RANCANG BANGUN SISTEM PEMANTAUAN RADIASI RADIOAKTIF DALAM RUANGAN SECARA OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO
NANO
SKRIPSI
Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sains Bidang Studi Fisika
Oleh : SEREN KRISTI 08021281621056
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SRIWIJAYA
LEMBAR PENGESAHAN
RANCANG BANGUN SISTEM PEMANTAUAN RADIASI RADIOAKTIF DALAM RUANGAN SECARA OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO
NANO
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Sains Bidang Studi Fisika
Oleh: SEREN KRISTI 08021281621056
LEMBAR PERSEMBAHAN
Motto:
“Aku Sudah Pernah Merasakan Semua Kepahitan Dalam Hidup Dan Yang Paling Pahit Ialah Berharap Kepada Manusia”
(Ali Bin Abi Thalib)
" Jangan Lupa Tersenyum Hari Ini,
Percayalah Satu Kebaikan Yang Kita Perbuat
Akan Melahirkan Kebaikan Yang Lainnya
Kepada Diri Sendiri Atau Orang Lain"
(Kristi,2020)
Skripsi Ini Dipersembahkan:
Kepada Badan Yang Telah Memberikan Kekuatan Dan Kepada Otak Ini Yang Telah Bekerja
Dengan Keras. Untuk Ibu Tercinta Yang Ada Di Sana,
Untuk Bapak, Seluruh Keluarga Dan
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan atas karunia Allah SWT serta solawat beriring salam kepada junjunggan kita Nabi Muhammad SAW, atas berkat dan rahmatnya penulis dapat menyelesaikan penelitian dengan topik “Rancang Bangun System Pemantauan Radiasi Radioaktif Dalam Ruangan Secara Otomatis Berbasis Mikrokontroler Arduino Nano” dengan baik dan berjalan lancar, penelitian yang dilaksanakan di laboratorium elektronika instrumentasi dan laboratorium Eksperimen Fisika fakultas matematika dan ilmu pengetahuan alam, universitas sriwijaya yang bermaksud agar lengkapnya persyaratan kurikulum untuk memenuhi pengambilan mata kuliah wajib tugas akhir di jurusan fisika.
Penulis menyampaikan permohonan maaf yang sebanyak banyaknya dengan setulus hati apabila ada kesalahan. Penulis berharap agar penelitian ini dapat diterima dengan baik dan dapat menjadi sesuatu yang bermanfaat untuk selanjutnya, serta penulis mengucapkan banyak terimakasih pada pihak pihak yang telah membantu dan memberikan dukungannya:
1. Bapak Prof. Dr.Ishaq Iskandar, M.Sc., selaku dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sriwijaya.
2. Bapak Dr. Frinsyah Virgo, S.Si., M.T., selaku ketua jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sriwijaya.
3. Bapak Khairul Saleh., M.Si., selaku Dosen Pembimbing I Skripsi dan sebagai Dosen Pembimbing Akademik yang telah banyak membantu dan membimbing dalam menyelesaikan skripsi ini.
4. Ibu Dr. Menik Ariani, S.Si., M.Si., selaku dosen Pembimbing II yang telah banyak mmeberikan saran, solusi serta waktunya dalam pembuatan skripsi ini.
5. Bapak Drs. Octavianus Cakra Satya, M.T. dan Dr. Fiber Monado, S.Si., M.Si. dan Dr. Wijaya Mardiansyah, S.Si., M.Si., selaku penguji yang telah memberikan banyak masukan dan saran.
6. Yang Tercinta ( Bapak Mat Joni dan Almh Ibu Ratna), kedua kakak (R. Yogi P dan Niko Andika ) serta keluarga yang lain telah memberikan banyak doa dan dukungan. 7. Yang Tersayang Andika Mei Susanto yang selalu memberikan motivasi dan
mendengarkan semua keluh kesah dengan sabar.
8. Teruntuk sahabat Phuja Divtia Prima, Cica Monica, dan Iftiya Octarina yang sama sama berjuang untuk menyelesaikan skripsi.
