i
1 TUGAS AKHIR
SISTEM PENCACAH RADIASI MODEL SPR 01
BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8535
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat
Memperoleh gelar Sarjana Teknik pada
Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma
Disusun oleh :
REZA MARIO SIPAYUNG
NIM : 165114063
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA 2020
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ii
2 FINAL PROJECT
RADIATION COUNTING SYSTEM MODEL SPR 01
BASED ON ATMEGA8535 MICROCONTROLLER
In partial fulfilment of the requirements
For the degree of Sarjana Teknik
In Electrical Engineering Study Program
Faculty of Science and Technology Sanata Dharma University
REZA MARIO SIPAYUNG
NIM : 165114063
ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTMENT
FACULTY SCIENCE AND TECHNOLOGY SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA 2020
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vi
6 MOTO DAN PERSEMBAHAN
“ LakukanlahkewajibanmudengansetiaterhadapTUHAN,Allahmu,denganhidupmenurutjalanyangditunjukkan-Nya,dandengantetapmengikutisegala
ketetapan,perintah,peraturandanketentuan-Nya,sepertiyangtertulisdalamhukumMusa,supayaengkauberuntungdalamsegalayangkaulakukandan
dalamsegalayangkautuju“
(1 RAJA-RAJA 2 : 3)
Persembahan:
Skripsi ini saya persembahkan untuk Tuhan Yesus Kristus atas berkat dan karunia-Nya
Yang telah menguatkanku sehingga dapat terus terjaga dalam menyelesaikan tugas akhir
Kepada orang tua yang selalu senantiasa memberikan dukungan dan semangat
Semangat yang diberikan oleh kedua orangtua saya membuat saya tegar dan kuat
Kepada Kela dan Bou yang selalu memberikan dukungan kepada saya dari kecil
Kepada Oppung dan Tua yang sangat menyayangi kami cucu-cucunya
Untuk adik-adikku Riska dan Heryadi yang selalu memberikan semangat
Kepada Dosen Pembimbing Martanto, M.T. dan Jumari, S.ST.
Terimakasih telah membimbing dan mengajari dalam pembuatan tugas akhir
Untuk teman-teman seperjuangan yang membantu dan memberi semangat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
8 INTISARI
Sistem pencacah radiasi berbasis mikrokontroler ATMEGA8535 dibuat agar dapat menunjang keperluan peralatan nuklir. Sistem pencacah radiasi adalah alat yang digunakan untuk pengukuran intensitas radiasi beta dan gamma pada suatu lokasi yang diperkirakan ada benda atau zat yang mengandung radioaktif. Data hasil pengukuran berupa cacahan yang ditampilkan oleh mikrokontroler ATMEGA8535 pada LCD 16 x 2.
Cara kerja sistem pencacah radiasi adalah melalui pengubahan radiasi menjadi pulsa-pulsa listrik negatif oleh detektor Geiger Muller yang diberi tegangan sekitar 900 Volt sesuai dengan tegangan operasi kerja detektor Geiger Muller. Pulsa-pulsa listrik tadi kemudian diolah oleh pembentuk pulsa kotak untuk dibalik dan dikuatkan pulsanya agar dapat dibaca oleh mikrokontroler ATMEGA8535. Mikrokontroler mengolah data cacahan dan menampilkan cacahan pada LCD 16 x 2.
Hasil yang didapat dalam pembuatan sistem pencacah radiasi dibagi menjadi 3 buah bagian yaitu penyedia daya tegangan tinggi, pembentuk pulsa dan counter timer. Trafo hv pada penyedia daya tegangan tinggi yang dibuat sudah bisa dikendalikan tegangannya dari 0 – 500 VAC dengan menggunakan mikrokontroler dan DAC0800 tetapi trafo belum dapat dibebani rangkaian pelipat ganda tegangan untuk mendapatkan tegangan maksimum nya di 1000 VDC. Pembentuk pulsa kotak sudah dapat membalik dan menguatkan pulsa listrik negatif dari detektor Geiger Muller dengan lebar pulsa 15 µs dan tinggi pulsa 5 volt. Linieritas pencacahan(R2) yang didapatkan dari pengujian didapatkan rata-rata dari keseluruhan mendekati 1. Pengujian kestabilan pencacahan menggunakan sumber radiasi Sr-90 diperoleh nilai chi square test(X2) 24,80. Nilai X2 yang diizin kan harus berada pada ring 7,663 ≤ X2 ≤ 36,191. Nilai X2 tersebut sudah memenuhi standar yang ditetapkan oleh International Atomic Energy Agency.
Kata Kunci: Mikrokontroler, LCD 16 x 2, Trafo HV, Linieritas, International Atomic Energy Agency
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ix
9 ABSTRACT
Radiation counting system based on atmega8535 microcontroller is made to support the needs of nuclear equipment. The radiation counter system is a tool used to measure the intensity of beta and gamma radiation at a location where an object or substance that contains radioactivity is thought to exist. The measurement data is in the form of counts displayed by the ATMEGA8535 microcontroller on the LCD 16 x 2.
The radiation counter system works is by converting the radiation into negative electrical pulses by the Geiger Muller detector which is given a voltage of about 900 Volts in accordance with the working voltage of the Geiger Muller detector. The electric pulses are then processed by the square pulse shapping to be reversed and the pulses amplified so that they can be read by the ATMEGA8535 microcontroller. The microcontroller processes the count data and displays the count on a 16 x 2 LCD.
The results obtained in the manufacture of a radiation counter system are divided into 3 parts, namely the high voltage power provider, the pulse shapping and the counter/timer. The hv transformer on a high-voltage power provider that is made can be controlled for the voltage from 0 - 500 VAC by using a microcontroller and DAC0800 but the transformer cannot be burdened with a voltage multiplier circuit to get its maximum voltage at 1000 VDC. The square pulse shapping is able to reverse and amplify the negative electrical pulses from the Geiger Muller detector with a pulse width of 15 µs and a pulse height of 5 volts. The linearity of the count (R2) which is obtained from the test, the average of the whole is close to 1. The stability of the count using the Sr-90 radiation source, the chi square test value (X2) is 24,80. The permissible value of X2 must be in the range of 7,663 ≤ X2 ≤ 36,191. The X2 value has met the standards set by the International Atomic Energy Agency.
Key Words: Microcontroller, LCD 16 x 2, HV Transformer, Linearity, International Atomic Energy Agency
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
11 DAFTAR ISI
TUGAS AKHIR ..................................................................................................................... i FINAL PROJECT ................................................................................................................. ii Halaman Persetujuan ............................................................................................................ iii HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................................. iv LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN KARYA .............................................................. v MOTO DAN PERSEMBAHAN .......................................................................................... vi LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN .................................................................... vii INTISARI ........................................................................................................................... viii ABSTRACT ......................................................................................................................... ix KATA PENGANTAR ........................................................................................................... x DAFTAR ISI ....................................................................................................................... xii DAFTAR GAMBAR .......................................................................................................... xiv DAFTAR TABEL .............................................................................................................. xvi BAB I ..................................................................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ........................................................................................................ 1 1.2 Tujuan dan Manfaat ................................................................................................ 2 1.3 Batasan Masalah ..................................................................................................... 2 1.4 Metodologi Penelitian ............................................................................................. 3
BAB II ................................................................................................................................... 5 2.1 Radiasi Alpha, Beta dan Gamma ............................................................................ 5 2.2 Detektor Geiger Muller ........................................................................................... 5 2.3 Mikrokontroler ATMEGA8535 .............................................................................. 8
2.3.1 Fitur ATMEGA8535 ....................................................................................... 8 2.3.2 Deskripsi Pin ................................................................................................... 9 2.3.3 Interupsi ......................................................................................................... 11 2.3.4 Timer/Counter ............................................................................................... 14
2.4 CVAVR ................................................................................................................ 16 2.5 DAC 0800 ............................................................................................................. 16 2.6 Teori Pelipat Tegangan ......................................................................................... 17 2.7 Transistor Sebagai Saklar ..................................................................................... 19 2.8 Trafo Step Up ........................................................................................................ 22 2.9 LCD(Liquid Crystal Display) ............................................................................... 22 2.10 Pembagi Tegangan ................................................................................................ 24 2.11 LED(Light Emitting Diode) .................................................................................. 24 2.12 Monostable Multivibrator ..................................................................................... 26 2.13 Square Wave Generator ........................................................................................ 28 2.14 Op-amp Komparator ............................................................................................. 30 2.15 Chi Square Test ..................................................................................................... 31
BAB III ................................................................................................................................ 33 3.1 Model Sistem ........................................................................................................ 33 3.2 Perancangan Perangkat Keras ............................................................................... 34 3.3 Perancangan Perangkat Lunak .............................................................................. 42
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
BAB IV ................................................................................................................................ 46 4.1 Bentuk Fisik Sistem Elektronik ............................................................................ 46 4.2 Pengoperasian Alat ............................................................................................... 48
4.2.1 Kontrol pada panel depan terdiri dari : .......................................................... 48 4.2.2 Kontrol pada panel belakang terdiri dari: ...................................................... 48 4.2.3 Cara Pemakaian ............................................................................................. 48
4.3 Analisis Sistem Pencacah Radiasi ........................................................................ 49 4.4 Penyedia Daya Tegangan Rendah DC .................................................................. 55 4.5 Analisis Penyedia Daya Tegangan Tinggi DC ..................................................... 55
4.5.1 Analisis Hardware Penyedia Daya Tegangan Tinggi .................................... 55 4.5.2 Analisis Software Penyedia Daya Tegangan Tinggi ..................................... 60
4.6 Analisis Rangkaian Pembentuk Pulsa ................................................................... 62 4.7 Analisis Program Aplikasi Counter/Timer ........................................................... 64
4.7.1 Program Mikrokontroler 2 Sebagai Counter/Timer ...................................... 64 4.7.2 Pengujian Linearitas Mikrokontroler dengan Menggunakan AFG ............... 69
BAB V ................................................................................................................................. 79 5.1 Kesimpulan ........................................................................................................... 79 5.2 Saran ..................................................................................................................... 79
Daftar Pustaka ..................................................................................................................... 80
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
12 DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Blok Diagram Sistem Pencacah Radiasi Berbasis Mikrokontroler ATMEGA8535 ...................................................................................................................... 3 Gambar 2.1 Daya Tembus Radiasi ........................................................................................ 5 Gambar 2.2 Detektor Geiger Muller...................................................................................... 6 Gambar 2.3 Daerah Plato detektor GM ................................................................................ 8 Gambar 2.4 Mikrokontroler ATMEGA8535......................................................................... 9 Gambar 2.5 Register GICR ................................................................................................. 12 Gambar 2.6 Register MCUCR ............................................................................................ 13 Gambar 2.7 Register MCUSCR .......................................................................................... 13 Gambar 2.8 Register GICR ................................................................................................. 14 Gambar 2.9 Register TCCR0 .............................................................................................. 14 Gambar 2.10 Register TCNT0 ............................................................................................ 15 Gambar 2.11 Register OCR0 ............................................................................................... 15 Gambar 2.12 Konfigurasi Pin DAC 0800 ........................................................................... 17 Gambar 2.13 Aplikasi Rangkaian DAC dengan LM741 ..................................................... 17 Gambar 2.14 (a) Rangkaian Pengganda Tegangan ............................................................ 18 Gambar 2.15 Grafik Karakteristik Transistor ..................................................................... 20 Gambar 2.16 Transistor Kondisi Jenuh(Saklar Posisi ON) ................................................. 20 Gambar 2.17 Transistor Kondisi Mati(saklar posisi OFF) ................................................. 20 Gambar 2.18 Trafo Step Up dan Trafo Sederhana .............................................................. 22 Gambar 2.19 LCD 16x2 ...................................................................................................... 23 Gambar 2.20 Pembagi Tegangan......................................................................................... 24 Gambar 2.21 Simbol dan Bentuk fisik LED ....................................................................... 25 Gambar 2.22 Rangkaian Dasar Menyalakan LED .............................................................. 26 Gambar 2.23 Diagram Sirkuit Monostable Multivibrator ................................................... 27 Gambar 2.24 Bentuk Gelombang Keluaran ........................................................................ 28 Gambar 2.25 Rangkaian Square Wave Generator ............................................................... 29 Gambar 2.26 Gelombang Periodik ..................................................................................... 29 Gambar 2.27 Rangkaian Komparator Tegangan Sederhana .............................................. 30 Gambar 3.1 Model Sistem .................................................................................................. 33 Gambar 3.2 Desain Casis Sistem Pencacah Radiasi........................................................... 34 Gambar 3.3 Rangkaian Pengendali Tegangan Tinggi ........................................................ 35 Gambar 3.4 Rangkaian Counter/Timer Mikrokontroler ATMEGA8535 ........................... 36 Gambar 3.5 Rangkaian Pembentuk Pulsa.......................................................................... 38 Gambar 3.6 Rangkaian Penyedia Daya Tegangan Tinggi DC ........................................... 40 Gambar 3.7 Diagram alir mikrokontroler 1 kendali tegangan ............................................ 42 Gambar 3.8 Diagram alir mikrokontroler 2 ........................................................................ 44 Gambar 3.9 Diagram Alir Subrutin Timer .......................................................................... 45 Gambar 4.1 Sistem Pencacah Radiasi Model SPR-01 ........................................................ 46 Gambar 4.2 Elektronik Sistem Pencacah Radiasi ............................................................... 47 Gambar 4.3 Pulsa Keluaran Pembentuk Pulsa .................................................................... 49 Gambar 4.4 Grafik Histogram Hasil Pengujian Sistem Pencacah Radiasi.......................... 53
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
Gambar 4.5 Pcb Penyedia Daya Tegangan Tinggi ............................................................. 55 Gambar 4.6 Keluaran Rangkaian Pembentuk Gelombang Kotak ...................................... 56 Gambar 4.7 Gelombang Keluaran LM339 ......................................................................... 57 Gambar 4.8 Grafik Hubungan Nilai Data Digital dan Tegangan Keluaran ........................ 57 Gambar 4.9 Trafo Ferit ....................................................................................................... 58 Gambar 4.10 Proses Menggulung Trafo Sekunder ............................................................ 58 Gambar 4.11 Rangkaian Pengendali Tegangan Referensi ................................................. 59 Gambar 4.12 Rangkaian Penyedia Daya Tegangan TInggi ............................................... 59 Gambar 4.13 Hubungan Tegangan Keluaran Trafo dengan Nilai Data Digital ................. 60 Gambar 4.14 Listing Program Inisiasi Variabel ................................................................. 60 Gambar 4.15 Listing Program Inisiasi Port ........................................................................ 61 Gambar 4.16 Program Menaikkan dan Menurunkan Nilai Data Digital ............................ 61 Gambar 4.17 PCB Pembentuk Pulsa .................................................................................. 62 Gambar 4.18 Sinyal Pulse Generator ................................................................................. 62 Gambar 4.19 Sinyal Input dan Output ................................................................................ 63 Gambar 4.20 Jangkauan Frekuensi .................................................................................... 64 Gambar 4.21 Inisiasi Variabel ............................................................................................ 65 Gambar 4.22 Mengaktifkan Interupsi dan Pengaturan Timer ............................................ 65 Gambar 4.23 Mengaktifkan EEPROM ............................................................................... 66 Gambar 4.24 Program Konfigurasi LCD 16 x 2 ................................................................ 66 Gambar 4.25 Pengaturan Tombol Timer ............................................................................ 67 Gambar 4.26 Program Setting waktu ................................................................................. 67 Gambar 4.27 Pengaturan tombol start ................................................................................ 68 Gambar 4.28 Program ketika waktu habis.......................................................................... 68 Gambar 4.29 Pengaturan Tombol Stop .............................................................................. 69 Gambar 4.30 Pengaturan Tombol Reset ............................................................................. 69 Gambar 4.31 Grafik Linieritas Pencacahan Untuk Waktu 1 Detik .................................... 71 Gambar 4.32 Grafik Linieritas Pencacahan Untuk Waktu 2 Detik .................................... 72 Gambar 4.33 Grafik Linieritas Pencacahan Untuk Waktu 5 Detik .................................... 72 Gambar 4.34 Grafik Linieritas Pencacahan Untuk Waktu 10 Detik .................................. 73 Gambar 4.35 Grafik Linieritas Pencacahan Untuk Waktu 20 Detik .................................. 73 Gambar 4.36 Grafik Linieritas Pencacahan Untuk Waktu 30 Detik .................................. 74 Gambar 4.37 Grafik Linieritas Pencacahan Untuk Waktu 40 Detik .................................. 74 Gambar 4.38 Grafik Linieritas Pencacahan Untuk Waktu 50 Detik ................................. 75 Gambar 4.39 Grafik Linieritas Pencacahan Untuk Waktu 1 Menit ................................... 75 Gambar 4.40 Grafik Linieritas Pencacahan Untuk Waktu 2 Menit .................................. 76 Gambar 4.41 Grafik Linieritas Pencacahan Untuk Waktu 5 Menit ................................... 76 Gambar 4.42 Grafik Linieritas Pencacahan Untuk Waktu 10 Menit ................................. 77 Gambar 4.43 Grafik Linieritas Pencacahan Untuk Waktu 20 Menit ................................. 77
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
13 DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Keterangan Pin Mikrokontroler ATMEGA8535 ................................................ 10 Tabel 2.2 Tabel Prioritas Interupsi ...................................................................................... 12 Tabel 2.3 Tabel ISC2 ........................................................................................................... 13 Tabel 2.4 Mode Pengoperasian Timer/Counter 0 ................................................................ 15 Tabel 2.5 Konfigurasi Pin LCD ........................................................................................... 23 Tabel 2.6 Tegangan Kerja Setiap Warna LED .................................................................... 25 Tabel 3.1 Setting Waktu Berdasar Penekanan Tombol S1 .................................................. 37 Tabel 4.1. Daya Konsumsi .................................................................................................. 49 Tabel 4.2. Hasil Pengujian Sistem Pencacah Radiasi Model SPR 01 ................................. 50 Tabel 4.3. Hasil Pengujian Sistem Pencacah Radiasi Model SPR 01 Tanpa Sumber Radiasi ............................................................................................................................................. 51 Tabel 4.4. Pengujian Kestabilan Pencacahan Sistem Pencacah Radiasi Model SPR 01 Dengan Menggunakan Sr90 .................................................................................................. 52 Tabel 4.5. Data Hasil Pencacahan Sistem Pencacah Nuklir Dengan Menggunakan Sr90 ... 53 Tabel 4.6 Pengolahan Data untuk Mendapatkan Nilai R Kuadrat ...................................... 70
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
1 BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Radiasi merupakan suatu cara perambatan energi dari sumber energi ke lingkungannya
tanpa membutuhkan medium atau bahan penghantar tertentu. Radiasi nuklir memiliki sifat
yang khas yaitu tidak dapat dirasakan secara langsung dan dapat menembus berbagai jenis
bahan. Oleh karena itu untuk mengetahui ada atau tidak adanya radiasi nuklir diperlukan
suatu alat yaitu pengukur radiasi. Pengukur radiasi digunakan untuk mengukur kuantitas dan
dosis radiasi.[1]
Salah satu alat pengukur radiasi adalah sistem pencacah radiasi. Sistem pencacah
radiasi adalah alat yang digunakan untuk pengukuran intensitas radiasi beta dan gamma
pada suatu lokasi yang diperkirakan ada benda atau zat yang mengandung radioaktif. Pada
dasarnya sistem pencacah radiasi terdiri dari detektor Geiger Muller, penyedia daya
tegangan rendah DC, penyedia daya tegangan tinggi DC , rangkaian pembentuk pulsa,
pencacah dan pewaktu. [2]
Alat yang dibuat terdahulu masih menggunakan komponen konvensional sehingga
rangkaiannya sangat kompleks yaitu masih menggunakan IC M7217 sebagai counter dan
sebagai timernya IC CD4047, disamping itu sebagai penampil masih menggunakan
gabungan dari led seven segment dimana konsumsi arus beban masih lebih besar. [3]
Seiring dengan berkembangnya zaman, teknologi mikrokontroler dewasa ini juga
berkembang dengan sangat cepat. Sebagai teknologi yang relatif baru, yaitu teknologi
semikonduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan
ruang yang kecil serta dapat diproduksi secara masal, membuat harga mikrokontroler lebih
murah dibanding dengan PC.[4] Dengan kelebihan memiliki ukuran yang kecil,
mikrokontroler dapat diaplikasikan untuk merancang alat deteksi radiasi yang portable
dengan harga yang relatif lebih murah.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
Dengan pengembangan teknologi komponen elektronika yang lebih handal dan
ekonomis dimungkinkan untuk membuat sistem pencacah radiasi yang lebih kompak, handal
dan murah. Untuk meningkatkan unjuk kerja maka diadakan modifikasi pada rangkaian
elektroniknya, karena alat yang telah dibuat terdahulu masih terdapat beberapa kekurangan
diantaranya rangkaiannya kurang praktis serta tegangan riak (noise) yang dihasilkan oleh
penyedia daya tegangan tinggi masih terlalu besar. Untuk itu perlu diadakan modifikasi pada
penyedia daya tegangan tinggi DC, rangkaian counter/timer menggunakan mikrokontroler
ATMEGA8535 buatan ATMEL AVR dengan penampil LCD 16 x 2 (16 bit 2 larik) .
