip Is Vs Vp = Vp Is Vs Ip= .
Gambar.4.2. Tranformator
Keterangan:
Vp = Tegangan Primer
Vs = Tegangan sekunder
Ip = Arus Primer
Is = Arus sekunder
Pengujian Perangkat dilakukan rumah peneliti. Tegangan di rumah
peneliti yaitu sekitar 220 V dengan arus 5A, akan menghasilkan tegangan input
untuk Geiger-Muller 600V. Akan tetapi ketika diujikan di lab fisika yang
mempunyai tegangan 230V dan arus 8 A, tegangan input Geiger-Muller menjadi
500V, jadi perlu juga resistor diganti menjadi 4M supaya tegangan turun tidak
terlampau jauh yaitu jika dilakukan pengujian dilab adalah sekitar 500V.
Gambar.4.3. Rangkaian Skematik Penguat Tegangan
2. Untuk Memperoleh Data Yang Baik Perangkat Ini Haruslah Panas
(panas dalam hal ini berarti perangkat harus dihidupkan dahulu agak
lama barulah dapat digunakan dalam mengambil data)
Pengkondisian perangakat seperti ini dikarenakan transistor pada
rangkaian belum saturasi, dimana transistor belum dalam keadaan jenuh, sehingga
transistor belum dapat bekerja maksimal. Oleh karena itu perangkat haruslah
dihidupkan beberapa waktu agar transistor benar-benar dalam keadaan jenuh,
barulah dapat digunakan untuk mengambil data. Hal ini juga dipengaruhi oleh
banyaknya gas yang ada di dalam tabung yang semakin berkurang sesuai dengan
bertambahnya usia tabung.
B. Perangkat Lunak (Program Atau Software)
Dalam pengerjaan perangkat lunak (program atau software), dibedakan
menjadi dua program, antara lain adalah program untuk mikrokontroller, dimana
mikrokontroller diperintah untuk mengcounter atau menghitung cacahan dari Trafo
Geiger-Muller dan mengirimkan ke PC sesudah 1 detik melalui port serial Rs232,
dan program yang kedua adalah program untuk PC, dimana data informasi yang
diterima dari mikrokontroller tadi diolah di PC dan ditampilkan kembali melalui
monitor komputer. Untuk lebih jelasnya akan dijelaskan sebagai berikut:
1. Program Untuk Mikrokontroller
Karena program ini hampir sama dengan program seting mikrokontroller
pada proyek penbuatan alat counter digital (http://www.imagesco.com), maka
source code langsung didownload di http://www.imagesco.com dan langsung bisa
didownload ke mikrokontroller, dengan sedikit perubahan program asembli pada
saat pengiriman data. Pada program ini terdapat perintah yang memerintahkan
mikrokontroller untuk menghitung data informasi dari Geiger-Muller, dan untuk
selanjutnya mengirimkan ke PC melalui Rs232, atau MsComm.
2. Program Untuk PC
Pada program penampil untuk PC terdiri dari dari dua bagian penting, yang
pertama adalah bagian program yang berfungsi sebagai penerima data, dan yang
kedua adalah bagian untuk mengolah data tersebut. Untuk lebih jelasnya akan
dijelaskan sebagai berikut:
a. Bagian Untuk Menerima Data Atau Informasi Dari Mikrokontroller
Program dalam mengambil data menggunakan port Mscomm, oleh karena
itu diperlukan beberapa set khusus pada program ini, untuk dapat menerima data
1) Listing Pada Form Load Program
Penyetingan pada bagian ini berfungsi untuk menseting port, jadi pada saat
program dijalankan atau dibuka, posisi port berada pada seting baud rate 9600 (bit
perdetik), 8 data bit untuk dikirimkan secara serial, non pariti, stop bit 1.