9. Teruntuk teman, Nurul Putri R, Suci Claudia P, Harni Mei L, Adfan Agus P, Kurniasih, Kurnia Rahmasari, M. Irfan dan Wilhelma Nadya K yang banyak memberikan bantuan.
10. Teman ASLAB Elektronika dan Instrumentasi, ASLAB Fisika Dasar, ElinKomNuk 2016 dan para F16HTER.
11. Seluruh Dosen Fisika yang telah memberikan dan membagikan ilmunya kepada kami dengan setulus hati dan kepada seluruh staff adminitrasi jurusan terutama babe Nabair yang dengan sabar menghadapi mahasiswa yang sangat merepotkan ini.
Indralaya, Agustus 2020 Penulis,
Seren Kristi 08021281621056
RANCANG BANGUN SISTEM PEMANTAUAN RADIASI RADIOAKTIF DALAM RUANGAN SECARA OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO
NANO
OLEH : SEREN KRISTI 08021281621056
ABSTRAK
Radiasi nuklir memerlukan suatu alat pengukur radiasi, yang digunakan utuk mengukur kuantitas, energi, atau dosis radiasi. Penelitian ini merancang sistem yang berbasis Mikrokontroler Arduino Nano, yang dapat mengawasi radiasi radioaktif dalam ruangan pada batas tertentu secara langsung (otomatis) yang di ujikan pada sebuah ruangan laboratorium praktikum. Detektor CAJOE berupa detektor isian gas jenis tabung Geiger Muller yang dapat mencacah nilai perwaktu, Radiasi yang memasuki detektor mengionisasi gas dan menghasilkan ion-ion, yang disebut bilangan hasil cacahan. Hasil cacahan berupa keluaran digital yang dikirimkan pada mikrikontroler Arduino Nano, lalu di tampilkan pada layar LCD. Pada Detektor CAJOE menggunakan konversi cacahan sebesar 100 CPM = 1µSv/jam, dengan batas dosis 1 sampai 2 µSv/jam, dengan batas tersebut maka nilai pengkondisi yang dibuat sebesar 150 cacahan permenit atau sebesar 1,5 µSv/jam. sumber bahan radioaktif berupa cobalt 60, detektor yang digunakan memiliki nilai eror sebesar 11,4 % dan nilai akurasi sebesar 89,7 %. Nilai cacahan radiasi terhadap jarak menciptakan kurva yang melandai atau menurun seiring bertambahnya jarak.
DESIGN OF RADIOACTIVE RADIATION MONITORING SYSTEM IN AUTOMATIC ROOM BASED ON MICROCONTROLLER ARDUINO NANO
BY : SEREN KRISTI 08021281621056
ABSTRACT
Nuklear radiation requires a measuring device that is used to measure the quantity of energy or radiation dose. This research design a system besed on Microcontroller Arduino Nano, which can monitor radioactive radiation in a room to a certain extent directly (automatically) which is tested in a laboratory practice. CAJOE detector is a Geiger Muller tube type gas that can count values per time. The radiation entering to the detector ionize the gas and produce ions, which are called the chopped numbers. The results of the chopping are digital output sent to the Microcontroller Arduino Nano, and then displayed on the LCD screen. The CAJOE detector uses a conversion count of 100 CPM = 1µSv/hour, with these limits the conditioning value mase is 150 counts per minute or 1,5µSv/hour. The source of radioactive material in the form of cobalt 60, the detector used has an error value of 11,4% and an accuracy value of 89,7%. The value of the chopped radiation to the distance creates a curve that slopes or decreases with increasing distance.
Keyword : Radioactive Radiation, CPM, CAJOE detector, Arduino Nano, and Radiation dose.