1.2 Tujuan dan Manfaat
Tujuan dari Penelitian ini adalah membuat prototipe Sistem Pencacah Radiasi
generasi baru berbasis mikrokontroler ATMEGA8535 dengan tampilan melalui LCD.
Penyedia daya tegangan tinggi 1000 Volt berfungsi sebagai power supply detektor Geiger
Muller yang dapat dikendalikan oleh mikrokontroler ATMEGA8535.
Manfaat penelitian ini adalah:
1. Untuk lembaga yang menangani kenukliran : diharapkan dapat memperoleh suatu
sistem pencacah radiasi yang memiliki unjuk kerja yang baik, sehingga dapat
diaplikasikan untuk menunjang keperluan peralatan nuklir.
2. Untuk dunia pendidikan: alat ini dapat dipakai sebagai media pembelajaran di SMA
dan Perguruan Tinggi mengenai fisika radiasi sehingga dapat menjelaskan manfaat
dan bahaya radiasi.
1.3 Batasan Masalah
Agar Tugas Akhir ini dapat mengarah pada tujuan dan untuk menghindari terlalu
kompleksnya permasalahan yang muncul, maka perlu adanya batasan-batasan masalah yang
sesuai dengan judul dari Tugas Akhir ini. Adapun batasan masalah adalah:
a. Alat yang akan dibuat pada penelitian ini bernama Sistem Pencacah Radiasi Model
SPR 01.
b. Detektor GM berfungsi untuk mengukur intensitas radiasi beta dan gamma.
c. Detektor yang digunakan adalah Detektor Geiger Muller 491-30. Detektor ini
memiliki tegangan kerja di sekitar +900 V DC.
d. Detektor GM memiliki respon energi gamma diatas 12keV dan beta diatas 200 keV.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
e. Penyedia daya tegangan tinggi 0-1000 V DC yang tegangannya dapat diatur dengan
menggunakan mikrokontroler ATMEGA8535.
f. Penyedia daya tegangan rendah DC 5 V .
g. Mikrokontroler ATMEGA8535 sebagai chip programmer untuk counter/timer pada
sistem pencacah radiasi.
h. Memiliki settingan waktu untuk mencacah yaitu selama 1 detik, 2 detik, 5 detik, 10
detik, 20 detik, 30 detik, 40 detik, 50 detik, 1 menit, 2 menit, 5 menit, 10 menit dan 20
menit.
i. LCD 16 x 2 untuk menampilkan intensitas radiasi.
1.4 Metodologi Penelitian
Berdasarkan pada tujuan yang ingin dicapai maka metode yang digunakan dalam
penyusunan Tugas Akhir ini adalah:
a. Studi Pustaka
Studi Pustaka dilakukan dengan mengumpulkan informasi dari berbagai
literatur berupa buku, jurnal, skripsi dan datasheet. Selain itu informasi juga
dikumpulkan dari berbagai artikel di internet . Informasi yang dikumpulkan terkait
dengan sistem pencacah radiasi.
b. Eksperimen
Eksperimen dilakukan dengan langsung melakukan praktek maupun
pengujian terhadap hasil pembuatan alat dalam pembuatan tugas akhir ini.
c. Perancangan Software dan Hardware
Gambar 1.1 Blok Diagram Sistem Pencacah Radiasi Berbasis Mikrokontroler
ATMEGA8535
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
Perancangan ini bertujuan untuk mencari bentuk model yang optimal dari
sistem yang akan dibuat dengan mempertimbangkan dari berbagai faktor
permasalahan dan kebutuhan yang telah ditentukan. Gambar 1.1. memperlihatkan blok
model yang akan dirancang.
d. Pembuatan Software dan Hardware
Tahap ini dilakukan dengan pembuatan perangkat lunak dan perangkat keras
yang terdiri dari beberapa bagian seperti blok diagram pada Gambar 1.1 . Perangkat
lunak digunakan sebagai media untuk menghasilkan program pencacahan dan
pengendalian tegangan tinggi 0-1000 V DC untuk sistem pencacah radiasi . Hasil
pencacahan akan ditampilkan oleh perangkat keras yaitu LCD 16 x 2.
e. Pengambilan Data dan Pengujian
Pengujian subsistem terdiri dari pengujian penyedia daya tegangan rendah DC,
pengujian penyedia daya tegangan tinggi DC, pengujian rangkaian pembentuk pulsa
dan pengujian linearitas pencacahan dengan menggunakan pulse generator dan
pengujian seluruh sistem dengan Chi Square Test(uji stabilitas) dengan menggunakan
sumber radiasi Sr90. Pengambilan data dilakukan dengan cara mengambil data dari
hasil pengujian subsistem dan keseluruhan sistem yang dilakukan.
f. Analisis dan Kesimpulan
Analisis dan pengambilan kesimpulan dirumuskan berdasarkan data yang
diperoleh dari hasil pengujian . Analisa sistem mengacu pada kesesuaian sistem yang
dibuat dengan perancangan sistem yang diharapkan. Berdasarkan hasil analisa data
pengujian dapat disimpulkan tentang kinerja alat yang dibuat. Jika terdapat bagian
tertentu yang bekerja tidak sesuai dengan perancangan maka akan dijelaskan
penyebabnya berdasarkan teori dan data pengujian.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
2 BAB II
DASAR TEORI
2.1 Radiasi Alpha, Beta dan Gamma
Pada tahun 1898, J.J Thompson dan E. Rutherford menunjukan bahwa sinar X dan
radiasi yang dipancarkan oleh materi radioaktif pada dasarnya bertingkah laku sama[5].
Berdasarkan pengukuran serapan materi terhadap radiasi yang dipancarkan oleh materi
radioaktif seperti uranium paling sedikit ada 2 jenis radiasi yang dipancarkan oleh bahan
radioaktif alam uranium dan thorium. Jenis radiasi yang dipancarkan adalah radiasi yang
memiliki daya ionisasi yang sangat besar, mudah diserap oleh materi, dan dapat dihentikan
oleh kertas tipis, yaitu radiasi alfa. Selain itu terdapat radiasi yang memiliki daya tembus
lebih besar dari alpha adalah beta. Jenis radiasi yang lebih besar lagi, dan hanya dapat
dihentikan dengan timbal 1,5cm atau lebih yaitu gamma. Garis besar sifat radiasi Alpha,
Beta, Gamma ditunjukkan pada gambar 2.1.
Gambar 2.1 Daya Tembus Radiasi[5]
2.2 Detektor Geiger Muller
Pencacah Geiger Muller adalah sebuah alat pengukur radiasi ionisasi[6]. Pencacah
Geiger bisa digunakan untuk mendeteksi radiasi gamma dan beta. Sensornya adalah tabung
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
Geiger Muller, sebuah tabung yang diisi oleh gas yang akan bersifat konduktor ketika
partikel atau foton radiasi menyebabkan gas (umumnya Argon) menjadi konduktif. Alat
tersebut akan membesarkan sinyal dan menampilkan pada indikatornya yang bisa berupa
jarum penunjuk, lampu, atau bunyi klik dimana satu bunyi menandakan satu partikel. Pada
kondisi tertentu Pencacah Geiger dapat digunakan untuk mendeteksi radiasi gamma,
walaupun tingkat reliabilitasnya kurang. Pencacah Geiger tidak bisa digunakan untuk
mendeteksi neutron. Konstruksi detektor Geiger Muller ditunjukkan pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Detektor Geiger Muller[6]
Sebuah tabung Geiger-Muller (tabung GM) adalah unsur pengindera (sensor) dari
sebuah Geiger counter yang dapat mendeteksi sebuah partikel tunggal dari sebuah radiasi
ionisasi. Katoda yaitu dinding tabung logam yang merupakan elektroda negatif. Jika tabung
terbuat dari gelas maka dinding tabung harus dilapisi logam tipis. Anoda yaitu kawat tipis
atau wolfram yang terbentang ditengah tabung. Anoda sebagai elektroda positif. Isi tabung
yaitu gas (misalnya : Ar dan He). Mula-mula tabung dikosongkan, kemudian diisi gas mulia
seperti argon, neon yang dicampur sedikit dengan 10% gas yang mudah terurai seperti
alkohol, Br, Cl2 dan sebagainya pada tekanan 50-100 mmHg. Potensial yang diberikan dapat
divariasi dari 0 sampai 1000 V (tergantung pada spesifikasi tabung). Salah satu ujung tabung
tutupnya dibuat dari baha tipis(misal : plastik,mika) agar dapat dimasuki radiasi nuklir.
Apabila radiasi nuklir α, β dan γ masuk ke tabung detektor maka dapat menimbulkan proses
ionisasi dan proses eksitasi pada atom-atom gas mulia. Jumlah ion yang terbentuk sebanding
dengan tenaga radiasi yang masuk. Jika potensial yang dipasang rendah, belum terjadi pulsa
keluaran karena ion-ion belum mampu ditarik ke anoda/katoda.
Bila potensialnya dinaikkan sampai cukup tinggi, artinya dengan kenaikan tegangan
akan menurunkan medan magnet yang akan menangkap elektron dari radiasi sinar radioaktif
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
yang masuk maka akan diperoleh pulsa keluaran yang dapat terdeteksi pada alat pencacah,
sebab semua ion-ion dan elektron telah dapat ditarik menuju ke anoda(elektron) dan menuju
katoda(untuk ion positif). Proses ionisasi ini disebu ionisasi primer. Banyaknya elektron dan
ion positif yang mencapai anoda dan katoda terbaca melalui alat pencacah. Apabila potensial
antara anoda dan katoda dinaikkan lebih tinggi lagi, maka dalam tabung akan terjadi ionisasi
berantai, sehingga jumlah elektron dan ion positif menjadi sangat besar. Jumlah elektron dan
ion positif yang terbentuk tidak lagi bergantung pada jumlah ion yang terjadi pada saat
permulaan ketika radiasi masuk dalam tabung (ionisasi primer). Namun jumlah elektron atau
ion positif yang terbentuk hanya bergantung pada fraksi gas yang dicampurkan.
Pada keadaan ini waktu potensial divariasi, jumlah pasangan ion yang terbentuk tidak
banyak berubah sebab kelebihan energi elektron ataupun kelebihan energi foton dari eksitasi
digunakan untuk proses penguraian (proses disosiasi) dari gas-gas campuran yang mudah
berurai. Hans Geiger yang memberinya nama tabung GM pada tahun 1908 dan Walter
Muller berkolaborasi dengan Geiger dalam pengembangan yang lebih lanjut pada tahun
1928. Ini adalah jenis gas ionisasi detektor dioperasikan dengan tegangan Geiger
plateau(daerah plato).
Daerah plato adalah tegangan dalam rentang counter Geiger-Müller beroperasi.
Tergantung pada karakteristik spesifik pencacahan ( ukuran, jenis gas dll), lebih tepatnya
tegangan jangkauannya berbeda-beda. Di wilayah ini, potensi perbedaan di pencacahan
cukup kuat untuk mengionisasi semua gas di dalam tabung, tergantung pemicu radiasi
ionisasi yang masuk (alfa, beta atau radiasi gamma). Dataran di bawah tegangan tinggi (
plateau ) tidak cukup untuk menyebabkan discharge, dimana Townsend avalanche yang
dibatasi adalah hasil, dan tabung bertindak sebagai counter proporsional, dan pulsa ukuran
output tergantung pada awal ionisasi yang dibuat oleh radiasi. Tegangan yang lebih tinggi
menyebabkan fenomena yang disebut quenching yang dikenakan ion-ion positif yang
diambil ke katoda sehingga membuat pulsa terus listrik di pencacah.
Dataran akan condong sedikit jika terjadi peningkatan kepekaan terhadap energi
radiasi rendah, hal ini disebabkan oleh peningkatan tegangan pada perangkat. Normalnya
bila partikel memasuki tabung dan mengionisasi salah satu gas atom, ionisasi gas akan
terjadi. Sekali energi partikel yang rendah memasuki counter, ada kemungkinan bahwa
energi kinetis di samping potensi energi dari tegangan yang mencukupi untuk tambahan
ionisasi terjadi, maka ion terekombinasi. Pada tegangan yang lebih tinggi, dengan ketinggian
minimum untuk radiasi tingkat tetes, maka sensitivitas pencacah meningkat.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
Gambar 2.3 Daerah Plato detektor GM[6]
2.3 Mikrokontroler ATMEGA8535
Mikrokontroler merupakan keseluruhan sistem komputer yang dikemas menjadi
sebuah chip di mana di dalamnya sudah terdapat Mikroprosesor, I/O, Memori bahkan ADC,
berbeda dengan Mikroprosesor yang berfungsi sebagai pemroses data.[7]
Mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc processor) memiliki arsitektur 8 bit,
dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit dan sebagian besar instruksi dieksekusi
dalam 1 siklus clock atau dikenal dengan teknologi RISC (Reduced Instruction Set
Computing)[8]. Secara umum, AVR dapat dikelompokan ke dalam 4 kelas, yaitu keluarga
AT90Sxx, keluarga ATMega dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing-
masing adalah kapasitas memori, peripheral dan fungsinya . Di dalam penelitian ini
digunakan mikrokontroler dari keluarga AVR yaitu Mikrokontroler ATMEGA8535.
2.3.1 Fitur ATMEGA8535
Berikut ini adalah fitur-fitur yang dimiliki oleh ATMEGA8535:
a. 130 macam instruksi, yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock
b. 32 x 8 bit register serba guna.
c. Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock 16 MHz.
d. 8 Kbyte Flash Memori, yang memiliki fasilitas In-System Programming.
e. 512 Byte internal EEPROM.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
f. 512 Byte SRAM.
g. Programming Lock, fasilitas untuk mengamankan program.
h. 2 buah counter/timer 8-bit dan 1 buah counter/timer 16-bit.
i. 4 channel output PWM.
j. 8 channel ADC 10-bit.
k. Serial USART.
l. Master/Slave SPI serial interface.
m. Serial TWI atau I2C.
n. On-Chip Analog Comparator.
2.3.2 Deskripsi Pin
Gambar 2.4 Mikrokontroler ATMEGA8535[8]
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
Tabel 2.1 Keterangan Pin Mikrokontroler ATMEGA8535
PIN KETERANGAN
1..8
Port B, merupakan Port I/O 8-bit dua arah (bi-directional) dengan resistor
pull-up internal. Selain sebagai Port I/O 8-bit Port B juga dapat
difungsikan secara individu sebagai berikut :
PB7 : SCK (SPI Bus Serial Clock)
PB6 : MISO (SPI Bus Master Input / Slave Output)
PB5 : MOSI (SPI Bus Master Output / Slave Input)
PB4 : SS (SPI Slave Select Input)
PB3 : AIN1 (Analog Comparator Negative Input)
OC0 (Output Compare Timer/Counter 0)
PB2 : AIN0 ( Analog Comparator Positive Input )
INT2 (External Interupt 2 Input)
PB1 : T1 (Timer/Counter 1 External Counter Input)
PB0 : T0 (Timer/Counter 0 External Counter Input)
XCK (USART External Clock Input/Output)
9 RESET, merupakan pin reset yang akan bekerja bila diberi pulsa rendah
(aktif low) selama minimal 1.5 us.
10 VCC, Catu daya digital.
11 GND, Ground untuk catu daya digital.
12 XTAL2, merupakan output dari penguat osilator pembalik.
13 XTAL1, merupakan input ke penguat osilator pembalik dan input ke
internal clock.
14..21
Port D, merupakan Port I/O 8-bit dua arah (bi-directional) dengan
resistor pull-up internal. Selain sebagai Port I/O 8-bit Port D juga dapat
difungsikan secara individu sebagai berikut :
PD7 : OC2 ( Output Compare Timer/ Counter 2)
PD6 : ICP1 ( Timer/Counter 1 Input Capture)
PD5 : OC1A ( Output Compare A Timer / Counter 1)
PD4 : OC1B ( Output Compare B Timer / Counter 1)
PD3 : INT1 ( External Interrupt 1 Input )
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
PIN KETERANGAN
PD2 : INT0 ( External Interrupt 0 Input )
PD1 : TXD ( USART transmit )
PD0 : RXD ( USART receive )
22..29
Port C, merupakan Port I/O 8-bit dua arah (bi-directional) dengan
resistor pull-up internal. Selain sebagai Port I/O 8-bit 4 bit Port C juga
dapat difungsikan secara individu sebagai berikut:
PC7 : TOSC2 ( Timer Oscillator 2 )
PC6 : TOSC1 ( Timer Oscillator 1 )
PC1 : SDA ( Serial Data Input/Output, I2C )
PC0 : SCL ( Serial Clock, I2C )
30 AVCC, merupakan catu daya yang digunakan untuk masukan analog
ADC yang terhubung ke Port A.
31 GND, Ground untuk catu daya analog.
32 AREF, merupakan tegangan referensi analog untuk ADC.
33..40 Port A, merupakan Port I/O 8-bit dua arah (bi-directional) dengan
resistor pull-up internal. Selain sebagai Port I/O 8-bit Port A juga dapat
berfungsi sebagai masukan 8 channel ADC.