Source code dari program di form load Vb adalah sebagai berikut:
Private Sub Form_Load()
MSComm1.RThreshold = 2
MSComm1.InputLen = 2
MSComm1.Setings = "9600,N,8,1" ‘ set port
MSComm1.DTREnable = False
MSComm1.CommPort = 1
MSComm1.PortOpen = True
MSComm1.PortOpen = False
End Sub
Perintah diatas selain diguakan untuk menseting port serial, juga digunakan
untuk memberi kondisi port mati saat program baru dijalankan, sehingga program
hanya dapat bekerja hanya pada saat tombol start di jalankan.
2) Listing Pada MsComm
Seperti halnya penyetingan pada bagian form load program, port yang
digunakan yaitu MsComm juga perlu diset, untuk dapat digunakan untuk
menerima data informasi dari mikrokontroller, yang antara lain sebagai berikut:
Private Sub MSComm1_OnComm()
Dim lHighByte As Long ‘ logika 1
Dim lLowByte As Long ‘ logika 0
Dim lByte As Long
'Jika Rx Event mandapatkan data lalu diproses process
If MSComm1.CommEvent = comEvReceive Then
sData = MSComm1.Input ' Get data
lHighByte = Asc(Mid$(sData, 1, 1)) ' get 1st byte
lLowByte = Asc(Mid$(sData, 1, 1)) ' get 2nd byte
lByte = JoinHighLow(lHighByte, lLowByte)
Text2.Text = CStr(lByte)’ mengirim ke text2 program
End Sub
Dalam seting ini MsComm diperintah untuk mengambil data dari buffer
serial Rs232, yang berupa byte High (logika 1) dan byte low (logika0). Dan
mengirimnya ke text2.
b. Bagian Untuk Mengolah Data Dari Mikrokontroller
Selain untuk menerima data informasi dari mikrokontroller, program
penampil ini haruslah dapat menyimpan data tersebut dan untuk selanjutnya dapat
ditampilkan kembali. Untuk itu akan dibuat database dari microsoft access, seting
khusus pada PC (koneksi Program dengan database) dan seting pada program itu
sendiri, supaya program dapat bekerja sesuai dengan yang diharapkan, antara lain
adalah sebagai berkut:
1) Pembuatan Database Access
Untuk membuat database baru pada microsoft access, langkah-langkah yang
a) Dari windows jalankan program microsoft access. Setelah program
mikrosoft access dijalankan, akan keluar kotak dialog Microsoft access
seperti pada Gambar.4.3.
Gambar.4.4. Kotak Dialog Microsoft Access
b) Pilih menu Blank database
c) Kemudian akan muncul kotak dialog File New Database seperti pada
Gambar.4.4.
d) Isi file name dengan database yang anda ingin buat, sebagai contoh db1.
e) Klik tombol Create
f) Database yang baru bernama db1 telah diciptakan.
2) Membuat Tabel Untuk Menyimpan Data Pada Microsoft Access
Setelah membuat database, untuk selanjutnya akan dibuat tabel penyimpan
data. Di dalam database terdapat berbagai macam tabel. Untuk membuat tabel
langkah-langkahnya adalah sebagai berikut:
a) Untuk membuat tabel, terlebih dahulu mempunyai database.
b) Buka database yang telah dibuat, kemudian akan muncul kotak dialog
seperti pada Gambar.4.5.
c) Klik ganda pada pilihan Create table in Design View, maka akan muncul
kotak dialog sebagai berikut:
Gambar.4.7. Kotak Dialog Tabel
d) Isi Field Name dengan nama field untuk record-record dari tabel. Sebagai
contoh : No , Count.
e) Kemudian klik pada tanda silang merah, di pojok kanan atas. Setelah
muncul kotak dialog yang memberi option untuk menyimpan tabel,
selanjunya pilih option yes. Dengan demikian tabel untuk menyimpan data
telah selesai dibuat.