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PENGESAHAN ... ii
HALAMAN PERSEMBAHAN ... iii
KATA PENGANTAR ... iv
ABSTRAK ... vi
ABSTRACT ... vii
DAFTAR ISI ... viii
DAFTAR GAMBAR ... x DAFTAR TABEL ... xi BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Rumusan Masalah ... 2 1.3 Tujuan penelitian ... 2 1.4 Manfaat Penelitian ... 2 1.5 Batasan Masalah ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4
2.1 Radiasi ... 4
2.1.1 Pengertian Radiasi ... 4
2.1.2. Radiasi Hasil Peluruhan Inti ... 5
2.1.3. Dosis Radiasi ... 7
2.2 Sensor Dan Detektor ... 8
2.2.1. Sensor ... 8
2.2.2. Detektor Radiasi Nuklir ... 8
2.3 Detektor Geiger Muller (GM) ... 10
2.3.1. Detektor Geiger Counter 508295 (CAJOE) ... 10
2.4 Mikrokontroler ... 11
2.5 Pengkodean Pada Sistem Modul ... 12
2.6 Liquid Crystal Display ... 12
BAB III METODE PENELITIAN ... 14
3.2. Alat dan Bahan ... 14
3.3. Diagram Blok ... 15
3.4. Diagram Alir Penelitian ... 16
3.5. Diagram Alir Program ... 17
3.6. Skematik Rangkaian Detektor Radiasi Radioaktif ... 18
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 19
4.1 Hasil Pengujian Arduino Nano Dan Detektor ... 19
4.1.1. Rancangan Hardware (Perangkat Keras Detektor) ... 19
4.1.2. Rancangan Software(Program IDE Sebagai Perangkat Lunak) .. 20
4.2. Pengujian Detektor Di Ruang Praktikum ... 22
4.2.1. Pengujian Hubungan Antara Nilai Cacahan Dan Waktu ... 22
4.2.2. Pengujian Hubungan Antara Nilai Cacahan Dan Jarak ... 24
BAB V PENUTUP ... 27
5.1 Kesimpulan ... 27
5.2 Saran ... 27
DAFTAR PUSTAKA ... 28
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Jenis Radiasi Bentuk Partiel ... 4
Gambar 2.2 Jenis Radiasi Yang Dipancarkan Dari Sumber Radiasi ... 4
Gambar 2.3 Masukan Dan Keluaran Sistem Pengukuran ... 8
Gambar 2.4 Daerah Tegangan Operasional Detektor (Kurva Plateu) ... 9
Gambar 2.5 Geiger Counter Cajoe ... 11
Gambar 2.6 Mikrokontroler Arduino Nano ... 12
Gambar 2.7 Jendela Kerja IDE Arduino ... 12
Gambar 2.8 Liquid Crystal Display (LCD) ... 13
Gambar 3.1 Diagram Blok ... 15
Gambar 3.2 Diagram Alir Penelitian ... 16
Gambar 3.3 Diagram Alir Program ... 17
Gambar 3.4 skematik rangkaian sistem deteksi radioaktif ... 18
Gambar 4.1 Rancangan rangkaian alat ... 19
Gambar 4.2 grafik nilai cacahan perwaktu ... 23
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Tabel Batas Dosis ... 7
Tabel 2.2 Spesifikasi Detektor Geiger Counter 508295 (CAJOE) ... 11
Tabel 4.1 Pengujian Hubungan Antara Nilai Cacahan Dan Waktu ... 22
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Radioaktif adalah bahan inti atom yang memancarkan radiasi. Radiasi merupakan suatu cara perambatan energi dari sumber energi ke lingkungannya tanpa membutuhkan medium atau bahan penghantar tertentu. Radiasi nuklir memiliki dua sifat yang khas: 1. tidak dapat dirasakan secara langsung dan 2. dapat menembus berbagai jenis bahan. Oleh karena itu untuk menentukan ada atau tidak adanya radiasi nuklir diperlukan suatu alat pengukur radiasi, yang digunakan utuk mengukur kuantitas, energi, atau dosis radiasi. Panca indera manusia secara langsung tidak dapat digunakan untuk menangkap atau melihat ada tidaknya zarah radiasi nuklir, karena manusia memang tidak mempunyai sensor biologis untuk mendeteksi radiasi nuklir. Deteksi ada tidaknya sumber radiasi dapat dilakukan dengan bantuan instrumentasi nuklir. Pendeteksian adanya radiasi sepenuhnya dilakukan dengan alat ini karena keterbatasan yang dimiliki manusia. Zat Radioaktif dibuat berdasarkan reaksi inti antara nuklida yang tidak radioaktif dengan neutron (reaksi fisi di dalam reaktor atom), aktivasi neutron, atau berdasarkan penembakan nuklida yang tidak radioaktif dengan partikel atau ion cepat, bisa memancarkan jenis radiasi alpha, beta, gamma dan neutron
Radiasi yang dipancarkan oleh bahan pengion yang biasanya mengandung radionuklida dengan konsentrasi tertentu. Radiasi bahan radioaktif ini ada beberapa jenis yaitu radiasi dari alam dan buatan. Radiasi radioaktif dari alam sanggat kecil dan tidak mempengaruhi tubuh manusia, namun radiasi buatan dari bahan radioaktif yang memiliki aktivitas yang cukup besar akan mempengaruhi tubuh manusia apabila terpapar atau terkontaminasi oleh radiasi tersebut. Dosis radiasi diartikan sebagai jumlah energi radiasi yang diserap atau diterima oleh materi dan tubuh manusi. Nilai dosis sangat ditentukan oleh kuantitas radiasi, jenis dan energi radiasi serta jenis materi yang dilewati.