2.3.3 Interupsi
Interrupt atau interupsi adalah suatu kejadian atau peristiwa yang menyebabkan
prosesor berhenti sejenak untuk melayani program yang ada pada interupsi tersebut[4].
ATMEGA8535 menyediakan 21 macam sumber interupsi yang masing-masing memiliki
alamat program vektor interupsi seperti pada Tabel 2.2. . Setiap interupsi yang aktif akan
dilayani segera setelah terjadi permintaan interupsi, tetapi jika dalam waktu bersamaan
terjadi lebih dari satu interupsi maka prioritas yang akan diselesaikan lebih dulu adalah
interupsi yang memiliki nomor urut lebih kecil sesuai Tabel 2.2.
Tabel 2.1 Lanjutan Keterangan Pin Mikrokontroler ATMEGA8535
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
Tabel 2.2 Tabel Prioritas Interupsi[8]
2.3.3.1 General Interrupt Control Register (GICR)
Gambar 2.5 Register GICR
1. Bit -7 , bit 6 dan bit 5 digunakan untuk mengaktifkan dan
menonatifkan interupsi eksternal.
2. Bit 1 –IVSEL : Interrupt Vector Select
Jika IVSEL diset ‘0’ maka Vektor interupsi akan dimulai pada alamat
awal Flash Memori. Jika IVSEL diset ‘1’ maka vektor interupsi akan
dimulai pada Boot Flash yang ditentukan oleh BOOTSZ Fuse.
3. Bit 0 –IVCE : Interrupt Vector Change Enable
Jika IVCE diset ‘1’ maka IVSEL dapat dirubah, tetapi jika IVCE diset
‘0’ maka IVSEL tidak dapat dirubah.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
2.3.3.2 Interupsi Eksternal Untuk interupsi eksternal pada ATMEGA8535 terdapat 3 pin, yaitu INT0, INT1, dan
INT2. Interupsi eksternal dapat aktif pada keadaan transisi naik(rising edge) ataupun pada
keadaan transisi turun(falling edge), sesuai dengan pengaturan pada beberapa register. Untuk
mengaktifkan interupsi, yang pertama dilakukan adalah mengubah status register bit 7, yaitu
I (Global Interrupt Enable). Untuk pengaturan mode dan cara kerja interupsi eksternal
dilakukan melalui dua buah register I/O yaitu register MCUCR dan register MCUCSR.
1. MCU- Control Register (MCUCR)
Gambar 2.6 Register MCUCR
Register MCUCR digunakan untuk mengatur pemicu interupsi dan
fungsi MCU secara umum.
2. MCU- Control and Status Register (MCUSCR)
Gambar 2.7 Register MCUSCR
Bit ke-6 ISC2 merupakan kontrol triger interupsi eksternal 2
(INT2) yang dimiliki selain ATMEGA8.
Tabel 2.3 Tabel ISC2
ISC2 Interupsi aktif pada 0 Aktif sisi turun 1 Aktif sisi naik
3. General Interrupt Control Register (GICR)
GICR digunakan untuk mengaktifkan dan menonaktifkan interupsi
INT0, INT1 dan INT2.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
Gambar 2.8 Register GICR
a) Bit -7 INT1 : Mengaktifkan interupsi eksternal satu
b) Bit -6 INT0 : Mengaktifkan interupsi eksternal nol
c) Bit -5 INT2 : Mengaktifkan interupsi eksternal dua
d) 0 = disable dan 1 = enable
2.3.4 Timer/Counter
ATMEGA8535 memiliki tiga modul timer yang terdiri dari dua buah timer/counter
dan satu buah timer/counter 16-bit[8]. Ketiga modul timer/counter ini dapat diatur dalam
mode yang berbeda secara individu dan tidak saling mempengaruhi satu sama lain. Selain
itu semua timer/counter juga dapat difungsikan sebagai sumber interupsi. Masing-masing
timer/counter ini memiliki register tertentu yang digunakan untuk mengatur mode dan cara
kerjanya tetapi ada dua register yang digunakan secara bersama-sama yaitu register TIMSK
dan register TIFR.
2.3.4.1 Timer/Counter 0 Timer/counter 0 merupakan modul timer/counter 8-bit yang dapat berfungsi sebagai
pencacah tunggal, pembangkit PWM 8-bit, pembangkit frekuensi, pencacah kejadian
eksternal, pembangkit interupsi overflow dan pembangkit interupsi output compare match.
Mode kerja timer/counter 0 dapat ditentukan dengan mengatur register
TCCR0,TCNT0 dan OCR0 serta TIMSK dan TIFR.
1. Timer/Counter 0 Control Register (TCCR0)
Gambar 2.9 Register TCCR0
a) Bit 7 –FOC0 : Force Output Compare
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
FOC0 hanya digunakan pada mode non-PWM. Jika FOC0
diset ‘1’ maka pin OC0 akan dipaksa mengeluarkan sinyal
sesuai dengan spesifikasi yang ditentukan oleh COM01 dan
COM00.
b) Bit 6 –WGM00 : Waveform Generation Mode
WGM00 dan WGM01 bersama-sama digunakan untuk
menentukan mode pembangkitan runtun timer/counter 0
seperti terlihat pada Tabel 2.4.
Tabel 2.4 Mode Pengoperasian Timer/Counter 0
Mode 0 : Timer/Counter 0 berfungsi sebagai pencacah
tunggal yang dapat mencacah dari 0x00 sampa dengan 0xFF.
Setelah mencapai nilai maksimal yaitu 0xFF maka register
counter(TCNT0) akan reset atau kembali ke 0x00. Mode ini
disebut dengan mode normal.
2. Timer/Counter Register 0 (TCNT0)
Gambar 2.10 Register TCNT0
Register TCNT0 berfungsi untuk menyimpan data cacahan
timer/counter 0. Karena ukuran register TCNT0 hanya 8-bit maka hanya
dapat melakukan cacahan dari 0x00-0xFF atau 0- 255.
3. Output Compare Register 0 (OCR0)
Gambar 2.11 Register OCR0
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
Register OCR0 berfungi untuk menyimpan data pembanding yang
akan selalu dibandingkan dengan isi register TCNT0. Jika nilai TCNT0 sama
dengan OCR0 maka akan terjadi event sesuai dengan mode yang telah
ditentukan pada register TCCR0.
Secara umum interval waktu timer yang dihasilkan dirumuskan[4] :
Ttimer0 = TOSC * (256-TCNT0) * N (2.1)
TOSC = 1/fOSC
Keterangan:
Ttimer0 : Interval waktu interupsi timer 0
TOSC : Periode Clock
fOSC : frekuensi osilator
2.4 CVAVR
Ada banyak jenis software yang dapat digunakan sebagai editor yang sekaligus
menyediakan compiler untuk mikrokontroler Atmel AVR dengan menggunakan bahasa C,
diantaranya MikroC for AVR, WinAVR, Image Craft ICC AVR, IAR Embedded
Workbench for AVR, dan CodeVision AVR.
CodeVisionAVR adalah sebuah compiler C yang telah dilengkapi dengan fasilitas
Integrated Development Environment (IDE) dan didesain agar dapat menghasilkan kode
program secara otomatis untuk mikrokontroler Atmel AVR[9]. Program ini dapat berjalan
dengan menggunakan sistem operasi Windows® XP, Vista, Windows 7, dan Windows 8,
32-bit dan 64-bit. Integrated Development Environment (IDE) telah dilengkapi dengan
fasilitas pemrograman chip melalui metode In-System Programming sehingga dapat secara
otomatis mentransfer file program ke dalam chip mikrokontroler AVR setelah sukses
dikompilasi.
2.5 DAC 0800
Rangkaian DAC merupakan rangkaian elektronik yang berfungsi mengubah sinyal
digital ke sinyal analog secara proporsional sesuai nilai pada input biner[10]. Dari variasi
input biner, grafik output analog dapat dibuat. Rangkaian DAC tersedia dalam IC dengan
karakteristik yang disesuaikan dengan kebutuhannya. Rangkaian DAC umumnya digunakan
untuk untuk mengendalikan suatu op-amp , sehingga dapat digunakan untuk sebagai kendali
digital amplifier dan filter atau sebagai rangkaian kendali proses dan kalibrasi otomatis.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
Konfigurasi IC DAC0800 ditunjukkan pada Gambar 2.12. Arus dari output analog (pin
2 dan 4) dari DAC 0800 berhubungan dengan input digital. (pin 5(MSB) sampai pin
12(LSB), dengan sebuah nilai koefisien konversi ditentukan oleh arus yang dilewatkan pada
input acuan(pin 14 dan pin 15). Kapan saja input digital diubah, output menjadi berubah
dalam waktu 100 ns. DAC memili 2 output (pin 2 dan pin 4), sebuah pembalik dan non-
pembalik yang digunakan untuk menggerakkan op-amp differensial.
Gambar 2.12 Konfigurasi Pin DAC 0800[10]
Gambar 2.13 Aplikasi Rangkaian DAC dengan LM741[10]
Berdasarkan gambar 2.13, tegangan Keluaran dari rangkaian DAC didapatkan melalui
persamaan berikut:
𝐸0255
2562 𝑋256
∗ 𝑉𝑟𝑒𝑓
(2.2)
Dimana X = Nilai digital
2.6 Teori Pelipat Tegangan
Pelipat tegangan adalah dua atau lebih penyearah puncak yang menghasilkan tegangan
dc sama dengan perkalian tegangan puncak input (2Vp, 3 Vp dan seterusnya)[11]. Gambar
2.14(a) adalah skema dasar pelipat tegangan sederhana, hubungan dari dua penyearah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
puncak. Pada puncak dari setengah siklus negatif, D1 terbias forward dan D2 terbias reverse,
hal ini mengisi C1 sampai tegangan puncak Vp dengan polaritas seperti yang ditunjukkan
Gambar 2.14(b) pada puncak setengah siklus positif, D1 terbias reverse dan D2 terbias
forward, karena sumber (Vp) dan C1 terpasang seri, C2 akan diisi sampai 2Vp seperti
ditunjukkan pada Gambar 2.14(c).
Gambar 2.14 (a) Rangkaian Pengganda Tegangan [11]
Gambar 2.14(b) C1 terisi tegangan puncak Vp[11]
Gambar 2.14(c) C2 diisi sampai 2Vp[11]
Perhitungan besarnya tegangan tinggi maksimum secara teori adalah sebagai berikut:
𝑉𝑚𝑎𝑘𝑠 2𝑛𝑉𝑖 ∆𝑉 (2.3)
Dengan :
Vmaks : Keluaran tegangan tinggi maksimum
n : Banyaknya tingkat penggandaan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
∆𝑉 : Penurunan tegangan untuk semua tingkat
Besar ∆𝑉 dapat dicari dengan menggunakan persamaan berikut ini:
∆𝑉1
𝐶𝑓23
𝑛12
𝑛16
𝑛 (2.4)
Dengan :
I : Arus yang mengalir pada kapasitor dan dioda
C : Kapasitansi kapasitor
f : frekuensi pulsa osilator
2.7 Transistor Sebagai Saklar
Salah satu fungsi transistor adalah sebagai saklar yaitu bila berada pada dua daerah
kerjanya yaitu daerah jenuh(saturasi) dan daerah mati (cut-off)[12]. Transistor akan
mengalami perubahan kondisi dari menyumbat ke jenuh dan sebaliknya. Transistor dalam
keadaan menyumbat dapat dianalogikan sebagai saklar dalam keadaan terbuka, sedangkan
dalam keadaan jenuh seperti saklar yang menutup.
Titik kerja transistor meliputi daerah jenuh transistor, daerah aktif transistor dan
daerah mati transistor. Daerah kerja transistor saat jenuh adalah keadaan dimana transistor
mengalirkan arus secara maksimum dari kolektor ke emitor sehingga transistor tersebut
seolah-olah short pada hubungan kolektor-emitor. Pada daerah ini transistor dikatakan
menghantar maksimum (sambungan CE terhubung maksimum).
Daerah aktif transistor, pada daerah kerja ini transistor biasanya digunakan sebagai
penguat sinyal. Transistor dikatakan bekerja pada daerah aktif karena transistor selalu
mengalirkan arus dari kolektor ke emitor walaupun tidak dalam proses penguatan sinyal, hal
ini ditujukan untuk menghasilkan sinyal keluaran yang tidak cacat. Daerah aktif terletak
antara daerah jenuh (saturasi) dan daerah mati(Cut-off).
Daerah cut-off merupakan daerah kerja transistor dimana keadaan transistor
menyumbat pada hubungan kolektor-emitor. Daerah cut-off sering dinamakan sebagai
daerah mati karena pada daerah kerja ini transistor tidak dapat mengalirkan arus dari kolektor
ke emitor. Pada daerah cut-off transistor dapat dianalogikan sebagai saklar terbuka pada
hubungan kolektor-emitor.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
Gambar 2.15 Grafik Karakteristik Transistor[12]
Untuk membuat transistor menghantar, pada masukan basis perlu diberi tegangan.
Besarnya tegangan harus lebih besar dari Vbe (0,3 untuk germanium dan 0,7 untuk silicon).
Dengan mengatur Ib>Ic/β kondisi transistor akan menjadi jenuh seakan kolektor dan emitor
short circuit. Arus mengalir dari kolektor ke emitor tanpa hambatan dan Vce≈0. Besar arus
yang mengalir dari kolektor ke emitor sama dengan Vcc/Rc. Keadaan seperti ini menyerupai
saklar dalam kondisi tertutup (ON). Transistor dalam keadaan jenuh terlihat pada Gambar
2.16.
Gambar 2.16 Transistor Kondisi Jenuh(Saklar Posisi ON)[12]
Transistor dalam keadaan mati(cut-off) terlihat pada Gambar 2.17.
Gambar 2.17 Transistor Kondisi Mati(saklar posisi OFF)[12]
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
Dengan mengatur Ib = 0 atau tidak memberi tegangan pada bias basis atau basis diberi
tegangan mundur terhadap emitor maka transistor akan dalam kondisi mati (cut off),
sehingga tak ada arus mengalir dari kolektor ke emitor (Ic≈0) dan Vce ≈ Vcc. Keadaan ini
menyerupai saklar pada kondisi terbuka seperti ditunjukan pada Gambar 2.17.
Besarnya tegangan antara kolektor dan emitor transistor pada kondisi mati atau cut off
dapat diketahui melalui persamaan 2.5.
Vce = Vcc – Ic.Rc (2.5)
Karena kondisi jenuh Vce = 0 V (transistor ideal) maka besarnya arus kolektor (Ic)
seperti pada persamaan 2.6.
𝐼𝑐𝑠𝑎𝑡𝑉𝑐𝑐𝑅𝑐
(2.6)
Besarnya arus yang mengalir agar transistor menjadi jenuh (saturasi) seperti pada
persamaan 2.7.
𝐼𝑏𝑉𝑖𝑛 𝑉𝑏𝑒
𝑅𝑏
(2.7)
Untuk memastikan saturasi, persamaan di bawah dapat digunakan :
𝐼𝑏𝐼𝑐𝑠𝑎𝑡𝛽𝑑𝑐
(2.8)
Besarnya tegangan antara kolektor dan emitor transistor pada kondisi mati ditunjukkan
pada persamaan 2.9.
Vce = Vcc (2.9)
Besarnya resistansi emitor (re) dapat dicari dengan menggunakan persamaan berikut
ini.
𝑟 (2.10)
Dimana VT = 26 mv
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
2.8 Trafo Step Up
Transformator atau yang biasa disebut trafo adalah alat yang digunakan untuk
mengubah tegangan pada arus bolak-balik (AC = Alternating Current)[13]. Penggunaan
trafo dalam kehidupan sehari-hari dapat ditemui pada alat-alat elektronika seperti komputer,
bel listrik, radio, dan lain sebagainya.
Transformator step-up adalah transformator yang memiliki lilitan sekunder lebih
banyak daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penaik tegangan. Transformator
ini biasa ditemui pada pembangkit tenaga listrik sebagai penaik tegangan yang dihasilkan
generator menjadi tegangan tinggi yang digunakan dalam transmisi jarak jauh.
Gambar 2.18 Trafo Step Up dan Trafo Sederhana[13]
Trafo Step-Up memiliki karakteristik yang dapat dilihat di bawah ini:
1. Kapasitas lilitan kumparan primernya selalu lebih kecil dibandingkan dengan jumlah
lilitan pada kumparan sekundernya (Np < Ns).
2. Sedangkan tegangan primernya juga selalu lebih kecil dibandingkan dengan
tegangan sekundernya (Vp < Vs).
3. Untuk Kuat arus primernya ternyata selalu lebih besar dibandingkan dengan kuat
arus sekundernya (Ip> Is).
Rumus untuk menghitung jumlah lilitan pada trafo dapat dilihat pada persamaan berikut ini:
𝑁𝑝𝑁𝑠
𝑉𝑝𝑉𝑠
(2.11)
2.9 LCD(Liquid Crystal Display)
LCD atau Liquid Crystal Display pada dasarnya terdiri dari dua bagian utama yaitu
bagian Backlight (Lampu Latar Belakang) dan bagian Liquid Crystal (Kristal Cair)[14].
Seperti yang disebutkan sebelumnya, LCD tidak memancarkan pencahayaan apapun, LCD
hanya merefleksikan dan mentransmisikan cahaya yang melewatinya. Oleh karena itu, LCD
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
memerlukan Backlight atau Cahaya latar belakang untuk sumber cahayanya. Cahaya
Backlight tersebut pada umumnya adalah berwarna putih. Sedangkan Kristal Cair (Liquid
Crystal) sendiri adalah cairan organik yang berada diantara dua lembar kaca yang memiliki
permukaan transparan yang konduktif.
Setiap kolom pada LCD memiliki rangkaian tunggal tersendiri, piksel-piksel pada
LCD dialamatkan sekali menurut alamat baris dan kolom. Tipe ini disebut pengalamatan
matriks pasif karena piksel harus bertahan pada keadaan stabilnya meskipun sebenarnya
harus melakukan refresh tanpa kelebihan dari pengisian listrik yang stabil. Semakin banyak
piksel, maka tampilan yang dihasilkan oleh LCD matriks akan semakin halus. Berikut ini
merupakan Gambar 2.19. dan Tabel 2.5.
Gambar 2.19 LCD 16x2[14]
Tabel 2.5 Konfigurasi Pin LCD
PIN number Symbol Function 1 Vss GND 2 Vdd +3 or +5 Volt 3 Vo Contrast Adjustment 4 RS H/L Register Selected Input 5 R/W H/L Read/Write Signal 6 E Enable Signal 7 DB0 H/L Data Bus Line 8 DB1 H/L Data Bus Line 9 DB2 H/L Data Bus Line 10 DB3 H/L Data Bus Line 11 DB4 H/L Data Bus Line 12 DB5 H/L Data Bus Line 13 DB6 H/L Data Bus Line 14 DB7 H/L Data Bus Line 15 A +4.2 V for LED/Negative Voltage Output 16 K Power Supply for B/L(0V)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
2.10 Pembagi Tegangan
Hukum Ohm menyatakan bahwa tegangan(V) yang melewati sebuah penghantar
berbanding lurus dengan arus(I) dari elemen rangkaian[15]. Faktor perbandingan V dibagi I
dinamakan resistansi atau R ( komponennya disebut dengan resistor) dan dinyatakan dalam
satuan ohm (disingkat Ω). V memiliki satuan volt dan I satuannya adalah Ampere, maka
berlaku persamaan 2.12.