3) Membuat Koneksi Data Source Untuk PC supaya Program Dapat
Berinteraksi Dengan Database
Untuk membuat agar database dapat berinteraksi dengan program maka
perlu adanya sistem server, dalam hal ini server adalah suatu bentuk sistem
manajemen database. Untuk penelitian kali ini akan digunakan ODBC (Data
Source Open Connectivity).
Sekilas mengenai ODBC, pada ODBC terdapat tiga jenis koneksi database,
yaitu User DSN, Sistem DSN, File DSN. Pada penelitian ini hanya akan
digunakan koneksi dengan menggunakan Sistem DSN saja. Langkah-langkah
membuat koneksi ODBC adalah sebagai berikut:
a) Dari windows, klik Start, klik Control Panel. Pilih Administrative Tool.
b) Setelah itu muncul kotak dialog Administrative Tool, untuk selanjutnya pilih
Data Sources (ODBC).
c) Pilih tab System DSN, klik add.
Gambar.4.10. ODBC Data Sourcev Administrator
d) Kemudian muncul kotak dialog Create New Data Source, kemudian pilih
Microsoft Access Driver (*.mdb). Kemudian klik Finish
e) Kemudian muncul kotak dialog ODBC Microsoft Access setup, isi data
source name dan diskripsi. Sebagai contoh:
Gambar.4.12. Kotak Dialog ODBC Microsoft Access Setup
f) Untuk selanjutnya pilih Select, kemudian akan muncul kotak dialog Select
Database, pilih database yang telah dibuat diatas. Lalu tekan ok, maka
koneksi database telah terpasang.
4) Perintah Untuk Mengirimkan Data Ke Database Microsoft Access
Untuk mengirimkan data ke database maka akan digunakan data sources
(ODBC). Sedangkan penyetingan pada program itu sendiri adalah sebagai berikut:
Set CONN = New ADODB.Connection
CONN.Open "con"
Set ini diletakkan pada bagian form load, jadi pada saat program baru
dijalankan selain menseting port juga menseting koneksi database ke microsoft
access.
Selain set pada bagian form load, maka perlu juga diperlukan seting pada
bagian timer yang berfungsi sebagai pengendali masuknya data ke database, open
souce antara lain sebagai berikut:
Private Sub Timer1_Timer() ‘ set interval timer 1000
Dim sql As String‘ koneksi database dan mengirim sesuai timer
If CONN.State <> adStateOpen Then CONN.Open
sql = " INSERT INTO Table1(NO,Count) " & _
" VALUES ('" & Text1.Text & "','" & Text2.Text & "')
’ mengambil data text2 dan text1 dalam program
CONN.Execute (sql)
End
Berangkat dari source code diatas maka data akan tersimpan di database
sesuai dengan waktu yang telah ditentukan.
5) Perintah Untuk Menampilkan Data Dari Database Ke Program Vb
Untuk menampilkan data dari database, maka dalam program akan
digunakan Adodc1 yang berfungsi sebagai jembatan penampil tabel dan grafik
data. Penyetingan dari data tabel dan data grafik program Vb6, dapat dilakukan
pada propertis dari adodc, propertis tabel dan propertis grafik. Caranya adalah
sebagai berikut:
a) Set Adodc Untuk Data Tabel Atau Grid
Untuk melihat data dari sebuah tabel, maka data tersebut harus dihubungkan
dengan sebuah adodc, langkah-langkahnya adalah sebagai berikut:
1) Tambahkan sebuah adodc dan sebuah data grid pada form seperti pada
Gambar.4.13.
2) Atur propertis dari adodc untuk membaca data dari tabel dari database yang
telah dibuat. Dan atur pada propertis data grid, pada data source, pilih
adodc1.
b) Set Adodc Untuk Data Tabel Atau Grafik
1) Tambahkan grafik ke form, aturlah pada propertis grafik, pada data source,
pilih adodc1. Dan pada showlegend, pilihlah true.