Batas dosis paparan radiasi radioaktif terhadap tubuh manusia sudah diatur oleh undang-undang. Proses monitoring terhadap lepasan zat radioaktif secara terkendali dilakukan berdasarkan PERKA BAPETEN Nomor 7 tahun 2013 tentang Nilai Batas Radioaktivitas di lingkungan. Sebagaimana amanah pasal 5 dari PERKA tersebut yang menyatakan pemantauan aktivitas ke lingkungan dilakukan secara terus menerus. Pemantauan besarnya paparan radiasi khususnya radiasi gamma baik yang berasal dari alam
(radiasi non pengion) maupun paparan radiasi dari fasilitas (radiasi pengion). Proses monitoring yang selama ini hanya ada di lingkungan sekitar fasilitas nuklir besar saja, lalu bagaimana dengan lingkungan yang tanpa sadar menggunakan bahan radioaktif seperti laboratorium praktikum, dan perusahan yang menggunakan bahan radioaktif dalam jumlah kecil.
Mikrokontroler Arduino dapat dimanfaatkan untuk mengatasi permasalahan tersebut. Penelitian dengan melibatkan Mikrokontroler Arduino telah dilakukan oleh (Trikasjono. dkk., 2013) yang bertujuan untung membangun detektor radiasi yang menampilkan grafik hubungan nilai tegangan tinggi pencatu detektor dengan hasil pencacahan radiasi. Selanjutnya (Yudhaniristo. dkk., 2015) bertujuan memonitoring tingkat radioaktivitas gamma dan cuaca dikawasan Batan. Penelitian perancangan sistem pengendali radiasi radioaktif pada ruangan telah banyak dilakukan. Namun perancangan sistem ini masih memiliki keterbatasan ruang tertentu.
Penelitian ini akan merancang sistem yang berbasis Mikrokontroler Arduino, yang dapat mengawasi radiasi radioaktif dalam ruangan pada batas tertentu secara langsung (otomatis). Penelitian ini akan menguji sistem pada sebuah ruangan laboratorium praktikum. 1.2. Rumusan Masalah
Sistem pemantauan radiasi radioaktif telah banyak dirancang sebelumnya, oleh karena itu diperlukan juga perancangan sistem yang dapat memantau radiasi radioaktif suatu ruangan secara otomatis. Perlu dilakukan pengujian terhadap karakteristik detektor yang digunakan, apakah mampu bekerja dengan baik pada sistem yang dirancang. Selanjutnya, rancangan detektor diuji pada ruangan laboratorium, apakah dapat memantau radiasi radioaktif dalam ruangan tersebut.
1.3. Tujuan
1. Membuat rancang bangun sistem pemantauan radiasi radioaktif dalam ruangan secara otomatis berbasis mikrokontroler Arduino.
2. Menguji karakteristik detektor yang digunakan.
3. Menguji rancangan detektor sehingga dapat digunakan sebagai pemantau radiasi radioaktif dalam ruangan laboratorium Praktikum Eksperimen Fisika.