V = I R (2.12)
Hukum Arus Kirchoff menyatakan bahwa jumlah semua arus yang menuju ke suatu
simpul harus sama dengan nol pada setiap saat. Hukum itu juga bisa dinyatakan sebagai arus
pada suatu penghantar yang bercabang sama dengan jumlah semua arus percabangan, maka
diperoleh persamaan 2.13.
Ʃ Imasuk + ƩIkeluar = 0 (2.13)
Hukum Tegangan Kirchoff menyatakan bahwa jumlah drop atau penurunan
tegangan pada suatu loop harus sama dengan nol pada setiap saat[15]. Sehingga diperoleh
persamaan 2.14.
ƩV + Ʃ I x R = 0 (2.14)
Gambar 2.20 Pembagi Tegangan[15]
Tegangan pada R1 dapat dinyatakan dengan persamaan 2.15. :
𝑉𝑅
𝑅 𝑅∗ 𝑉
(2.15)
Tegangan pada R2 dapat dinyatakan dengan persamaan 2.16. :
𝑉𝑅
𝑅 𝑅∗ 𝑉
(2.16)
2.11 LED(Light Emitting Diode)
LED (Light Emitting Dioda) adalah dioda yang dapat memancarkan cahaya pada saat
mendapat arus bias maju (forward bias)[16]. LED dapat memancarkan cahaya karena
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
menggunakan dopping galium, arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda di atas
dapat menghasilkan cahaya dengan warna yang berbeda. Setiap warna LED memiliki
tegangan kerja. Tegangan kerja setiap warna LED dapat dilihat pada Tabel 2.2. Arus bias
maju puncak LED sebesar 60 mA dengan rata-rata arus bias maju tipikal sebesar 20 mA[17].
Pada rangkaian LED dipasang sebuah resistor sebagai pembatas arus. Simbol LED dan
bentuk fisik led dapat dilihat pada Gambar 2.21.
Tabel 2.6 Tegangan Kerja Setiap Warna LED[16]
Gambar 2.21 Simbol dan Bentuk fisik LED[16]
Pemasangan LED agar dapat bekerja adalah dengan memberikan tegangan bias maju
(tegangan positif) ke kaki anoda dan tegangan negatif ke kaki katoda. Pembatas arus pada
dioda dilakukan dengan memasangkan resistor secara seri pada salah satu kaki LED.
Rangkaian dasar untuk menyalakan LED dapat dilihat pada Gambar 2.22.
Warna LED Tegangan Kerja (Vd)
Merah 1,8
Kuning 2,1
Hijau 2,1
Putih 4,1
Orange 2,0
Biru 5,0
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
Gambar 2.22 Rangkaian Dasar Menyalakan LED
Besarnya rata-rata arus bias maju tipical pada LED adalah 20 mA, sehingga nilai
resistor dapat ditentukan. Besarnya nilai resistor berbanding lurus dengan besarnya tegangan
sumber yang digunakan. Secara matematis besarnya nilai resistor pembatas arus LED dapat
ditentukan menggunakan persamaan berikut:
𝑅𝑉𝑠 𝑉𝑑 𝑣𝑜𝑙𝑡0.02 𝐴𝑚𝑝𝑒𝑟𝑒
(2.17)
Dimana:
𝑅 = resistor pembatas arus (Ohm)
𝑉𝑠 = tegangan sumber yang digunakan untuk mensupply tegangan ke LED (Volt)
𝑉𝑑 = tegangan kerja LED (Volt)
0.02 𝐴𝑚𝑝𝑒𝑟𝑒 = rata-rata arus bias maju tipikal LED (20 mA)
2.12 Monostable Multivibrator
Multivibrator monostable hanya memiliki satu kondisi stabil. Ketika salah satu
transistor aktif maka yang lain tetap dalam keadaan tidak aktif[18]. Keadaan stabil adalah
keadaan di mana transistor tetap tanpa diubah, kecuali terganggu oleh beberapa pulsa pemicu
eksternal. Monostable memiliki nama lain yang disebut One-shot Multivibrator.
Dua transistor Q1 dan Q2 terhubung dalam umpan balik satu sama lain. Kolektor
transistor Q1 terhubung ke basis transistor Q2 melalui kapasitor C1. Basis Q1 terhubung ke
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
kolektor Q2 melalui resistor R2 dan kapasitor C. Tegangan suplai dc lainnya - VBB
diberikan ke basis transistor Q1 melalui resistor R3. Pulsa pemicu diberikan ke basis Q1
melalui kapasitor C2 untuk mengubah kondisinya. RL1 dan RL2 adalah resistor beban Q1
dan Q2.
Salah satu transistor, ketika masuk ke keadaan stabil, pulsa pemicu eksternal diberikan
untuk mengubah keadaannya. Setelah mengubah kondisinya, transistor tetap dalam keadaan
semu-stabil atau kondisi-meta stabil untuk periode waktu tertentu, yang ditentukan oleh nilai
konstanta waktu RC dan kembali ke keadaan stabil sebelumnya. Gambar 2.23 menunjukkan
diagram sirkuit dari Monostable Multivibrator
Gambar 2.23 Diagram Sirkuit Monostable Multivibrator[18]
Cara kerja dari Monostable Multivibrator adalah pertama ketika sirkuit dinyalakan,
transistor Q1 akan dalam keadaan OFF dan Q2 akan dalam keadaan ON. Ini adalah kondisi
stabil. Karena Q1 MATI, tegangan kolektor akan menjadi VCC pada titik A dan karenanya
C1 akan terisi . Pulsa pemicu positif yang diterapkan di dasar transistor Q1 mengakibatkan
transistor Q1 menyala. Ini mengakibatkan tegangan kolektor berkurang dan transistor Q2
mati. Kapasitor C1 mulai discharged pada saat ini. Karena tegangan positif dari pengumpul
transistor Q2 diterapkan ke transistor Q1, ia tetap dalam keadaan ON. Ini adalah kondisi
semu-stabil atau Meta-stable.
Transistor Q2 tetap dalam keadaan OFF, sampai kapasitor C1 benar-benar habis.
Setelah ini, transistor Q2 AKTIF dengan tegangan diterapkan melalui discharge kapasitor.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Hal ini mengakibatkan transistor Q1 menyala. Kondisi ini merupakan kondisi stabil
sebelumnya.
Bentuk gelombang output pada kolektor Q1 dan Q2 bersama dengan input pemicu
yang diberikan di dasar Q1 ditunjukkan pada Gambar 2.24.
Gambar 2.24 Bentuk Gelombang Keluaran[18]
Lebar pulsa output ini tergantung pada konstanta waktu RC. Oleh karena itu
tergantung pada nilai-nilai R1C1. Durasi pulsa diberikan oleh persamaan 2.18 :
T=0.69R1C1 (2.18)
Input pemicu yang diberikan akan berdurasi sangat singkat, hanya untuk memulai
pengoperasian. Ini memicu sirkuit untuk mengubah statusnya dari kondisi Stabil ke kondisi
Kuasi-stabil atau Meta-stabil atau Semi-stabil, di mana sirkuit tetap untuk durasi singkat.
Akan ada satu pulsa output untuk satu pulsa pemicu.
2.13 Square Wave Generator
Square wave generator (Pembentuk pulsa kotak) dapat didefinisikan sebagai osilator
yang memberikan output tanpa input apapun[19]. Square wave generator yang terdiri atas
sebuah komparator Schitt trigger dan rangkaian RC ini digunakan dalam pemrosesan sinyal
digital dan aplikasi elektronik. Gambar rangkaian square wave generator dapat dilihat pada
Gambar 2.25.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
Gambar 2.25 Rangkaian Square Wave Generator[19]
Dari gambar 2.26 diperoleh persamaan :
𝑉 𝑉𝑜 ; bila : 𝑘 ; maka : 𝑉 𝑘𝑉 (2.19)
Pada saat 𝑉 𝑉 maka: 𝑉 𝑘𝑉
Pada saat 𝑉 𝑉 maka: 𝑉 𝑘𝑉
Gambar 2.26 Gelombang Periodik[19]
Perhitungan perioda gelombang : Bila besar +Vsat sama dengan –Vsat, maka
diperoleh gelombang yang simetris. Perhitungan perioda didasarkan pada saat Vo
sama dengan +Vsat
Misal TH adalah waktu yang diperlukan oleh Vc(t) untuk menempuh –k Vsat sampai
dengan +k Vsat, maka :
𝑇 𝑅𝐶 ln
Bila TL adalah waktu yang diperlukan oleh Vc(t) untuk menempuh dari +k Vsat
sampai dengan –k Vsat, maka:
TL = -RC ln
Perioda satu gelombang :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
T = 𝑇 + TL = 2 RC ln (2.20)
2.14 Op-amp Komparator
Komparator adalah sebuat rangkaian yang dapat membandingkan besar tegangan
masukan.[20] Komparator biasanya menggunakan Op-Amp sebagai piranti utama dalam
rangkaian.Vref di hubungkan ke +V supply, kemudian R1 dan R2 digunakan sebagai
pembagi tegangan, sehingga nilai tegangan yang di referensikan pada masukan + op-amp
dapat dilihat pada persamaan berikut ini.
V = [ R1/(R1+R2) ] (2.21)
Vsupply Op-amp tersebut akan membandingkan nilai tegangan pada kedua
masukannya, apabila masukan (-) lebih besar dari masukan (+) maka, keluaran op-amp akan
menjadi sama dengan – Vsupply, apabila tegangan masukan (-) lebih kecil dari masukan (+)
maka keluaran op-amp akan menjadi sama dengan + Vsupply. Jadi dalam hal ini jika Vinput
lebih besar dari V maka keluarannya akan menjadi – Vsupply, jika sebaliknya, Vinput lebih
besar dari V maka keluarannya akan menjadi + Vsupply.
Untuk op-amp yang sesuai untuk di pakai pada rangkaian op-amp untuk komparator
biasanya menggunakan op-amp dengan tipe LM339 yang banyak di pasaran. Komparator
merupakan rangkaian elektronik yang akan membandingkan suatu input dengan referensi
tertentu untuk menghasilkan output berupa dua nilai (high dan low). Suatu komparator
mempunyai dua masukan yang terdiri dari tegangan acuan (Vreference) dan tegangan
masukan (Vinput) serta satu tegangan ouput (Voutput).
Gambar 2.27 Rangkaian Komparator Tegangan Sederhana[20]
Dalam operasinya opamp akan mempunyai sebuah keluaran konstan yang
bernilai”low” saat Vin lebih besar dari Vrefferensi dan “high” saat Vin lebih kecil dari
Vrefferensi atau sebaliknya. Nilai low dan high tersebut akan ditentukan oleh desain dari
komparator itu sendiri. Keadaan output ini disebut sebagai karakteristik output komparator.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
2.15 Chi Square Test
Uji chi square adalah alat uji statistik yang digunakan untuk mengetahui apakah dua
variabel memiliki hubungan secara signifikan. Kedua variabel yang diuji merupakan
variabel kategorik dan disusun dalam bentuk tabel kontingensi. Pengujian kestabilan sistem
pencacah radiasi nuklir yang bersifat acak dapat dilakukan dengan chi square test[21].
Batasan nilai chi square test dengan menggunakan sumber radiasi Sr90 harus masuk pada
ring yang ditentukan oleh International Atomic Energy Agency yaitu 7,663 𝑋
36,191[21].
Rumus menghitung nilai Chi Square Test(X2) terdapat pada persamaan berikut ini.
𝑋 Ʃ (2.22)
Keterangan :
𝑋 : Chi(Kai) Square Test
Xi : Cacah pada pengambilan data indeks ke-i
𝑋 : Rerata Cacahan
2.16 Koefisien Korelasi Pearson dan Koefisien Determinasi
Korelasi Pearson adalah alat analisis statistik yang digunakan untuk melihat keeratan
hubungan linier antara 2 variabel yang skala datanya adalah interval atau rasio[22].
Koefisien korelasi pearson dapat bernilai positif maupun negatif. Jika nilai koefisien korelasi
pearson mendekati -1 atau 1 maka keeratan dua variabel semakin kuat. Jika nilainya
mendekati 0 maka keeratan dua variabel semakin lemah. Berikut ini rumus mencari nilai
koefisien korelasi pearson(r).
𝑅𝑛 ∑ 𝑥 𝑦 ∑ 𝑥 ∑ 𝑦
𝑛 ∑ 𝑥 ∑ 𝑥 𝑛 ∑ 𝑦 ∑ 𝑦
(2.23)
Keterangan :
R : koefisien korelasi
n : jumlah pengambilan data
∑ 𝑥 𝑦 : jumlah total dari perkalian x indeks ke-i dengan y indeks ke-i
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
∑ 𝑥 : jumlah total dari nilai xi
∑ 𝑦 : jumlah total dari nilai yi
∑ 𝑥 : x indeks ke i dikuadratkan terlebih dahulu lalu ditotal
∑ 𝑥 : jumlah total dari nilai xi dikuadratkan langsung
∑ 𝑦 : y indeks ke i dikuadratkan terlebih dahulu lalu ditotal
∑ 𝑥 : jumlah total dari nilai yi dikuadratkan secara langsung
Koefisien penentu bermakna sebagai sumbangan pengaruh yang diberikan variabel
bebas atau variabel independent(X) terhadap variabel dependent(Y), atau dengan kata lain,
nilai koefisien determinasi atau R Square ini berguna untuk memprediksi dan melihat
seberapa besar konstribusi pengaruh yang diberikan variabel X secara simultan terhadap
variabel Y.
𝐾𝑃 𝑅
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
3 BAB III
RANCANGAN PENELITIAN
3.1 Model Sistem
Gambar 3.1 Model Sistem
Model sistem yang digunakan pada penelitian ini diperlihatkan pada Gambar 3.1. Ada
dua buah mikrokontroler ATMEGA8535 yang digunakan pada sistem ini. Mikrokontroler
yang pertama digunakan untuk mengatur tegangan penyedia daya tegangan tinggi. Tombol
up/down digunakan untuk mengatur nilai biner keluaran pada mikrokontroler. Keluaran dari
mikrokontroler diubah menjadi Analog oleh DAC0800. Tegangan yang dikeluarkan oleh
DAC0800 dari 0 - 5 Volt yang nanti nya akan menjadi tegangan referensi bagi penyedia
daya tegangan tinggi yang mengeluarkan tegangan sebesar 0-1000 Volt. Untuk nilai
tegangan ditunjukkan pada voltmeter analog. Penyedia daya tegangan tinggi berfungsi untuk
mencatu daya detektor Geiger Muller. Keluaran pulsa dari detektor GM masih berupa pulsa
negatif dan tegangannya berkisar 0 - 3 volt sehingga tidak dapat dibaca oleh mikrokontroler.
Oleh sebab itu , keluaran dari detektor GM dimasukkan terlebih dahulu ke pembentuk pulsa
untuk dikuatkan tegangannya dan diubah polaritasnya. Mikrokontroler yang kedua
digunakan untuk counter/timer dan mengolah hasil cacahan untuk ditampilkan di lcd 16 x 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
yang berfungsi untuk menampilkan nilai intensitas radiasi. Power supply digunakan untuk
mencatu daya mikrokontroler dan pembentuk pulsa.
3.2 Perancangan Perangkat Keras
3.2.1 Desain Casis Sistem Pencacah Radiasi Model SPR-01
Pada perancangan casis Sistem Pencacah Radiasi Model SPR-01, bahan yang
digunakan adalah alumunium dan dimensi casis yang akan didesain adalah 30 cm x 24 cm x
8.5 cm.
Gambar 3.2 Desain Casis Sistem Pencacah Radiasi
Keterangan :
1. Voltmeter Analog
2. Tombol Up/Down
3. LCD 16 x 2
4. Detektor Geiger Muller
5. Saklar On/Off
3.2.2 Mikrokontroler 1 dan DAC0800 untuk Kendali Teg.Tinggi
Mikrokontroler 1 digunakan untuk mengeluarkan data digital 0-255 yang nilainya
dapat diatur melalui dua buah tombol untuk menaikkan dan menurunkan nilai digital yang
dimasukkan pada DAC0800. Tombol yang pertama dapat menaikkan nilai digital sebesar 1
bit dan tombol yang kedua dapat menurunkan nilai digital sebesar 1 bit. DAC0800 memiliki
resolusi 8 bit. DAC0800 menggunakan catu daya ±12 Volt dan tegangan referensi 5 Volt.
Secara perhitungan nilai resolusi DAC adalah :
1 2 3 45
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
𝑅𝑒𝑠𝑜𝑙𝑢𝑠𝑖 5
2550.019/ 𝑘𝑜𝑑𝑒
Resolusi yang dihasilkan adala 0.019 Volt/kode.
Berikut ini adalah Gambar rangkaian DAC yang digunakan:
Gambar 3.3 Rangkaian Pengendali Tegangan Tinggi
Op-amp L741 digunakan untuk mengubah tegangan DAC yang bernilai negatif
menjadi positif. Op-amp L741 menggunakan catu daya ±12 Volt. Rangkaian di atas
dirancang berdasarkan data sheet namun ada beberapa konfigurasi yang diubah sesuai
kebutuhan, karena yang dibutuhkan hanya output tegangan positif sehingga Pin 2 tidak
digunakan. Keluaran dari rangkaian pengendali tegangan tinggi ini berupa tegangan 0-5 Volt
DC.
Tombol Up merupakan input pada Port A.0 yang berfungsi untuk menaikkan tegangan
pada penyedia daya tegangan tinggi. Tombol Down merupakan input pada Port A.1 yang
berfungsi untuk menurunkan tegangan pada penyedia daya tegangan tinggi. Rangkaian pull
up digunakan agar inputan pada mikrokontroler tidak mengalami floating. Dengan
menggunakan resistor 10kΩ akan membatasi arus menjadi 0.5mA. Ketika tombol ditekan
maka mikrokontroler akan membaca low dan apabila tombol tidak ditekan maka
mikrokontroler akan membaca high.
Secara perhitungan E0 yang didapatkan melalui persamaan 2.2. bila data digital 255
maka output akan menghasilkan tegangan di bawah ini .
𝐸0255
2562 255
256∗ 5 𝑉𝑜𝑙𝑡 4,98 𝑉𝑜𝑙𝑡
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
3.2.2 Perancangan Mikrokontroler 2 sebagai Counter/Timer
Mikrokontroler 2 digunakan untuk mencacah dan mewaktu pulsa kotak dari
pembentuk pulsa. Berikut ini adalah gambar rancangan Rangkaian Counter/Timer.
Perancangan Mikrokontroler 2 membutuhkan banyak port untuk input dan output. PortB
digunakan sebagai input, PortC digunakan untuk LCD, PortA0 dan PortA1 untuk led hijau
dan merah. Oleh sebab itu pada penelitian ini digunakan dua buah mikrokontroler karena
kebutuhan port yang cukup banyak pada mikrokontroler 2 sebagai counter/timer sistem
pencacah radiasi.