Secara garis besar program penampil dan pengolah data adalah sebagai
berikut:
Gambar.4.16.Program Beserta Contoh Data.
Proses yang terjadi pada saat program dijalankan adalah menyeting
database dan port serial comm atau Rs232. Sehingga pada saat option waktu
cacah dan tombol Start di jalankan otomatis akan mengambil data dari Rs232 dan
mengirimkan ke database dan menampilkan kembali pada data tabel dan grafik.
Dan pada saat tombol Stop dijalankan akan memutus koneksi dari Rs232 dan
koneksi database. Tombol Exit jika dijalankan akan menutup penggunaan
C. Analisa Data
Dalam analisa apakah alat bekerja dengan baik maka diperlukan suatu
data, untuk membuktikan apakah alat atau perangkat sistem pengamatan radiasi
dapat dipakai untuk menunjukkan data radiasi yang sebenarnya. Untuk itu ada
beberapa pengujian antara lain adalah :
1. Jika Alat Atau Perangkat Sistem Pengamatan Radiasi Tidak Diberikan
Input Geiger-Muller
Jika perangkat tidak diberikan input dari Geiger-Muller, maka hasilnya
adalah sebagai berikut :
2. Jika Alat Atau Perangkat Sistem Pengamatan Radiasi Diberikan Input
Geiger Muller
Jika alat atau perangkat diberikan input dari Geiger-muller, maka hasilnya
adalah sebagai berikut:
Gambar.4.18.Data jika diberi input Geiger-Muller.
3. Membandingkan Dengan Data Manual
Membandingkan dengan data manual ini sebenarnya tidak bisa, hal ini
dikarenakan adanya perbedaaan voltase antara alat atau perangkat sistem
pengamatan radiasi (510V) dengan power supply yang digunakan di
Laboratorium Fisika USD (470V). Akan tetapi dengan acuan dari grafik
Grafk cacah vs waktu (waktu tampil 20 detik)
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
waktu
ca
ca
h
dari perangkat sistem pengamatan radiasi haruslah lebih banyak dari pada alat
counter pada Laboratorium Fisika USD.
Gambar.4.19.Grafik karakteristik Geiger-muller.
Perbandingan datanya adalah sebagai berikut:
a. Data Manual Menggunakan Alat Lab
Gambar.4.20.Grafik data manual menggunakan alat lab.
b. Data Perangkat Sistem Pengamatan Radiasi
Gambar.4.21.Data perangkat sistem pengamatan radiasi.
Dari ketiga pengujian diatas dapat dilihat bahwa perangkat sistem
pengamatan radiasi telah dapat bekerja dan memenuhi target, dimana data sesuai
dengan dengan grafik karakteristik Geiger-Muller. Sehingga dapat dipakai untuk
pengambilan data penelitian. Dalam mengambil data penelitian akan dilakukan
1. Penggunaan Sistem Pengamatan RadiasiGeiger-Muller berbasis PC untuk
keperluan pendidikan, hanya dibatasi untuk pembelajaran pencacahan zat
radioaktif sebagai fungsi waktu, pencacahan dari beberapa zat radioaktif
dengan intensitas yang berbeda-beda, pencacahan zat radioaktif sebagai
fungsi jarak, pengukuran serapan radiasi oleh benda.
2. Sedangkan untuk keperluan penelitian, Geiger-Muller berbasis PC
digunakan sebagai alat untuk memonitor radiasi suatu lingkungan.
Data hasil penelitian dengan perangkat penelitian radiasi dapat dilihat pada
lampiran. Dan hasilnya sangat memuaskan sesuai dengan dasar teori pada BAB II.
Antara lain, yaitu:
1. Dimana jika waktu yang digunakan semakin lama, maka cacah radiasi akan
semakin banyak dan stabil (hasil tidak jauh berbeda dengan data yang
sebelumnya).
2. Jika intensitas radiasi semakin besar, maka cacah radiasi akan semakin
banyak, begitu juga sebaliknya.