1.4. Manfaat
1. Sistem yang dibuat dan diujikan mampu memberikan kemudahan dalam memantau radiasi radioaktif suatu ruangan.
1.5. Batas Masalah
Penelitian ini dirancang dengan menggunakan mikrokontroler Arduino Nano sebagai mikrokontroler untuk memproses program pemantauan Radiasi bahan radioaktif secara otomatis, menggunakan detektor jenis Geiger Muller bentuk tabung, Detektor Geiger Muller Cajoe dan mikrokontroler Arduino Nano diujikan di ruangan Laboratorium Eksperimen Fisika dengan bahan radioaktif Cobalt 60.
DAFTAR PUSTAKA
Akhadi, M., 2000. Dasar Dasar Proteksi Radiasi. Jakarta: PT Bineka Cipta.
Alatas, Z. Dkk., 2017. Buku Pintar Nuklir. Jakarta : Badan Tenaga Nuklir Nasional.
Ariyanto, S., 1998. Perhitungan Dan Penahan Radiasi Alfa, Beta Dan Gamma. Jurnal Widyanuklida, 1(2) : 28.
Bashori, A., Nurhasanah, I. Dan Arifin, Z., 2016. Sensitivitas Larutan Nanopartikel Ceo2
Terhadap Radiasi Sinar Gamma Teleterapi Cobalt-60. Youngster Physics Journal,
4(5): 142.
Beiser, A., konsep fisika modern edisi keempat. Jakarta: Erlangga.
Dwijananti, P., Yulianti, D. Dan Mashudi, A., 2009. Modifikasi Kamera Obscura Sebagai
Detektor Radiasi Pengion Untuk Alat Pembelajaran Fisika Di Sma. Jurnal Pendidikan
Fisika Indonesia, 5: 125.
Handoko, P., 2017. Sistem Kendali Perangkat Elektronika Monolitik Berbasis Arduino Uno
R3. Seminar Nasional Sains Dan Teknologi, ISSN 2407 – 1846.
Hiswara , E., 2015. Buku Pintar Proteksi Dan Keselamatan Radiasi Di Rumah Sakit. Jakarta selatan : BATAN Press
Humaidi, S., 2005. Dampak Radiasi Monitor Komputer. E-USU Repository, Universitas Sumatera Utara.
Knoll, G. E., 2000. Radiation Detectibn and Measurement Third Edition. Jhon Wiley & Sons, Inc.
Noertjahjono, S. Dan Limpraptono, F. Y., 2019. Monitoring Sistem Udara Ruang Server Dengan Multi Sensor Berbasis Web. Seminar Nasional Inovasi Dan Aplikasi Teknologi Di Industri 2019, ISSN 2085-4218.
Rosyidi, H. S., Suseno, J. E., Dan Arifin, Z., 2016. Sistem Monitoring Jarak Jauh Radiasi
Gamma Secara Realtime Berbasis Web Server. Youngster Physics Journal, 5(4):
366-368.
Santoso, H., 2015. E-book Panduan Praktis Arduino Untuk Pemula. Trenggalek: Www.Elangsakti.Com
Suyatno, 2010. Aplikasi Radiasi Dan Radioisotop Dalam Bidang Kedokteran. Seminar Nasional VI SDM Teknologi Nuklir: 508-509.
Syam, R., 2013. Dasar Dasar Teknik Sensor Untuk Beberapa Kasus Sederhana. Makasar : Universitas Hasanuddin.
Trikasjono, T., Harsono, D. Dan Wulandari, C., 2013. Rancang Bangun Penampilan Plato
Detector Geiger Muller Berbasis Personal Computer. Jurnal Forum Nuklir, 7(2): 187-
188.
Wardhana, W. A., 2007. Teknologi Nuklir Proteksi Radiasi Dan Aplikasinya. Yogyakarta : Andi.
Yudhaniristo, Anggraini, N., Dan Fahrianto, F., 2015. Prototipe Alat Monitoring Radioaktivitas Lingkungan, Cuaca Dan Kualitas Udara Secara Online Dan Periodik
Berbasis Arduino (Studi Kasus: Batan Puspiptek Serpong). Jurnal Teknik Informatika,
8(1): 33- 34. en.wikipedia.org