Gambar 3.4 Rangkaian Counter/Timer Mikrokontroler ATMEGA8535
Minsys ATMEGA8535 menggunakan kristal 11,592000 MHz dan reset yang
dihubungkan dengan tombol yang tersambung ke vcc agar dapat mereset mikro secara
manual. Pulsa kotak dari pembentuk pulsa dimasukkan ke Pin INT0. Keempat tombol
digunakan sebagai masukan. S1 digunakan untuk setting waktu yang akan digunakan selama
proses pencacahan. S2 digunakan untuk memulai pencacahan. S3 digunakan untuk
memberhentikan proses pencacahan. S4 digunakan untuk mereset data pencacahan untuk
memulai pencacahan yang baru setelah data pencacahan yang lama sudah ditampilkan di
lcd. Fasilitas timer 0 pada mikrokontroler digunakan untuk mengatur waktu. Untuk
mendapatkan waktu yang pas 1 detik maka digunakan persamaan 2.1. Nilai Timer0 = 10 ms
lalu dilooping sebanyak 100 kali untuk mengakali timer agar pas 1 detik. Nilai TCNT0 dapat
diperoleh melalui persamaan 2.1.
Ttimer0 = TOSC * (256-TCNT0) * N
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
10ms = 1/11592000 *(256-TCNT0)* 1024
TCNT0 = 142.7=143 = 0x8F
Berikut ini tabel setting waktu yang digunakan berdasarkan jumlah penekanan tombol
S1:
Tabel 3.1 Setting Waktu Berdasar Penekanan Tombol S1
Jumlah Penekanan Tombol S1 Timer
1 Kali 1 Detik
2 Kali 2 Detik
3 Kali 5 Detik
4 Kali 10 Detik
5 Kali 20 Detik
6 Kali 30 Detik
7 Kali 40 Detik
8 Kali 50 Detik
9 Kali 1 Menit
10 Kali 2 Menit
11 Kali 5 Menit
12 Kali 10 Menit
13 Kali 20 Menit
Ketika tombol mulai ditekan maka mikrokontroler memulai mencacah dan lampu
hijau menyala dan ketika mikro selesai mencacah, lampu hijau mati dan lampu merah
menyala. Pulsa masukan dari pembentuk pulsa dimasukkan pada pin int 0. Lcd 16 x 2
digunakan untuk menampilkan hasil cacahan yang menunjukkan intensitas radiasi. Led yang
digunakan berwarna merah dan hijau memiliki tegangan kerja 1,8 Volt dan 2,1 Volt. Untuk
menentukan nilai resistor yang digunakan untuk led maka nilai resistor dapat ditentukan
dengan persamaan 2.15.
𝑅ℎ𝑖𝑗𝑎𝑢 5 2.1 𝑣𝑜𝑙𝑡
0.01 𝐴𝑚𝑝𝑒𝑟𝑒290Ω
𝑅𝑚𝑒𝑟𝑎ℎ 5 1.8 𝑣𝑜𝑙𝑡
0.01 𝐴𝑚𝑝𝑒𝑟𝑒320Ω
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
3.2.3 Perancangan Pembentuk Pulsa Rangkaian Pembentuk Pulsa berfungsi untuk menguatkan, membalik pulsa negatif
dari keluaran detektor GM dan membentuk pulsa menjadi pulsa kotak standard TTL dengan
tinggi pulsa 4 V. Rangkaian pembentuk pulsa dapat dilihat pada gambar 3.5.
Gambar 3.5 Rangkaian Pembentuk Pulsa
Transistor berfungsi untuk membalik pulsa dan menguatkan pulsa. Rangkaian ini
menggunakan prinsip transistor sebagai saklar. Nilai R3(Rc) ditentukan dari awal yaitu
10kΩ. Berdasarkan persamaan 2.6 maka didapatkan nilai Icsat .
𝐼𝑐 5 𝑣
10𝑘Ω0.5𝑚𝐴
Berdasarkan persamaan 2.10, nilai Icsat dapat digunakan untuk mencari nilai re.
𝑟 26 𝑚𝑉0.5𝑚𝐴
52Ω
Berdasarkan persamaan 2.8 agar benar-benar saturasi maka nilai Ibsat harus dicari
nilainya.
𝐼𝑏𝐼𝑐
𝛽 0.5𝑚𝐴
4001.25𝑢𝐴
Dengan mengasumsikan VTH = 2.5 Volt, maka dalam perancangan ini nilai R1 dan
nilai R2 bisa diperoleh. Dengan mengasumsikan Ibkerja = 20 x Ibsat, maka Ibkerja = 25
µA. Berdasarkan pengasumsian tadi maka nilai RTh bisa diperoleh.
𝑅 𝑉 𝑉
𝐼𝑏
𝑅 2.5 𝑉 0.6 𝑉
25𝑢𝐴76000Ω
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
RTh = R1//R2, berdasarkan pengasumsian VTH = 2.5 Volt maka nilai R1=R2 =
152000Ω ≌ 150000Ω . Untuk mendapatkan nilai Rin bisa didapatkan melalui analisis
rangkaian. Berikut ini persamaan untuk mendapatkan nilai Rin.
𝑅 𝛽𝑟 //𝑅 20800 7600020800 76000
16330,57851Ω
Nilai Rin dapat digunakan untuk penentuan nilai kapasitor yang digunakan melalui persamaan
berikut ini. Nilai 𝜏 𝑘𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑎 𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢 ditentukan di awal, nilai 𝜏 = 100 us.
𝜏 𝑅𝑖𝑛. 𝐶
𝐶 ,
6,12348172 𝑛𝐹 ≌ 6,2 𝑛𝐹(nilai yang ada di pasaran)
Penentuan komponen R4 didapatkan melalui penentuan tegangan keluaran yang
dinginkan. Tegangan keluaran pada point d ditentukan yaitu sebesar 4.5 Volt. Maka dengan
persamaan 2.14 bisa diperoleh nilai R4.
4.5𝑉 𝛽𝑅4
𝛽𝑅4 𝑅3𝑉𝑐𝑐
4.5400 𝑅4
400 𝑅4 10𝑘5𝑉
Maka nilai R4 = 2250 Ω
Sampai di point d pada Gambar 3.5, tegangan keluaran pulsa sudah berpolaritas positif
dan tegangan sudah dapat dibaca oleh mikrokontroler. Lebar pulsa keluaran di titik d masih
sama dengan lebar pulsa keluaran dari detektor GM. Oleh sebab itu, diperlukan rangkaian
tambahan yaitu rangkaian Monostable Multivibrator. Lebar pulsa yang baik menurut
ORTEC adalah 50µs – 100 µs. Lebar pulsa yang dirancang pada penelitian ini adalah 100µs.
Melalui persamaan 2.18 maka didapatkan nilai kapasitor(CT).
𝐶 100𝑢𝑠
50𝑘Ω ∗ 0.692.899855 𝑛𝐹 ≌ 2200𝑝𝐹 𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑎𝑑𝑎 𝑑𝑖 𝑝𝑎𝑠𝑎𝑟𝑎𝑛
Untuk menentukan nilai R7, maka nilai tegangan output ditetapkan terlebih dahulu. Nilai tegangan output sama degan tinggi pulsa kotak yang dihasilkan. Nilai tegangan output adalah 4.5 Volt. Nilai R8 ditentukan yaitu 100kΩ. Berdasarkan persamaan 2.15, maka nilai R7 bisa diperoleh.
4.5 𝑉100𝑘
100𝑘 𝑅75𝑉
Maka diperoleh nilai R7 = 11111,1111Ω ≌ 10kΩ(nilai dipasaran)
Dengan tegangan output yang bernilai 4.5 Volt maka keluaran dari rangkaian pembentuk pulsa seharusnya sudah dapat dibaca oleh mikrokontroler.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
3.2.4 Perancangan Penyedia Daya Tegangan Tinggi DC Penyedia daya tegangan tinggi DC 1000 Volt berfungsi untuk mencatu daya detektor
Geiger Muller agar dapat beroperasi secara optimal sesuai fungsinya. Gambar rangkaian
ditunjukkan pada gambar 3.6.
Gambar 3.6 Rangkaian Penyedia Daya Tegangan Tinggi DC
Rangkaian penyedia daya tegangan tinggi dc terdiri atas op-amp LM741, op-amp
LM339, transistor 2N3643, trafo ct, rangkaian pelipat tegangan yang terdiri atas dioda dan
kapasitor dan rangkaian pengontrol tegangan yang terdiri atas mikrokontroler dan
DAC0800. Op-amp LM741 berfungsi sebagai pembangkit pulsa gelombang kotak yang
memiliki tinggi pulsa yaitu 5 volt dengan frekuensi 12 kHz. Dengan mengasumsikan RC =
30kΩ * 4.7nF maka didapatkan nilai k(duty cycle) dengan menggunakan persamaan 2.20.
T = 𝑇 + TL = 2 RC ln
1/12 kHz = 2 * 30kΩ * 4.7nF *ln
k = 0.146682234
Dengan menggunakan persamaan 2.19 nilai R1 bisa diperoleh dengan mengasumsikan R2 =
30k.
𝑅1𝑅1 30000
𝑘
𝑅1𝑅1 30000
0.1466882234
R1 = 5157 Ω
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
Pulsa yang dihasilkan oleh op-amp LM741 diteruskan ke op-amp LM339 untuk dibuat
menjadi dua buah pulsa dengan polaritas yang berbeda, T1 dan T2 merupakan rangkaian
penguat push pull yang berfungsi untuk menguatkan pulsa yang akan diumpankan ke trafo
step up (penaik tegangan) seperti terlihat pada gambar 3.6 .
Tegangan referensi diberikan oleh hasil pengaturan tegangan positif melalui
mikrokontroler ATMEGA8535 dan DAC0800. T3 memiliki fungsi yang sama dengan T1
dan T2 yaitu sebagai push pull agar dapat dimasukkan ke tep tengah gulungan primer trafo
step up.
Pada gulungan sekunder trafo step up akan keluar tegangan AC dan besarnya tegangan
keluaran tergantung dari harga perbandingan antara jumlah gulungan primer dan gulungan
sekunder. Trafo yang digunakan adalah trafo ct dengan jumlah lilitan primer 22 lilitan dan
sekunder 2200 lilitan dan memiliki kemampuan frekuensi 1 – 30kHz. Lilitan primer dan
sekunder trafo menggunakan bahan kawat email dengan diameter 0.3mm dan 0.06mm.
Berdasarkan persamaan 2.11. dengan asumsi tegangan pada lilitan primer = 5 Volt maka
didapatkan tegangan pada lilitan sekunder sebagai berikut.
𝑁𝑝𝑁𝑠
𝑉𝑝𝑉𝑠
222200
5𝑉𝑠
Vs = 500 Volt
Tegangan sekunder yang didapat dari hasil perhitungan yang berdasarkan dasar teori
adalah 500 Volt. Tegangan keluaran dari trafo step up disearahkan dengan menggunakan
dioda penyearah tegangan tinggi 1N4007, adapun fungsi dari dua buah kapasitor dan dioda
adalah sebagai pelipat tegangan satu tingkat. Kapasitor yang digunakan bernilai 0.01µF.
Resistor yang tersusun secara seri dari keluaran tegangan tinggi ke ground berfungsi sebagai
tahanan beban. Berdasarkan dasar teori pelipat tegangan, tegangan pada C2 = 2Vp maka
tegangan pada C2 = 2*500 = 1000 Volt.
Kapasitor yang digunakan memiliki kapasitansi 0.01µF didapatkan dengan
menggunakan persamaan 2.4. Nilai ∆𝑉 diasumsikan 0.083 Volt dan frekuensi pulsa osilator
bernilai 12Khz dengan asumsi arus beban sebesar 100µA.
∆𝑉𝐼
𝐶𝑓23
𝑛12
𝑛16
𝑛
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
0.083100µ
𝐶12𝑘𝐻𝑧23
112
116
1
𝐶 0.01 µ𝐹
3.3 Perancangan Perangkat Lunak
3.3.1 Flowchart Mikrokontroler 1
Gambar 3.7 Diagram alir mikrokontroler 1 kendali tegangan
Pada tahap berikut ini dirancang program alir seperti terlihat pada gambar 3.7 ,
program ini diawali dengan inisialisasi variabel k, port A sebagai input dan port D sebagai
keluaran. Pada proses awal mikrokontroler akan membaca data masukan dari Port A.0.
Apabila Pin A.0 berlogika 0 maka mikrokontroler memeriksa nilai k . Jika nilai k belum
bernilai 255 maka nilai k akan diisi dengan k+1. Proses selanjutnya adalah mikro membaca
masukan dari Pin A.1. Apabila Pin A.1. berlogika 0 maka mikrokontroler memeriksa nilai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
k. Jika nilai k belum bernilai 0 maka proses selanjutnya adalah nilai k akan diisi dengan k –
1. Nilai dari variabel k disimpan di Port D sebagai output.
3.3.2 Flowchart Mikrokontroler 2
Diagram alir mikrokontroler 2 terlihat pada Gambar 3.8. Pada tahap berikut
dirancang mikrokontroler untuk mencacah dan mewaktu pulsa kotak dari pembentuk pulsa.
Program diawali dengan inisialisasi port I/O, inisialisasi variabel, konfigurasi lcd,
konfigurasi timer 0 dan konfigurasi interupsi 0. Tahap pertama mikrokontroler
menampilkan nama alat pada lcd yaitu “Sistem Pencacah Radiasi Berbasis Mikro
ATMEGA8535”. Proses selanjutnya program menunggu masukan dari Port B.4. Apabila
Port B.4 berlogika 0, maka program dilanjutkan ke subrutin time seperti pada gambar 3.9.
Subrutin time dimulai dengan memeriksa jumlah tombol ditekan. Jumlah tombol ditekan
disimpan di variabel tekan. Apabila tombol tekan ditekan sebanyak satu kali maka variabel
tekan = 1 dan setting waktunya = 1 detik. Apabila tombol tekan ditekan sebanyak dua kali
maka variabel tekan = 2 dan setting waktunya = 2 detik. Apabila tombol tekan ditekan
sebanyak tiga kali maka variabel tekan = 3 dan setting waktunya = 5 detik. Apabila tombol
tekan ditekan sebanyak empat kali maka variabel tekan = 4 dan setting waktunya = 10 detik.
Apabila tombol tekan ditekan sebanyak lima kali maka variabel tekan = 5 dan setting
waktunya = 20 detik. Apabila tombol tekan ditekan sebanyak enam kali maka variabel tekan
= 6 dan setting waktunya = 30 detik. Apabila tombol tekan ditekan sebanyak tujuh kali maka
variabel tekan = 7 dan setting waktunya = 40 detik. Apabila tombol tekan ditekan sebanyak
delapan kali maka variabel tekan = 8 dan setting waktunya = 50 detik. Apabila tombol tekan
ditekan sebanyak sembilan kali maka variabel tekan = 9 dan setting waktunya = 1 menit.
Apabila tombol tekan ditekan sebanyak sepuluh kali maka variabel tekan = 10 dan setting
waktunya = 2 menit. Apabila tombol tekan ditekan sebanyak sebelas kali maka variabel
tekan = 11 dan setting waktunya = 5 menit. Apabila tombol tekan ditekan sebanyak dua belas
kali maka variabel tekan = 12 dan setting waktunya = 10 menit. Apabila tombol tekan
ditekan sebanyak tiga belas kali maka variabel tekan = 13 dan setting waktunya = 20 menit.
Apabila jumlah penekanan tombol lebih dari 13 kali maka variabel akan mulai dari 1 lagi.
Kemudian data setting waktu ditampilkan pada lcd. Apabila Port B.4 berlogika 1 maka mikro
akan menunggu masukan dari input yang lain.
Ketika Port B.5 berlogika 0, timer 0 aktif menghitung waktu yang telah diatur dan
proses penghitungan pulsa masukan pada pin int0. Proses tersebut akan berhenti saat nilai
aturwaku = waktu yang telah dihitung atau saat tombol Port B.6 ditekan. Nilai total cacahan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
disimpan pada variabel pulsa lalu ditampilkan pada lcd dan begitu seterusnya. Nilai total
cacahan lalu disimpan di variabel baru dan disimpan dengan menggunakan fasilitas
EEPROM untuk kemudian ditampilkan sebaga data holding.
Gambar 3.8 Diagram alir mikrokontroler 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
Gambar 3.9 Diagram Alir Subrutin Timer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
4 BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada tahap ini dilakukan pengujian pada sistem elektronik yang dibagi menjadi dua
bagian yaitu pengujian seluruh sistem dan sub sistem. Pengujian keseluruhan sistem
dilakukan dengan menguji kestabilan pencacahan dengan menggunakan rumus chi square
test dan menggabungkan seluruh rangkaian menjadi satu rangkaian. Pengujian subsistem
dilakukan dengan menguji satu persatu rangkaian yang terdiri atas penyedia daya tegangan
rendah, penyedia daya tegangan tinggi dan pembentuk pulsa.
Sistem pencacah radiasi menggunakan pengaman berupa fuse agar dapat menghindari
terjadinya hubung singkat dan alat dapat berfungsi dengan aman. Pengujian dan
pengambilan data yang dilakukan menggunakan multimeter digital, multimeter analog dan
osiloskop.
4.1 Bentuk Fisik Sistem Elektronik
Gambar 4.1 Sistem Pencacah Radiasi Model SPR-01
Gambar 4.1 merupakan bentuk fisik tampak luar dari sistem pencacah radiasi. Pada
alat ini terdapat 6 buah tombol masukan, voltmeter High Voltage, led merah, led hijau dan
lcd 16 x 2.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
Gambar 4.2 Elektronik Sistem Pencacah Radiasi
Keterangan nama bagian gambar 4.2. :
1. Saklar
2. Volt Meter Analog
3. Rangkaian Penyedia Daya Tegangan Tinggi
4. Detektor Geiger Muller
5. Pulsa Keluaran Pembentuk Pulsa
6. Fan AC 220 V
7. PCB Low Voltage 5 V dan 12 V
8. Rangkaian Pembentuk Pulsa
9. Tombol Up dan Down
10. Lampu Indikator Cacahan
11. LCD 16 x 2
12. Rangkaian Mikrokontroler 2 Sebagai Pewaktu dan Pencacah
13. Trafo 3 A
14. Fuse
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
Gambar 4.2. merupakan rangkaian elektronis keseluruhan dari sistem pencacah
radiasi, saklar digunakan untuk on off keseluruhan sistem elektronis. Mikrokontroler 1 pada
rangkaian penyedia daya tegangan tinggi berfungsi untuk mengatur nilai data digital, nilai
digital lalu diolah oleh DAC0800 dan op-amp LM741 dan menghasilkan tegangan yang naik
turunnya dapat dikendalikan oleh mikrokontroler. Tegangan keluaran kemudian dimasukkan
ke transistor TIP3055 untuk kemudian dimasukkan pada center tap trafo ferit. Pembentuk
pulsa berfungsi untuk mengubah pulsa listrik negatif dari detektor Geiger Muller menjadi
pulsa kotak agar dapat dibaca oleh mikrokontroler 2. Mikrokontroler 2 kemudian mengolah
data pulsa yang masuk dan ditampillkan pada LCD 16 x 2.