3. Jika jarak sumber radiasi semakin jauh, maka jumlah cacahan akan
semakin kecil, begitu juga sebaliknya.
4. Jumlah cacahan akan berkurang jika diberikan penghalang, karena hanya
sebagian partikel-partikel radiasi yang dapat tembus. Karena ukuran partikel
alfa yang besar, maka partikel alfa akan dihalangi oleh kertas. Untuk
partikel beta akan dihalangi oleh almunium. Akan tetapi daya tembus
BAB V
PENUTUP
A. Kesimpulan
Berdasarkan hasil analisis dan implementasi Sistem Pengamatan Radiasi
Dengan Menggunakan Geiger-Muller Berbasis PC, maka dapat diambil beberapa
kesimpulan yaitu :
1. Sistem Pengamatan Radiasi dengan menggunakan Geiger-Muller berbasis PC
adalah sistem bantu proses penelitian, yang dapat secara otomatis
menampilkan data beserta grafik cacahan Geiger-Muller. Dalam penelitian,
Sistem Pengamatan Radiasi dengan menggunakan Geiger-Muller berbasis PC
hanya dibatasi untuk memberikan pengetahuan singkat mengenai pencacahan
zat radioaktif sebagai fungsi waktu, pencacahan dari beberapa zat radioaktif
dengan intensitas yang berbeda-beda, pencacahan zat radioaktif sebagai fungsi
jarak, pengukuran serapan radiasi oleh benda.
2. Sistem Pengamatan Radiasi dengan menggunakan Geiger-Muller berbasis PC
juga dapat digunakan untuk memantau besar atau kecilnya tingkat radiasi pada
suatu lingkungan, dengan bantuan Geiger-Muller yang tidak berpenghalang.
3. Jumlah cacahan akan bertambah banyak jika waktu yang digunakan untuk
mencacah lama, begitu juga sebaliknya.
4. Jumlah cacahan akan bertambah banyak jika intensitas dari sumber radiasi
5. Jumlah cacahan akan berkurang jika jarak yang digunakan untuk mengambil
data semakin jauh, begitu juga sebaliknya.
6. Jumlah radiasi akan berkurang dengan adanya penghalang (benda), karena
sebagian dari partikel tidak dapat menembus penghalang, daya tembus
pertikel, besar kecilnya tergantung jenis dan tebal benda (penghalang) itu
sendiri.
7. Kelemahan dari Perangkat ini ada pada seting mikrokontroller, yang hanya
mampu mengirimkan data 8 bit, atau sekitar 256 cacahan saja, akan tetapi
dengan adanya sedikit perubahan dari program asembly di mikrokontrollernya
dan kalibrasi pada program di PC lewat program Visual Basic kelemahan ini
agak bisa diatasi. Dari keterangan diatas, alat mempunyai keterbatasan dalam
nenerima data, yaitu sekitar 512 data.
B. Saran
Sistem Pengamatan radiasi masih memiliki banyak kekurangan perangkat keras
maupun dari perangkat lunak sehingga diperlu pengembangan untuk
menyempurnakan Aplikasi ini. Untuk pengembangan selanjutnya, ada beberapa
saran semoga bisa digunakan sebagai masukan, yaitu antara lain:
1. Sistem Pengamatan Radiasi dengan menggunakan Geiger-Muller berbasis PC
belum sempurna, masih ada kelemahan dimana sebelum pengambilan data,
perangkat Sistem Pengamatan Radiasi dengan menggunakan Geiger-Muller
berbasis PC, haruslah dinyalakan beberapa waktu sebelumnya (minimal
agar aplikasi ini menjadi lebih baik dan sensor Geiger-Muller yang lebih baik.
Selain itu perlu adanya settingan ulang dimikrokontroller, menjadi 16 bit,
dimana data cacahan bisa mencapai 65535 cacah atau