4.2 Pengoperasian Alat
Terdapat dua bagian control pada alat ini yang terletak pada panel depan dan belakang.
4.2.1 Kontrol pada panel depan terdiri dari :
1. Saklar daya AC 220 Volt yang dilengkapi dengan indikator lampu, berfungsi untuk
menghidupkan dan mematikan daya listrik AC 220 Volt.
2. Tombol Timer untuk memilih waktu pencacahan.
3. Tombol Start untuk memulai proses pencacahan.
4. Tombol Stop untuk menghentikan pencacahan bila belum selesai waktu cacahnya.
5. Tombol Reset untuk mereset cacahan.
6. Tampilan LCD 16 x 2.
7. Tombol Up untuk menaikkan tegangan tinggi.
8. Tombol Down untuk menurunkan tegangan tinggi.
9. Voltmeter untuk melihat tegangan yang dihasilkan oleh Penyedia daya tegangan
tinggi.
4.2.2 Kontrol pada panel belakang terdiri dari:
1. Terminal BNC untuk masukan dari detektor Geiger Muller
2. Terminal BNC untuk pulsa keluaran dari pembentuk pulsa.
3. Sekering AC 220 V(500mA)
4. Kabel Daya AC 220 V model jack-Contra jack kabel komputer.
5. Fan AC 220 Volt untuk ventilasi udara
4.2.3 Cara Pemakaian
1. Kabel detektor GM dipasang, kabel daya listrik AC 220 V dipasang, saklar on
ditekan, alat siap untuk operasi pencacahan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
2. Setting Timer untuk memilih waktu pencacahan.
3. Tombol Up ditekan untuk mengatur tegangan supply detektor Geiger Muller.
4. Tombol Down ditekan untuk menurunkan tegangan.
5. Tombol Start ditekan setelah pengaturan tegangan tinggi selesai.
6. Tombol Stop ditekan untuk menghentikan pencacahan bila belum selesai waktu
cacahnya.
7. Untuk mematikan alat, tekan tombol off lalu kabel detektor dan kabel daya AC 220
V dilepas.
4.3 Analisis Sistem Pencacah Radiasi
Dalam pengamatan analisis sistem pencacah radiasi dilakukan pada keseluruhan
sistem pencacah dimulai dari konsumsi daya total sistem pencacah, keluaran pulsa detektor
gm yang diolah pembentuk pulsa, hasil cacahan perwaktu yang ditampilkan pada lcd 16 x 2.
Berikut ini tabel daya konsumsi DC low voltage dari sistem pencacah radiasi
Tabel 4.1. Daya Konsumsi
Rangkaian TeganganSupply
Arus (A)
Daya(VxI)
Pembentuk pulsa 5 V 0.25 m 7.5 mW Counter Timer 5 V 50 m 0.25 W
Tegangan Tinggi 14 V 0.25 3.5 W Konsumsi Daya Total = 3.5 W
Geiger muller mulai mencacah ketika detektor Geiger Muller diberi tegangan sumber
800 v. Berikut ini gambar pulsa keluaran detektor Geiger Muller yang sudah diolah
pembentuk pulsa dan mulai tampak di osiloskop digital ketika tegangan supply detektor gm
800 v. Gambar pulsa keluaran dari pembentuk pulsa dapat dilihat pada gambar 4.3.
Gambar 4.3 Pulsa Keluaran Pembentuk Pulsa
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
Mengacu pada gambar 4.3, pulsa negatif dari detektor Geiger Muller sudah dibalik
dan dikuatkan agar dapat dibaca oleh mikrokontroler.
Pengamatan data hasil cacahan radiasi yang random dan pengujian keseluruhan sistem
untuk melihat kestabilan alat dilakukan dengan uji chi square test. Uji chi square test
dilakukan untuk mengetahui kestabilan sistem pencacah radiasi. Pengambilan data diambil
secara random sebanyak 20 kali tanpa menggunakan sumber radiasi dan dengan
menggunakan sumber radiasi Sr90 dengan jarak 10 cm. Tegangan yang digunakan untuk
mensupply detektor Geiger Muller 491-30 adalah tegangan dc 900 V[23].
Detektor Geiger Muller mulai mencacah pada tegangan supply dc 800 V. Berikut ini
tabel 4.2. pengujian chi square test dengan menggunakan sumber radiasi Sr90 dan tegangan
800 V sebagai supply detektor Geiger Muller.
Tabel 4.2. Hasil Pengujian Sistem Pencacah Radiasi Model SPR 01
N Cacah(𝑋𝑖) 𝑋𝑖 𝑋
1 240 3.8025
2 255 170.3025
3 240 3.8025
4 240 3.8025
5 247 25.5025
6 240 3.8025
7 249 49.7025
8 233 80.1025
9 240 3.8025
10 242 0.0025
11 237 24.5025
12 246 16.4025
13 257 226.5025
14 244 4.2025
15 227 223.5025
16 240 3.8025
17 249 49.7025
18 233 80.1025
19 240 3.8025
20 240 3.8025
N = 20 𝑋𝑖 4839 , 𝑋 241.95 𝑋𝑖 𝑋 980.95
Dengan menggunakan rumus Chi Square Test (X2) maka didapatkan :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
𝑋 ∑ 𝑋𝑖 𝑋
𝑋
𝑋 980.95241.95
𝑋 4.05
Nilai Chi Square test dengan sumber radiasi dan tegangan supply 800 VDC adalah
4,05. Dengan menggunakan tegangan supply 800 VDC nilai chi square test berada pada
luar ring batas yang ditentukan oleh IAEA.
Tabel data hasil pengujian tanpa menggunakan sumber radiasi disajikan pada Tabel
4.3. Tabel data hasil pengujian dengan menggunakan sumber radiasi Sr90 dengan tegangan
supply detektor Geiger Muller 900 VDC disajikan pada Tabel 4.4.
Tabel 4.3. Hasil Pengujian Sistem Pencacah Radiasi Model SPR 01 Tanpa Sumber
Radiasi
Pengambilan Data(i) Cacah(𝑋𝑖) 𝑋𝑖 𝑋 1 3 0.81 2 6 4.41 3 4 0.01 4 3 0.81 5 1 8.41 6 3 0.81 7 3 0.81 8 3 0.81 9 5 1.21 10 2 3.61 11 5 1.21 12 2 3.61 13 6 4.41 14 6 4.41 15 4 0.01 16 3 0.81 17 5 1.21 18 7 9.61 19 1 8.41 20 6 4.41
𝑁 20 𝑋𝑖 78 , 𝑋 3.9 𝑋𝑖 𝑋 59.8
Dengan menggunakan rumus Chi Square Test (X2) maka didapatkan :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
𝑋 ∑ 𝑋𝑖 𝑋
𝑋
𝑋 59.83.9
𝑋 15,3
Nilai Chi Square test tanpa sumber radiasi adalah 15.3.
Tabel 4.4. Pengujian Kestabilan Pencacahan Sistem Pencacah Radiasi Model SPR 01
Dengan Menggunakan Sr90
Pengambilan Data(i) Cacah(𝑋𝑖) 𝑋𝑖 𝑋 1 1874 219.04 2 1830 852.64 3 1824 1239.04 4 1848 125.44 5 1840 368.64 6 1843 262.44 7 1899 1584.04 8 1946 7534.24 9 1766 8686.24 10 1910 2580.64 11 1931 5155.24 12 1804 3047.04 13 1885 665.64 14 1868 77.44 15 1871 139.24 16 1811 2323.24 17 1881 475.24 18 1844 231.04 19 1924 4199.04 20 1785 5505.64
𝑁 20 𝑋𝑖 37184 , 𝑋 1859.2 𝑋𝑖 𝑋 45271.2
Dengan menggunakan rumus Chi Square Test (X2) maka didapatkan :
𝑋 ∑ 𝑋𝑖 𝑋
𝑋
𝑋 45271.237184
𝑋 24,34
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Nilai Chi Square test dengan menggunakan sumber radiasi Sr90 adalah 24,34.
Mengacu pada gambar 4.4, nilai cacahan terbanyak berada pada rentang 1838 sampai
dengan 1873 dengan kemunculan sebanyak 7 kali. Data pada tabel 4.4. diolah oleh microsoft
excel untuk didapatkan grafik histogram dari hasil pengujian dengan menggunakan sumber
radiasi.
Berikut ini adalah gambar grafik histogram dari data yang disajikan pada tabel 4.4.
Gambar 4.4 Grafik Histogram Hasil Pengujian Sistem Pencacah Radiasi
Sistem Pencacah Nuklir Model : BEM – 1N 0701 digunakan sebagai referensi untuk
membandingkan hasil cacahan dengan menggunakan sumber radiasi Sr90 dengan jarak yang
sama yaitu 10 cm dan tegangan sebesar 900 VDC untuk supply detektor Geiger Muller.
Berikut ini tabel data hasil cacahan Sistem Pencacah Nuklir Model : BEM-1N 0701.
Tabel 4.5. Data Hasil Pencacahan Sistem Pencacah Nuklir Dengan Menggunakan Sr90
No Cacah(𝑋𝑖) 𝑋𝑖 𝑋 1 1721 46.9225 2 1716 140.422 3 1749 447.323 4 1680 2289.62 5 1752 583.223 6 1726 3.4225 7 1773 2038.52 8 1737 83.72257
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
No Cacah(𝑋𝑖) 𝑋𝑖 𝑋 9 1699 832.322 10 1718 97.0225 11 1743 229.523 12 1830 10434.6 13 1665 3950.12 14 1749 447.323 15 1663 4205.52 16 1718 97.0225 17 1717 117.722 18 1745 294.123 19 1749 447.323 20 1707 434.722
𝑁 20 𝑋𝑖 34557 , 𝑋 1727.85 𝑋𝑖 𝑋 27220.6
𝑋 ∑ 𝑋𝑖 𝑋
𝑋
𝑋 27220.61727.85
𝑋 15.75
Nilai chi square test alat Sistem Pencacah Nuklir adalah 15,75. Nilai rerata cacahan
pada alat Sistem Pencacah Nuklir adalah 1727,85 dan rerata pada Sistem Pencacah Radiasi
Model SPR 01 adalah 1859,2. Dengan menggunakan rumus galat maka didapatkan error
sebagai berikut.
galat = |
|* 100%
galat = . .
.∗ 100%
galat = 0.07601933 *100% galat = 7.6 %
Galat total cacahan antara Sistem Pencacah nuklir dan Sistem Pencacah Radiasi
SPR01 adalah 7.6% dan masih dapat ditoleransi karena sifat radiasi yang random ketika
pengambilan data dilakukan.
Tabel 4.5 Lanjutan Data Hasil Pencacahan Sistem Pencacah Nuklir Dengan
Menggunakan Sr90
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
Nilai chi square test yang baik harus masuk pada ring yang ditentukan oleh
International Atomic Energy Agency yaitu 7,663 𝑋 36,191. Nilai chi square test
tanpa sumber radiasi dan dengan menggunakan sumber radiasi sudah masuk pada batasan
yang di tetapkan oleh IAEA. Nilai chi square test tanpa menggunakan sumber radiasi adalah
15,3 dan dengan menggunakan sumber radiasi adalah 24,34. Hal ini berarti stabilitas
pencacahan sudah cukup baik dan sistem pencacah radiasi sudah dapat digunakan.
4.4 Penyedia Daya Tegangan Rendah DC
Rangkaian penyedia daya tegangan rendah dc memiliki 3 buah output tegangan yang
terdiri dari 5 volt, +12 volt dan – 12 volt. Penyedia daya tegangan rendah mempunyai
kemampuan arus beban 1.5 A. Penyedia daya tegangan rendah +5 Volt berfungsi sebagai
catu daya seluruh sistem elektronik Sistem Pencacah Radiasi. Penyedia daya tegangan +12
Volt dan – 12 Volt digunakan untuk mencatu daya Dac0800 dan LM741.
4.5 Analisis Penyedia Daya Tegangan Tinggi DC
Penyedia daya tegangan tinggi terdiri atas mikrokontroler ATMEGA8535, DAC0800,
osilator, trafo ferit dan rangkaian pelipat ganda.Penyedia daya tegagan tinggi berfungsi
sebagai catu daya detektor Geiger Muller.
4.5.1 Analisis Hardware Penyedia Daya Tegangan Tinggi
Pengujian penyedia daya tegangan tinggi dilakukan dengan memeriksa rangkaian
elektronis secara bertahap. PCB penyedia daya tegangan tinggi dapat dilihat pada gambar
4.5.
Gambar 4.5 Pcb Penyedia Daya Tegangan Tinggi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
Pembentuk gelombang kotak pada perancangan bab 3 menggunakan LM741 diganti
dengan IC OP-AMP LF356. Nilai resistor pada bab 3 yaitu 5100 Ohm diganti dengan resistor
bernilai 4700 ohm. Gelombang osilator yang dihasilkan dari rangkaian pembentuk pulsa
kotak dengan menggunakan LF356 dapat dilihat pada gambar 4.6.
Gambar 4.6 Keluaran Rangkaian Pembentuk Gelombang Kotak
Mengacu pada gambar 4.6, gelombang osilator memiliki frekuensi 12 khz. Dengan
nilai frekuensi 12 khz sudah mampu membuat trafo mengeluarkan tegangan ketika data
digital dinaikkan. Akan tetapi ada ketidak cocokan antara trafo dengan frekuensi yang
digunakan sehingga pada saat tegangan keluaran trafo mendekati 300 VAC, tegangan
tersebut merupakan tegangan maksimum yang dapat dihasilkan oleh trafo. Nilai maksimum
tegangan berdasarkan perancangan seharusnya mendekati 500 VAC. Untuk mengatasinya
maka nilai resistor untuk yang menjadi dasar penentuan nilai frekuensi diganti dengan
menggunakan trimpot 10k. Percobaan dilakukan dan trafo dapat mengeluarkan tegangan
keluaran maksimal mendekati 500 VAC ketika frekuensi osilator bernilai 6.9khz.
Gelombang keluaran pada LF356 lalu dimasukkan ke IC LM339 agar memiliki 2 buah
gelombang osilator yang berbeda polaritas. Kedua gelombang tadi lalu dimasukkan ke
transistor untuk dikuatkan arusnya dan dimasukkan ke trafo. Keluaran dari LM339 terdapat
pada gambar 4.7.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
Gambar 4.7 Gelombang Keluaran LM339
Mikrokontroler ATMEGA8535 digunakan mengendalikan naik turunnya tegangan
pada trafo. Data digital 0-255 pada mikrokontroler dimasukkan pada DAC0800. DAC0800
akan mengeluarkan arus dan diubah oleh LM 741 menjadi tegangan untuk dimasukkan pada
basis transistor. Tegangan dari emitter transistor lalu dimasukkan pada kaki ct trafo. Resolusi
DAC pada bab 3 adalah 0.019 V/kode digital. Berikut ini grafik hubungan data digital
dengan tegangan keluaran yang menjadi referensi untuk mengendalikan tegangan keluaran
pada trafo.
Gambar 4.8 Grafik Hubungan Nilai Data Digital dan Tegangan Keluaran
Mengacu pada gambar 4.8, data digital pada program mikrokontroler maksimum di
255. Kenaikan nilai data digital mempengaruhi kenaikan tegangan keluaran. Trafo yang
digunakan memiliki 22 lilitan primer dan 2200 lilitan sekunder. Berdasarkan perancangan
bab 3, maka didapatkan tegangan maksimum apabila tegangan pada ct mendekati 5 Volt
0
1
2
3
4
5
0 100 200
Tegangan Keluaaran (V)
Data Digital
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
maka tegangan keluaran trafo AC adalah mendekati 500 VAC. Berikut ini gambar trafo yang
sudah selesai digulung.
Gambar 4.9 Trafo Ferit
Tahap pertama adalah menggulung lilitan sekunder terlebih dahulu yang memiliki
2200 lilitan. Dalam menggulung harus sangat hati-hati karena diameter lilitan sekunder yang
sangat kecil yaitu 0.06 mm. Lilitan pada trafo harus rapat dan rapi agar tidak terjadi
penarikan arus yang besar. Berikut ini gambar tahap pertama dalam menggulung trafo.
Gambar 4.10 Proses Menggulung Trafo Sekunder
Setelah tahapan pertama selesai, lilitan lalu diisolasi agar tidak short dengan lilitan
primer yang akan digulung setelahnya. Lilitan primer digulung di atas lilitan sekunder.
Apabila lilitan primer sudah selesai digulung, lilitan diisolasi dan dilapisi kertas lalu ferit
dipasang dan diisolasi dan siap dipasang ke rangkaian penyedia daya tegangan tinggi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
Berikut ini adalah gambar rangkaian dari mikrokontroler untuk pengendali tegangan
referesi pada trafo penyedia daya tegangan tinggi.
Gambar 4.11 Rangkaian Pengendali Tegangan Referensi
Mengacu pada gambar 4.11, DAC0800 akan mengkonversi nilai data digital dari
mikrokontroler ATMEGA 8535 menjadi arus. Arus pada pin Iout kemudian dimasukkan ke
IC LM741 untuk dirubah menjadi tegangan analog 0-5 Volt. Tegangan keluaran kemudian
dimasukkan pada transistor untuk dikuatkan arusnya. Tegangan keluaran 0-5 V yang sudah
dikuatkan arusnya kemudian dimasukkan pada kaki ct trafo ferit. Gambar rangkaian
penyedia daya tegangan tinggi dapat dilihat pada gambar 4.12.
Gambar 4.12 Rangkaian Penyedia Daya Tegangan TInggi
Mengacu pada gambar 4.12, tegangan keluaran trafo dimasukkan pada rangkaian
pelipat ganda tegangan. Tegangan keluaran yang akan menjadi supply bagi detektor Geiger
Muller adalah tegangan keluaran trafo dikalikan 2 maka didapatkan tegangan maksimum
tegangan tinggi sekitar 950 VDC. Namun ketika dilakukan percobaan, trafo tidak dapat
mengeluarkan tegangan ketika dibebani rangkaian pelipat ganda tegangan. Hal ini mungkin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
disebabkan karena driver ct tidak kuat untuk mendrive trafo ferit yang sudah dibuat. Berikut
ini gambar grafik hubungan tegangan keluaran trafo dengan nilai data digital.
Gambar 4.13 Hubungan Tegangan Keluaran Trafo dengan Nilai Data Digital
Mengacu pada gambar 4.13, grafik hubungan kenaikan tegangan keluaran trafo dengan
nilai data digital sudah cukup linier.
4.5.2 Analisis Software Penyedia Daya Tegangan Tinggi
Mikrokontroler diprogram dengan menggunakan CVAVR. Program untuk
mengendalikan nilai digital dengan menggunakan tombol masukan untuk menaikkan dan
menurunkan nilai digital. Pada baris pertama terdapat inisiasi variabel nilai k yang akan
digunakan untuk menyimpan nilai data digital. Gambar program dapat dilihat pada gambar
4.14.
Gambar 4.14 Listing Program Inisiasi Variabel
Mengacu pada gambar 4.14, unsigned char digunakan agar data digital maksimal di
255 dan minimal di 0. Pada baris berikutnya terdapat inisiasi port input yang akan digunakan
0
100
200
300
400
0 50 100 150 200 250
Tegangan Keluaran
Trafo(VAC)
Nilai Data Digital
Hubungan Tegangan Keluaran Trafo dengan Nilai Data Digital
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
untuk menaikkan dan menurunkan nilai data digital. Listing program dapat dilihat pada
gambar 4.15.
Gambar 4.15 Listing Program Inisiasi Port
Mengacu pada gambar 4.15, port A digunakan sebagai input dan port C digunakan
sebgai output. Program untuk menaikkan dan menurunkan nilai digital dapat dilihat pada
gambar 4.16.
Gambar 4.16 Program Menaikkan dan Menurunkan Nilai Data Digital
Mengacu pada gambar 4.16, baris ke 138 sampai dengan baris ke 147 adalah program
untuk menaikkan nilai data digital apabila tombol masukan pada pin A.0 mikrokontroler
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
ditekan. Baris ke-148 sampai dengan baris ke-159 adalah program untuk menurunkan nilai
data digital apabila pin A.1. ditekan. Apabila tombol pada pin A.0 ditekan maka lampu
indikator hijau pada pin C.0 menyala lalu mati sesuai dengan penekanan tombol dan apabila
tombol pada pin A.1 ditekan maka lampu indikator merah pada pin C.1 menyala lalu mati
sesuai dengan penekanan tombol masukan.
4.6 Analisis Rangkaian Pembentuk Pulsa
Pengujian rangkaian pembentuk pulsa dilakukan dengan menggunakan pulse
generator sebagai masukan pulsa negatif yang menyerupai sinyal keluaran dari Detektor
Geiger Muller. Berikut ini gambar rangkaian pembentuk pulsa yang sudah dicetak.
Gambar 4.17 PCB Pembentuk Pulsa
Sinyal dari pulse generator memiliki tegangan – 3 Volt. Pulsa dari pulse generator
dapat dilihat pada gambar 4.18.
Gambar 4.18 Sinyal Pulse Generator
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
Keluaran yang diharapkan adalah berupa gelombang kotak dengan lebar pulsa sesuai
dengan perancangan yaitu 100us dengan nilai Rt = 50 kohm. Nilai resistor diganti menjadi
10kohm agar didapatkan lebar pulsa lebih sempit lagi sehingga pembentuk pulsa memiliki
jangkauan frekuensi yang lebih besar. Berikut ini gambar sinyal masukan dan keluaran dari
rangkaian pembentuk pulsa yang diamati melalui osiloskop digital.
Gambar 4.19 Sinyal Input dan Output
Pulsa masukan berasal dari pulse generator dan menyerupai sinyal keluaran dari
detektor Geiger Muller yaitu berupa pulsa negatif. Mengacu pada gambar 4.19,tegangan
sinyal keluaran rangkaian pembentuk pulsa adalah 5 volt dan memiliki lebar pulsa sekitar
15µs melalui perhitungan pada osiloskop yaitu periode lebar pulsa = 0.2*3*25µs = 15 µs .
Hal ini sudah sesuai dengan perancangan yang sudah ditetapkan di bab 3. Dengan
menggunakan rumus :
T = 0.69RtCt
T = 0.69*10000*2200pF
T = 15.18 µs
Untuk memperoleh nilai galat pada hasil percobaan dapat dirumuskan sebagai berikut:
galat =
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
galat = . .
.
galat = 0.01185
galat = 1.1 %
Perbedaan nilai lebar pulsa terjadi dikarenakan toleransi dari nilai komponen yang
digunakan. Berikut ini grafik jangkauan frekuensi dari rangkaian pembentuk pulsa yang
sudah dibuat.
Gambar 4.20 Jangkauan Frekuensi
Mengacu pada gambar 4.20, pada saat frekuensi pulsa masukan dari pulse generator
melebihi 60khz, tegangan pulsa keluaran dari rangkaian pembentuk pulsa mulai menurun
dan mendekati 0 V ketika pulsa masukan memiliki frekuensi 100 khz. Dengan keluaran yang
sudah berupa pulsa kotak dengan tegangan 5 V maka dapat dipastikan mikrokontroler dapat
membaca pulsa kotak dan mengolah jumlah pulsa yang masuk pada mikrokontroler.
4.7 Analisis Program Aplikasi Counter/Timer
Mikrokontroler 2 berfungsi sebagai pencacah dan pewaktu pada sistem pencacah
radiasi. Pulsa keluaran dari detektor Geiger Muller yang sudah dibalik dan dikuatkan oleh
pembentuk pulsa dimasukkan di pin int 0 pada mikrokontroler. Data hasil cacahan terakhir
disimpan di eeprom.
4.7.1 Program Mikrokontroler 2 Sebagai Counter/Timer
Program diawali dengan inisiasi variabel-variabel yang akan digunakan dan dikerjakan
oleh mikrokontroler. Inisiasi variabel dapat dilihat pada gambar 4.21.
0
1
2
3
4
5
6
0 20000 40000 60000 80000 100000 120000
Vout Sinyal Keluaran
(V)
Frekuensi Pulsa Masukan (Hz)
Jangkauan Frekuensi Rangkaian Pembentuk Pulsa
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
Gambar 4.21 Inisiasi Variabel
Pulsa masukan dari detektor Geiger Muller yang dibalik polaritasnya dan dikuatkan
agar dapat dibaca oleh mikrokontroler dimasukkan pada pin int 0 mikrokontroler
ATMEGA8535. Program untuk mengaktifkan interupsi dan menghitung jumlah pulsa yang
masuk dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
Gambar 4.22 Mengaktifkan Interupsi dan Pengaturan Timer
Pengaturan timer sesuai dengan perancangan pada bab 3, dibuat sedemikian rupa agar
waktu 1 detik di kenyataan sama dengan waktu denyut di mikrokontroler. Pewaktuan pada
program tersebut menggunakan Timer 0. Settingan waktu pada mikrokontroler dimulai dari
settingan waktu 1 detik, 2 detik, 5 detik, 10 detik, 20 detik, 30 detik, 50 detik, 1 menit, 2
menit, 5 menit, 10 menit dan 20 menit. Pengaturan waktu dapat dilihat pada gambar 4.22.
Data hasil cacahan akan disimpan dan ditampilkan pada lcd 16 x 2. Data akan disimpan
dengan menggunakan eeprom pada mikrokontroler ATMEGA8535. pengaktifan eeprom
dapat dilihat pada gambar 4.23.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
Gambar 4.23 Mengaktifkan EEPROM
Tampilan pada sistem pencacah radiasi menggunakan lcd 16 x 2 untuk melihat data
hasil cacahan. Lcd 16 x 2 dapat diaktifkan dengan menggunakan library pada cvavr.
Konfigurasi pin lcd dengan mikrokontroler ATMEGA8535 dapat dilihat pada gambar 4.24.
Gambar 4.24 Program Konfigurasi LCD 16 x 2
Mengacu pada gambar 4.24, pada baris 189 - 198 merupakan konfigurasi lcd 16 x 2
yang dipasangkan ke mikrokontroler ATMEGA8535. Baris ke 200 adalah inisiasi jumlah
karakter pada lcd yaitu 16 karakter. Sebelum menampilkan tulisan pada lcd, lcd dibersihkan
dahulu dengan perintah yang terdapat pada baris ke 203. Baris ke 204 dan 206 adalah
koordinat tulisan yang akan ditampilkan. Baris ke 205 digunakan untuk menampilkan tulisan
pada lcd 16 x 2.
Terdapat 4 buah tombol masukan yang digunakan pada sistem pencacah radiasi.
Tombol timer, tombol start, tombol stop dan tombol reset. Pengaturan tombol timer dapat
dilihat pada gambar 4.25.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
Gambar 4.25 Pengaturan Tombol Timer
Ada 13 settingan waktu yang digunakan pada sistem pencacah radiasi. Switch case
digunakan untuk memilih settingan waktu yang diinginkan berdasarkan jumlah penekanan
pada tombol timer. Berikut ini gambar settingan waktu pada switch case di cvavr.
Gambar 4.26 Program Setting waktu
Ketika kondisi tombol tekan terpenuhi sesuai dengan jumlah penekanan pada tombol
timer maka program akan mengeksekusi salah satu dari case yang sesuai dengan jumlah
tombol tekan. Tombol start digunakan setelah setting waktu sudah selesai dilakukan.
Pengaturan tombol start pada program dapat dilihat pada gambar 4.27.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
Gambar 4.27 Pengaturan tombol start
Apabila tombol start sudah ditekan maka akan mengaktifkan mode = 1. Ketika kondisi
mode = 1 terpenuhi maka mikro akan mulai mencacah dan mengaktifkan lampu hijau pada
port a.0.
Gambar 4.28 Program ketika waktu habis
Mengacu pada gambar 4.28, apabila waktu sudah habis, maka mode = 0, lampu hijau
mati dan lampu merah menyala. Baris ke-353 sampai dengan baris ke-358 digunakan untuk
menampilkan data hasil cacahan pada lcd. Baris ke-359 adalah pengolahan data cacahan
menjadi cacah per sekon lalu di tampilkan juga ke lcd. Data yang sudah dicacah disimpan
ke eeprom dan akan ditampilksan setelah proses cacah selanjutnya.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
Tombol stop digunakan untuk menghentikan proses pencacahan meskipun timer belum
berakhir. Berikut ini gambar pengaturan tombol stop pada cvavr.
Gambar 4.29 Pengaturan Tombol Stop
Mengacu pada gambar 4.29, apabila tombol stop ditekan maka mode = 0 dan lampu
merah pada porta.1 menyala dan lampu hijau mati. Ketika mode = 0 , proses pencacahan
diberhentikan. Tombol reset digunakan untuk membersihkan data hasil cacahan. Berikut ini
gambar program pengaturan tombol reset.
Gambar 4.30 Pengaturan Tombol Reset
Mengacu pada gambar 4.30, jika tombol ditekan maka mode = 0. Data hasil cacahan
yang ditampilkan pada lcd di nolkan dan variabel penyimpan data pulsa juga di nolkan.
Lampu hijau dan merah dimatikan.
4.7.2 Pengujian Linieritas Counter/Timer dengan Menggunakan AFG
Mikrokontroler 2 diuji dengan menggunakan AFG dengan pulsa masukan berupa
gelombang kotak yang memiliki tegangan 5 volt. Settingan waktu pada mikrokontroler
dimulai dari settingan waktu 1 detik, 2 detik, 5 detik, 10 detik, 20 detik, 30 detik, 50 detik,
1 menit, 2 menit, 5 menit, 10 menit dan 20 menit.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
Pengujian dilakukan pada semua settingan waktu dengan menggunakan afg dari
frekuensi terendah yaitu 1 hz sampai dengan frekuensi maksimum dimana mikro tidak bisa
membaca data hasil cacahan. Pengujian dilakukan sebanyak tiga kali persettingan frekuensi
lalu diambil nilai rerata.
Analisis koefisien determinasi R2 digunakan untuk mengetahui seberapa besar
persentase sambungan variabel independen secara bersamaan terhadap variabel dependen.
Nilai R square dikatakan baik jika diatas 0.5 karena nilai R square berkisar antara 0 sampai
1.[24]
Data hasil cacahan diolah microsoft excel untuk mendapatkan persamaan garis dan
nilai R2. Data hasil cacahan maksimum yang dapat dibaca oleh mikrokontroler adalah
65.535. Pengolahan juga dapat dilakukan dengan menggunakan rumus pada persamaan 2.23.
Pertama-tama data cacahan dan nilai-nilai yang dibutuhkan untuk dimasukkan ke dalam
persamaan dibikinkan tabel terlebih dahulu. Pengolahan secara manual dilakukan pada
settingan waktu 10 detik.
Tabel 4.6 Pengolahan Data untuk Mendapatkan Nilai R Kuadrat
i 𝑥 𝑦 𝑥 𝑦 𝑥 𝑦 1 1 10.33 1 106.7 10.3
2 10 101 100 10201 1010
3 20 203.66 400 41480.11111 4073.333333
4 50 503.33 2500 253344.4444 25166.66667
5 100 1029 10000 1058841 102900
6 200 2003.66 40000 4014680.111 400733.3333
7 300 2927.333 90000 8569280.444 878200
8 500 5046.666667 250000 25468844.44 2523333.333
9 1000 10351.33333 1000000 107150101.8 10351333.33
10 2000 19735 4000000 389470225 39470000
11 3000 30513.33333 9000000 931063511.1 91540000
12 5000 51088.33333 25000000 2610017803 255441666.7
13 6000 60098.33333 36000000 3611809669 360590000
14 6200 61012.33333 38440000 3722504819 378276466.7
Sigma 24381 244623.6667 113833001 11411432907 1139604894
Nilai i adalah indeks atau nomor pengambilan data. Nilai x adalah frekuensi inputan
yang dimasukkan pada mikro yang berasal dari function generator signal. Nilai y adalah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
hasil cacahan pada mikro dengan settingan waktu 10 detik. Dengan menggunakan
persamaan 2.23 maka didapatkan:
𝑅 𝑛 ∑ 𝑥 𝑦 ∑ 𝑥 ∑ 𝑦
𝑛 ∑ 𝑥 ∑ 𝑥 𝑛 ∑ 𝑦 ∑ 𝑦
𝑅 14 ∗ 1139604894 24381 ∗ 244623.66
14 ∗ 113833001 24381 14 ∗ 11411432907 244623.6667 2
𝑅 0.999818708
𝐾𝑃 𝑅
𝐾𝑃 0.999818708
𝑅 0.9996
Data hasil pengujian pada settingan waktu 10 detik terdapat pada gambar 4.34
Nilai R kuadrat yang didapatkan dengan menggunakan rumus pada persamaan 2.23
sama dengan nilai R kuadrat yang diolah secara otomatis dengan menggunakan microsoft
excel. Nilai R kuadrat yang mendekati 1 berarti linieritas pencacahan pada settingan waktu
10 detik sudah cukup baik.
Dari data hasil pengujian pencacahan untuk waktu 1 detik kemudian dibuat grafik yang
ditunjukkan pada gambar 4.31.
Berikut ini data hasil pengujian pencacahan pada settingan waktu 1 detik.
Gambar 4.31 Grafik Linieritas Pencacahan Untuk Waktu 1 Detik
Dari data dan grafik linieritas pencacahan didapatkan nilai R2 = 0.9998.
y = 0,9781x + 0,4509R² = 0,9998
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
0 20000 40000 60000
CACAH PER
DETIK
FREKUENSI(HZ)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
Data dari hasil pengujian untuk waktu 2 detik disajikan dalan bentuk grafik pada
gambar 4.32.
Gambar 4.32 Grafik Linieritas Pencacahan Untuk Waktu 2 Detik
Dari data dan grafik linieritas pencacahan didapatkan nilai R2 = 1.
Data dari hasil pengujian untuk waktu 5 detik disajikan dalan bentuk grafik pada
gambar 4.33.
Gambar 4.33 Grafik Linieritas Pencacahan Untuk Waktu 5 Detik
Dari data dan grafik linieritas pencacahan didapatkan nilai R2 = 0.9999.
y = 1,9994x ‐ 5,4957R² = 1
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000
Cacah
Per 2 Detik
Frekuensi(Hz)
y = 4,7622x ‐ 1,5605R² = 0,9999
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
0 2000 4000 6000 8000 10000
Cacah
Per 5 Detik
Frekuensi(Hz)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
Data dari hasil pengujian untuk waktu 10 detik disajikan dalan bentuk grafik pada
gambar 4.34.
Gambar 4.34 Grafik Linieritas Pencacahan Untuk Waktu 10 Detik
Dari data dan grafik linieritas pencacahan didapatkan nilai R2 = 0.9996.
Data dari hasil pengujian untuk waktu 20 detik disajikan dalan bentuk grafik pada
gambar 4.35.
Gambar 4.35 Grafik Linieritas Pencacahan Untuk Waktu 20 Detik
Dari data dan grafik linieritas pencacahan didapatkan nilai R2 = 1.
y = 9,998x + 61,587R² = 0,9996
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
0 2000 4000 6000
Cacah
Per 10 Detik
Frekuensi(Hz)
y = 20,749x ‐ 49,015R² = 1
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
Cacah
Per 20 Detik
Frekuensi(Hz)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
Data dari hasil pengujian untuk waktu 30 detik disajikan dalan bentuk grafik pada
gambar 4.36.
Gambar 4.36 Grafik Linieritas Pencacahan Untuk Waktu 30 Detik
Dari data dan grafik linieritas pencacahan didapatkan nilai R2 = 1.
Data dari hasil pengujian untuk waktu 40 detik disajikan dalan bentuk grafik pada
gambar 4.37.
Gambar 4.37 Grafik Linieritas Pencacahan Untuk Waktu 40 Detik
Dari data dan grafik linieritas pencacahan didapatkan nilai R2 = 1.
y = 30,758x + 70,484R² = 1
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
0 500 1000 1500 2000
Cacah
Per 30 Detik
Frekuensi(Hz)
y = 40,454x ‐ 16,724R² = 1
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
0 200 400 600 800 1000
Cacah
Per 40 Detik
Frekuensi(Hz)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Data dari hasil pengujian untuk waktu 50 Detik disajikan dalan bentuk grafik pada
gambar 4.38.
Gambar 4.38 Grafik Linieritas Pencacahan Untuk Waktu 50 Detik
Dari data dan grafik linieritas pencacahan didapatkan nilai R2 =0.9998.
Data dari hasil pengujian untuk waktu 1 Menit disajikan dalan bentuk grafik pada
gambar 4.39.
Gambar 4.39 Grafik Linieritas Pencacahan Untuk Waktu 1 Menit
Dari data dan grafik linieritas pencacahan didapatkan nilai R2 = 1.
y = 52,364x ‐ 44,28R² = 0,9998
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
0 200 400 600 800 1000 1200
Cacah
Per 50 Detik
Frekuensi(Hz)
y = 62,714x ‐ 47,074R² = 1
‐7050
2950
12950
22950
32950
42950
52950
62950
0 200 400 600 800 1000
Cacah
Per 1 M
enit
Frekuensi (Hz)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
Data dari hasil pengujian untuk waktu 2 Menit disajikan dalan bentuk grafik pada
gambar 4.40.
Gambar 4.40 Grafik Linieritas Pencacahan Untuk Waktu 2 Menit
Dari data dan grafik linieritas pencacahan didapatkan nilai R2 = 1.
Data dari hasil pengujian untuk waktu 5 Menit disajikan dalan bentuk grafik pada
gambar 4.41.
Gambar 4.41 Grafik Linieritas Pencacahan Untuk Waktu 5 Menit
Dari data dan grafik linieritas pencacahan didapatkan nilai R2 = 1.
y = 125,42x ‐ 51,748R² = 1
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
0 100 200 300 400 500
Cacah
Per 2 M
enit
Frekuensi(Hz)
y = 300,71x + 7,1141R² = 1
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
0 50 100 150 200
Cacah
Per 5 M
enit
Frekuensi(Hz)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
Data dari hasil pengujian untuk waktu 10 Menit disajikan dalan bentuk grafik pada
gambar 4.42.
Gambar 4.42 Grafik Linieritas Pencacahan Untuk Waktu 10 Menit
Dari data dan grafik linieritas pencacahan didapatkan nilai R2 = 1.
Data dari hasil pengujian untuk waktu 20 Menit disajikan dalan bentuk grafik pada
gambar 4.43.
Gambar 4.43 Grafik Linieritas Pencacahan Untuk Waktu 20 Menit
Dari data dan grafik linieritas pencacahan didapatkan nilai R2 = 1.
y = 600,64x + 23,097R² = 1
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
0 20 40 60 80 100
Cacah
Per 10 M
enit
Frekuensi(Hz)
y = 1201,9x + 6,4845R² = 1
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
0 10 20 30 40 50
Cacah
Per 20 M
enit
Frekuensi(Hz)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
Dari data dan grafik keseluruhan pengambilan data pada semua settingan waktu
linieritas pencacahan didapatkan nilai R2 = 1 atau mendekati 1, hal ini menunjukkan
perangkat lunak pencacah telah berfungsi dengan baik dan dapat digunakan pada sistem
pencacah radiasi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
5 BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat diambil dari pengujian dan analisis pada rangkaian elektronis
sistem pencacah radiasi adalah :
1. Hasil pengujian keseluruhan sistem dengan menggunakan Chi Square Test (X2)
didapatkan nilai 24,34 dan sudah masuk pada batasan nilai yang ditentukan oleh
International Atomic Energy Agency yaitu 7,663 ≤ 24,34 ≤36,191. Sistem pencacah
sudah memiliki kestabilan yang cukup baik dan sudah dapat digunakan
2. Penyedia daya tegangan tinggi sudah dapat dikendalikan dari 0 – 500 VAC dengan
menggunakan dua buah tombol masukan dan sebuah mikrokontroler untuk
mengubah nilai data digital menjadi tegangan analog. Trafo ferit belum mampu
dibebankan ke rangkaian pelipat ganda tegangan.
3. Rangkaian pembentuk pulsa mengeluarkan pulsa kotak dengan tinggi pulsa 5 V,
lebar pulsa 15 µs dan rangkaian pembentuk pulsa mempunyai jangkauan frekuensi
sampai 60 kHz.
4. Mikrokontroler sebagai pewaktu dan pencacah memiliki nilai R2 mendekati 1 yang
berarti linieritas pencacahan sudah cukup baik.
5.2 Saran
Penelitian ini masih memiliki beberapa kekurangan. Untuk pengembangan sistem
pencacah radiasi terdapat saran sebagai berikut :
1. Untuk rangkaian tegangan tinggi, tegangan referensi pada trafo ferit lebih baik
menggunakan power supply yang tegangannya dapat dikendalikan. Rangkaian
penyedia daya tegangan tinggi apabila pengendalinya menggunakan mikrokontroler,
lebih baik pcb mikro dan osilator serta trafonya dipisahkan agar osilator tidak
mempengaruhi mikrokontroler.
2. Untuk tampilan volt meter, apabila pengaturan HVnya secara digital lebih baik
menggunakan volt meter digital.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
6 Daftar Pustaka
[1] W. Susetyo, 1988, Spektrometri gamma dan penerapannya dalam analisis
pengaktifan neutron. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.
[2] Mursiti, 2005, “Pembuatan Sistem Pencacah Nuklir Berbasis Mikrokontroler
AT89C51,” Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir.
[3] Jumari, 2016, “Pembuatan Counter / Timer Untuk Sistem Spektrometer Gamma
Menggunakan Mikrokontroler AT89C52 TATA KERJA Deskripsi : Rangkaian
counter / timer spektrometer gamma sistem Dari blok diagram sistem spektrometer
gamma.”
[4] A. Bejo, 2007, C dan AVR", Rahasia kemudahan bahasa C dalam Mikrokontroler
ATmega8535. Graha Ilmu.
[5] BATAN, “Penemuan Radiasi.” [Online]. Available at:
https://www.batan.go.id/ensiklopedi/16/01/01/03/16-01-01-03.html.
[6] M. Si et al., 2001, “Buku Pintar Nuklir,” pp. 1–216.
[7] M. Ary Heryanto, 2008, Pemrograman Bahasa C untuk Mikrokontroler
ATMEGA8535. Penerbit Andi.
[8] Atmel, 2006, “ATMega 8535,” Datasheet, pp. 1–112.
[9] “CVAVR.” [Online]. Available at: https://www.immersa-lab.com/pengenalan-
codevision-avr.htm.
[10] S. Dac, 2013, “DAC0800 / DAC0802 8-Bit Digital-to-Analog Converters,” no.
February.
[11] I. S. Edi, 1968, “Electronic Devices and Circuits,” Electronic Devices and Circuits.
[12] “Transistor Sebagai Saklar.” [Online]. Available at: https://elektronika-
dasar.web.id/transistor-sebagai-saklar/.
[13] “Trafo.” [Online]. Available at: https://belajarelektronika.net/rumus-menghitung-
trafo-atau-transformator/.
[14] “LCD.” [Online]. Available at: https://teknikelektronika.com/pengertian-lcd-liquid-
crystal-display-prinsip-kerja-lcd/. [Accessed: 12-Feb-2020].
[15] “Rangkaian Pembagi Tegangan.” [Online]. Available at:
https://www.filesop.com/2019/06/pembagi-tegangan-voltage-divider.html.
[Accessed: 12-Mar-2020].
[16] “LED.” [Online]. Available at: https://elektronika-dasar.web.id/led-light-emitting-
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
dioda/.
[17] “Electronic_Devices_and_Circuit_Theory_10th.pdf.” .
[18] “Monostable Multivibrator.” [Online]. Available at: https://www.electronics-
tutorials.ws/waveforms/monostable.html.
[19] Martanto, “Modul Pembelajaran Pengolahan Sinyal Analog Square Wave
Generator.” Universitas Sanata Dharma.
[20] “Rangkaian Komparator.” [Online]. Available at:
https://www.tneutron.net/elektro/rangkaian-komparator/.
[21] International Atomic Energy Agency, 1984, “Quality Control of Nuclear Medicine
Instruments.”
[22] “Korelasi Pearson.” [Online]. Available at:
https://smartstat.wordpress.com/2010/11/21/korelasi-pearson/.
[23] “491-30 Geiger Muller Probe.” [Online]. Available at:
http://www.elimpex.com/products/survey_meters/491-30/491-30.html.
[24] Sugiyono, 2015, Metode Penelitian Manajemen, 4th ed. Bandung: Alfabeta.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L‐1
LAMPIRAN
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L‐2
LAMPIRAN 1
ELEKTRONIK SISTEM PENCACAH
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L‐3
Gambar Rangkaian Pembentuk Pulsa
Gambar Rangkaian Counter/Timer Sistem Pencacah Radiasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L‐4
Gambar Rangkaian Penyedia Daya Tegangan Tinggi
Gambar Rangkaian Penyedia daya Tegangan Rendah
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L‐5
LAMPIRAN 2
LISTING PROGRAM
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L‐6
/*****************************************************
This program was produced by the
CodeWizardAVR V2.05.0 Professional
Automatic Program Generator
© Copyright 1998-2010 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l.
http://www.hpinfotech.com
Project :
Version :
Date : 24/09/2020
Author : NeVaDa
Company :
Comments:
Chip type : ATmega8535
Program type : Application
AVR Core Clock frequency: 11,592000 MHz
Memory model : Small
External RAM size : 0
Data Stack size : 128
*****************************************************/
/*****************************************************
This program was produced by the
CodeWizardAVR V2.05.0 Professional
Automatic Program Generator
© Copyright 1998-2010 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l.
http://www.hpinfotech.com
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L‐7
Project : Counter/Timer Sistem Pencacah Radiasi
Version : SPR01
Date : 19/06/2020
Author : Reza
Company : Sipayung
Comments:
Skripsi Biar LULUS
Chip type : ATmega8535
Program type : Application
AVR Core Clock frequency: 11,592000 MHz
Memory model : Small
External RAM size : 0
Data Stack size : 128
*****************************************************/
#define _OPEN_SYS_ITOA_EXT
#include <mega8535.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <delay.h>
unsigned char cacah = 0;
int aturwaktu,aa,pembagiwaktu;
int tekan =1;
int waktu, mode;
unsigned int pulsa,cps;
unsigned int eeprom *pointer_eeprom;
char lcd_buffer[33];
unsigned int data;
// Alphanumeric LCD Module functions
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L‐8
#include <alcd.h>
// External Interrupt 0 service routine
interrupt [EXT_INT0] void ext_int0_isr(void)
if (mode==1)
pulsa=pulsa+1;
;
// Timer 0 overflow interrupt service routine
interrupt [TIM0_OVF] void timer0_ovf_isr(void)
TCNT0 = 0x8C;
cacah++;
if (cacah ==100)
cacah = 0;
if (mode==1)
waktu=waktu+1;
;
// Declare your global variables here
void tulis_data_ke_eeprom()
*pointer_eeprom = data ;
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L‐9
void baca_data_ke_eeprom()
data=*pointer_eeprom;
void main(void)
// Declare your local variables here
// Input/Output Ports initialization
// Port A initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=Out Func0=Out
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=0 State0=0
PORTA=0x00;
DDRA=0x03;
// Port B initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T
PORTB=0x00;
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L‐10
DDRB=0x00;
// Port C initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T
PORTC=0x00;
DDRC=0x00;
// Port D initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T
PORTD=0x00;
DDRD=0x00;
// Timer/Counter 0 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: Timer 0 Stopped
// Mode: Normal top=0xFF
// OC0 output: Disconnected
TCCR0=0x05;
TCNT0=0x8F;
OCR0=0x00;
// Timer/Counter 1 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: Timer1 Stopped
// Mode: Normal top=0xFFFF
// OC1A output: Discon.
// OC1B output: Discon.
// Noise Canceler: Off
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L‐11
// Input Capture on Falling Edge
// Timer1 Overflow Interrupt: Off
// Input Capture Interrupt: Off
// Compare A Match Interrupt: Off
// Compare B Match Interrupt: Off
TCCR1A=0x00;
TCCR1B=0x00;
TCNT1H=0x00;
TCNT1L=0x00;
ICR1H=0x00;
ICR1L=0x00;
OCR1AH=0x00;
OCR1AL=0x00;
OCR1BH=0x00;
OCR1BL=0x00;
// Timer/Counter 2 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: Timer2 Stopped
// Mode: Normal top=0xFF
// OC2 output: Disconnected
ASSR=0x00;
TCCR2=0x00;
TCNT2=0x00;
OCR2=0x00;
// External Interrupt(s) initialization
// INT0: On
// INT0 Mode: Rising Edge
// INT1: Off
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L‐12
// INT2: Off
GICR|=0x40;
MCUCR=0x03;
MCUCSR=0x00;
GIFR=0x40;
// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization
TIMSK=0x01;
// USART initialization
// USART disabled
UCSRB=0x00;
// Analog Comparator initialization
// Analog Comparator: Off
// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off
ACSR=0x80;
SFIOR=0x00;
// ADC initialization
// ADC disabled
ADCSRA=0x00;
// SPI initialization
// SPI disabled
SPCR=0x00;
// TWI initialization
// TWI disabled
TWCR=0x00;
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L‐13
// Alphanumeric LCD initialization
// Connections specified in the
// Project|Configure|C Compiler|Libraries|Alphanumeric LCD menu:
// RS - PORTA Bit 6
// RD - PORTA Bit 5
// EN - PORTA Bit 7
// D4 - PORTC Bit 4
// D5 - PORTC Bit 5
// D6 - PORTC Bit 6
// D7 - PORTC Bit 7
// Characters/line: 16
lcd_init(16);
// Global enable interrupts
#asm("sei")
lcd_clear();
lcd_gotoxy(1,0);
lcd_puts( "Sistem Pencacah ");
lcd_gotoxy(5,1);
lcd_puts("Radiasi");
delay_ms(1000);
//lcd_clear();
//lcd_gotoxy(1,0);
//lcd_puts( "Berbasis Mikro ");
//lcd_gotoxy(3,1);
//lcd_puts("ATMEGA8535");
while (1)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L‐14
// setting waktu
if (PINB.4 == 0)
tekan = tekan +1;
if (tekan > 14)
tekan = 2;
if (tekan == 1)
tekan =aa;
lcd_clear();
aa=tekan;
delay_ms(500);
switch (tekan)
case 2:
aturwaktu = 1;
pembagiwaktu = 1;
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_puts( "Waktu = 1 Detik");
break;
case 3:
aturwaktu = 2;
pembagiwaktu = 2;
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_puts( "Waktu = 2 Detik");
break;
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L‐15
case 4:
aturwaktu = 5 ;
pembagiwaktu = 5;
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_puts( "Waktu = 5 Detik");
break;
case 5:
aturwaktu = 10 ;
pembagiwaktu = 10;
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_puts( "Waktu = 10 Detik");
break;
case 6:
aturwaktu = 20 ;
pembagiwaktu = 20;
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_puts( "Waktu = 20 Detik");
break;
case 7:
aturwaktu = 30 ;
pembagiwaktu = 30;
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_puts( "Waktu = 30 Detik");
break;
case 8:
aturwaktu = 40 ;
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L‐16
pembagiwaktu = 40;
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_puts( "Waktu = 40 Detik");
break;
case 9:
aturwaktu = 50 ;
pembagiwaktu = 50;
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_puts( "Waktu = 50 Detik");
break;
case 10:
aturwaktu = 58 ;
pembagiwaktu = 60;
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_puts( "Waktu = 1 Menit");
break;
case 11:
aturwaktu = 118 ;
pembagiwaktu = 120;
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_puts( "Waktu = 2 Menit");
break;
case 12:
aturwaktu = 280 ;
pembagiwaktu = 300;
lcd_gotoxy(0,0);
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L‐17
lcd_puts( "Waktu = 5 Menit");
break;
case 13:
aturwaktu = 560 ;
pembagiwaktu = 600;
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_puts( "Waktu = 10 Menit");
break;
case 14:
aturwaktu = 1118 ;
pembagiwaktu = 1200;
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_puts( "Waktu = 20 Menit");
break;
;
// start
if (PINB.5 == 0)
if (tekan > 1)
lcd_clear();
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_puts( "Cacah =");
mode =1 ;
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L‐18
if (mode ==1)
tekan=0;
PORTA.0 = 1;
PORTA.1 = 0;
ltoa(pulsa,lcd_buffer);
lcd_gotoxy(7,0);
lcd_puts(lcd_buffer);
// kalau waktu habis berhenti
if (aturwaktu==waktu)
mode = 0;
waktu =0;
PORTA.0 = 0;
PORTA.1 = 1;
lcd_clear();
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_puts( "P=");
ltoa(pulsa,lcd_buffer);
lcd_gotoxy(2,0);
lcd_puts(lcd_buffer);
cps = pulsa/pembagiwaktu;
ltoa(cps,lcd_buffer);
lcd_gotoxy(8,0);
lcd_puts( "CPS=");
lcd_gotoxy(12,0);
lcd_puts(lcd_buffer);
lcd_gotoxy(0,1);
lcd_puts( "cpslm = ");
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L‐19
baca_data_ke_eeprom();
ltoa(data,lcd_buffer);
lcd_gotoxy(8,1);
lcd_puts(lcd_buffer);
data = cps;
tulis_data_ke_eeprom();
// stop
if (PINB.6 == 0)
mode =0 ;
PORTA.0 = 0;
PORTA.1 = 1;
// reset
if (PINB.7 == 0)
if (mode == 0)
lcd_clear();
pulsa = 0;
lcd_gotoxy(0,0);
lcd_puts( "Cacah =");
ltoa(pulsa,lcd_buffer);
lcd_gotoxy(7,0);
lcd_puts(lcd_buffer);
pulsa=0;
PORTA.0 = 0;
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L‐20
PORTA.1 = 0;
delay_ms(1000);
tekan = aa;
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L‐21
/*****************************************************
This program was produced by the
CodeWizardAVR V2.05.0 Professional
Automatic Program Generator
© Copyright 1998-2010 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l.
http://www.hpinfotech.com
Project : Kontrol DAC Penyedia Daya Tegangan Tinggi
Version :
Date : 01/08/2020
Author : NeVaDa
Company :
Comments:
Chip type : ATmega8535
Program type : Application
AVR Core Clock frequency: 11,592000 MHz
Memory model : Small
External RAM size : 0
Data Stack size : 128
*****************************************************/
#include <mega8535.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <delay.h>
unsigned char K = 0;
// Declare your global variables here
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L‐22
void main(void)
//PORTD = K ;
// Declare your local variables here
// Input/Output Ports initialization
// Port A initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T
PORTA=0x00;
DDRA=0x00;
// Port B initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T
PORTB=0x00;
DDRB=0x00;
// Port C initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T
PORTC=0x00;
DDRC=0x00;
// Port D initialization
// Func7=Out Func6=Out Func5=Out Func4=Out Func3=Out Func2=Out Func1=Out Func0=Out
// State7=0 State6=0 State5=0 State4=0 State3=0 State2=0 State1=0 State0=0
PORTD=0x00;
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L‐23
DDRD=0xFF;
// Timer/Counter 0 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: Timer 0 Stopped
// Mode: Normal top=0xFF
// OC0 output: Disconnected
TCCR0=0x00;
TCNT0=0x00;
OCR0=0x00;
// Timer/Counter 1 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: Timer1 Stopped
// Mode: Normal top=0xFFFF
// OC1A output: Discon.
// OC1B output: Discon.
// Noise Canceler: Off
// Input Capture on Falling Edge
// Timer1 Overflow Interrupt: Off
// Input Capture Interrupt: Off
// Compare A Match Interrupt: Off
// Compare B Match Interrupt: Off
TCCR1A=0x00;
TCCR1B=0x00;
TCNT1H=0x00;
TCNT1L=0x00;
ICR1H=0x00;
ICR1L=0x00;
OCR1AH=0x00;
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L‐24
OCR1AL=0x00;
OCR1BH=0x00;
OCR1BL=0x00;
// Timer/Counter 2 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: Timer2 Stopped
// Mode: Normal top=0xFF
// OC2 output: Disconnected
ASSR=0x00;
TCCR2=0x00;
TCNT2=0x00;
OCR2=0x00;
// External Interrupt(s) initialization
// INT0: Off
// INT1: Off
// INT2: Off
MCUCR=0x00;
MCUCSR=0x00;
// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization
TIMSK=0x00;
// USART initialization
// USART disabled
UCSRB=0x00;
// Analog Comparator initialization
// Analog Comparator: Off
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L‐25
// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off
ACSR=0x80;
SFIOR=0x00;
// ADC initialization
// ADC disabled
ADCSRA=0x00;
// SPI initialization
// SPI disabled
SPCR=0x00;
// TWI initialization
// TWI disabled
TWCR=0x00;
while (1)
if (PINA.0 == 0)
if (K < 250)
K= K +10;
delay_ms(100);
if (PINA.1 == 0)
if(K >0 )
K=K-10;
delay_ms(100);
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
L‐26
PORTD = K;
delay_ms(100);
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI