MODIFIKASI MONITOR KAKI BERBASIS …papers.sttn-batan.ac.id/prosiding/2013/makalah40.pdf · catu...

SEMINAR NASIONAL IX

SDM TEKNOLOGI NUKLIR

YOGYAKARTA, 31 OKTOBER 2013

ISSN 1978-0176

306 Nugroho T., dkk STTN-BATAN

MODIFIKASI MONITOR KAKI BERBASIS MIKROKONTROLER

AT89S8252

Nugroho Tri Sanyoto,Suyatno, Dumairi Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir – BATAN

Jl. Babarsari PO BOX 6101/YKBB Yogyakarta 55281

Telp : (0274)48085; Fax : (0274)489715

E-mail untuk korespondensi: [email protected]

ABSTRAK TELAHDILAKUKAN MODIFIKASIPADA ALAT MONITOR KAKI DAN TANGAN. SESUAI DENGAN

NAMANYA BAHWA ALAT INI TERDIRI DARI MONITOR KAKI DAN MONITOR TANGAN, AKAN

TETAPI UNTUK MEMBATASI MAKALAH MAKA HANYA MONITOR KAKI YANG DISAJIKAN

DALAM MAKALAH INI. Modifikasi ini dilakukan karena alat dalam kondisi rusak dan komponen sudah

termakan umur (life time) serta sulit dicari dipasaran, modifikasi ini sebagian masih menggunakan

komponen yang ada. Alat ini masih berupa analog, langkah teknis modifikasi adalah berupa pembuatan

catu daya tegangan tinggi, pembalik pulsa, merubah bentuk tampilan pada liquid crystal display (LCD)

menjadi digital serta pengujian. Alat ini menggunakanempatbuahdetektor Geiger Muller (GM) sebagai

sensor radiasi dan mikrokontroler AT89S8252 sebagai pengendali serta key pad sebagai pengatur waktu

operasi. Hasil pengujian kestabilan cacah dengan chi squre test dari empat detektor dengan 10 data dengan

nilai kepercayaan 95 % adalah 5,5; 4,41; 3,75 dan 3,44 nilai tersebut terletak diantara 3,33 ≤ 𝑋2 ≤16,91. Dari hasil tersebut maka alat dapat dikatakan stabil dan layak untuk dioperasikan.

Kata kunci :modifikasi, monitor kaki,danmikrokontroler.

ABSTRACT

MODIFICATIONS HAVE BEEN CARRIED OUT ON THE FEET AND HANDS MONITORS.

AS THE NAME IMPLIES THAT THIS INSTRUMENT CONSISTS OF A FOOT MONITOR

AND MONITOR ARMS, BUT TO LIMIT IT ONLY MONITORS FOOT PAPERS

PRESENTED IN THIS PAPER. This modification is done because the appliance is damaged and

parts are inedible age (life time) as well as hard to find in the market, some still use a modification

of the existing components. This tool is still in the form of analog, technical measures such as

making modifications is a high voltage power supply, inverting pulse, changing the form of the

display on the LCD (liquid crystal display) to digital as well as testing. This tool uses four

detectors Geiger Muller (GM) as a radiation sensor and microcontroller AT89S8252 as the

controller as well as the key pad timer operation. Chopped stability test results with chi squre test

of four detectors with 10 data with 95% confidence value is 5.5; 4.41; 3.75 and 3.44 the value lies

between 3.33 ≤ x2 ≤ 16.91 . From these results, the tool can be said to be stable and feasible to

operate.

Keywords: modification, foot monitor and microcontroller.

PENDAHULUAN

Alat monitor kaki dan tangan yang ada di STTN

tidak dapat berfungsi, dalam kondisi rusak. Alat ini

terdiri beberapa detektor Geigermuller (GM), empat

untuk kaki dan delapan untuk monitor tangan.

Detektor yang dipakai adalah jenis Gm LND 719

made in USA panjang 25,4 cm dengan tegangan

kerja 900 volt dc[1]. Dua catu daya tegangan tinggi

sebagai pencatu GM, satu catu daya tegangan tinggi

untuk empat detektor kaki dan satu catu daya

tegangan tinggi untuk semua detektor pada tangan.

Alat ini menggunakan sistem analog maka jumlah

komponen yang digunakan masih terlalu banyak.

Alat ini menggunakan plug in modul, Pada tiap

bagian menggunakan modul modul dengan soket

sebagai terminalnya. Modul tersebut antara lain

count rate meter alarm monitor, counter alrm,

SEMINAR NASIONAL IX



ISSN 1978-0176

307 STTN-BATAN Nugroho T., dkk

count time control, count rate meter for local

background subtract dan hv power supply[1]. Alat

ini dilengkapi dengan lima panel meter sebagai

indikatornya yang akan menunjukkan hasilcacah

tiap detektor yang ada, serta beberapa saklar pada

panel belakang. Cacah maksimum yang ditunjukan

pada panel meter adalah 500 cpm.

Dari hasil penelusuran alat ini menggunakan

sistem analog maka jumlah komponen yang

digunakan masih terlalu banyak, dan karena faktor

umur (life time) maka banyak komponen yang

rusak. Kerusakan tersebut terjadi pada modul

modul sehingga menyulitkan dalam perbaikan dan

tidak mudah mencari komponen dipasaran. Gambar

1. Adalah panel depan dari alat monitor kaki dan

tangan dan Gambar 2. Adalah panel meter pada

monitor kaki kanan dan kiri yang menunjukkan

hasil cacah dan Gambar 3.Panel belakang.

Gambar 1. Panel depan(1).

Gambar 2. Panel meter kaki (1)

Gambar 3. Panel belakang[1]

Gambar rangkaian tiap modul yang dapat dilihat

pada Gambar 4. Adalah sistem pengawatan (wiring

diagram), selanjutnya Gambar 5. Adalah Count

rate meter for local background subtrack. Pada

bagian ini merupakan count time control hand and

foot counter pada Gambar 6.

Gambar 4. Wiring diagram (1)

Gambar 5. Count rate meter for local background

subtrack[1

Gambar 6.Count time control hand and foot

counter

METODE

Mengingat banyaknya komponen yang rusak serta

sulitnya mencari dipasaran, maka dilakukan

modifikasi dengan memanfaatkan komponen atau

casis yang masih dapat dipergunakan. Langkah

kerja dalam proses modifikasi yaitu meliputi :

rancangan serta tata letak komponen sebagai

pengganti dengan pembuatan blok diagram,

pembuatan rangkaian elektronik, penampil,

software dan cases.

SEMINAR NASIONAL IX



ISSN 1978-0176


Pembuatan blok diagram :

Langkah yang meski dilakukan adalah

merancang dengan membuat skema berdasarkan

kebutuhan dan keadaan komponen,

merencanakan perubahan tampilan dari analog

menjadi digital dengan mikrokontrol

AT89S8252.

I. Kontruksi dan modifikasi pembuatan

rangkaian elektronik meliputi : inverter

sebagai pembalik pulsa, pengkondisi signal,

catu daya tegangan tinggi, sistem

pengabelan dan perangkat lunaknya.

II. Pengujian dan pembahasan

Blok Diagram

Pada rencana pembuatan blok diagram perlu

diperhatikan keadaan komponen tempat komponen,

manfaat dan kelengkapannya agar dapat sesuai

kegunaanya. Gambar 7 blok diagram monitor

radiasi yang dibuat.

Gambar 7. Blok diagram monitor radiasi kaki

Prinsip kerja dari sistim blok diagram di atas adalah

adanya radiasi yang dating mengenai detector

Geiger Mueller maka radiasi tersebut akan diubah

menjadi pulsa listrik, karena keluaran dari detector

tersebut berupa pulsa negative maka perlu untuk

diubah menjadi pulsa positif, setelah dibalik dan

ada penguatan maka akan dilewatkan pembentuk

pulsa kotak dengan tinggi 4 volt, agar pulsa dapat

diolah oleh mikrokontroler. Multiplexer digunakan

sebagai pemilih detector mana yang akan

ditampilkan dengan waktu yang ditetapkan oleh

keypad sebagai pengatur waktu serta hasilnya dapat

ditampilkan pada LCD dengan satuan cacah per

satuan waktu atau sivert.

Kontruksi dan modifikasi monitor kaki

1. Panel depan

Gambar 8. Panel depan alat

Keterangan Gambar 8.

a. Lcd, ada tiga lcd untuk menampilkan hasil

cacah, satu untuk tangan kiri, tengah untuk

kaki kanan dan kiri dan satu untuk tangan

kanan.

b. Key pad satu untuk kaki adalah akan

berfungsi memilih cacah mana yang

ditampilkan pada lcd 16x4 dari empat

detektor yang ada dengan menggunakan

multiplexer 4 ke 1(2).

c. Tombol hv(high voltage) adalah untuk

menghidupkan hv tersebut sebagai catu daya

detektor.

d. Tombol power adalah berfungsi untuk

menghidupkan alat terhubung dengan

tegangan jala jala.

2. Panel belakang

Gambar 9. Panel belakang

SEMINAR NASIONAL IX



ISSN 1978-0176


Gambar 10. Alat monitor kaki dan tangan

Keterangan Gambar 9.

a. Ada delapan detektor kanan dan kiri sementara

untuk terminal detektor kaki bagian kiri,

dengan pembagian dua untuk kaki kiri dua

detektor untuk kaki kanan.

b. Fan sebagai pendingin ruangan

c. Kabel power terhubung dengan jala jala.

1. Rangkaian Elektronik

a. Rangkaian sistem minimum

mikrokontroler AT89S8252

Rangkaian schematic sistim minimum

mikrokontroler AT89S8252 dapat dilihat pada

Gambar11(4).

Rangkaian minimum sistim

Mikrokontroler digunakan sebagai otak atau

pengontrol dari seluruh sistim Foot Monitor. Prinsip

kerjanya adalah adanya frekwensi radiasi yang

datang melalui detektor,inverter dan multiplexer

selanjutnya diproses oleh mikrokontroler. Proses ini

dilakukan dengan mengaktifkan timer1 sebagai

counter, sehingga frekuensi yang datang dicacah

menjadi cacahan per detik yang selanjutnya

dikonversi kedalam sivert.Penggunaan

mikrokontroler ini memiliki pertimbangan karena

memiliki fasilitas memori yang dapat digunakan

untuk menyimpan data.

Gambar 11. Rangkaian schematic minimum sistim mikrokontroler

b. Rangkaian lcd Rangakaian konektor yang dihubungkan

dari LCD ke mikrokontroler dapat dilihat pada

Gambar 12

Rangkaian konektor LCD dibuat berdasarkan

kesesuaian antara port I/O ada mikrokontroler,

sehingga dapat mempermudah pengkabelan dan

juga memudahkan dalam inisialisasi pada

pembuatan program

Gambar 12. Rangkaian lcd

SEMINAR NASIONAL IX



ISSN 1978-0176


2. Rangkaian inverter dan pengkondisi sinyal

Rangkaian Inverter dan pengkondisi sinyal

dapat dilihat pada Gambar 13.

Gambar 13 rangkaian inverter diperlukan rangkaian

inverter untuk mengubah pulsa yang berpolaritas

negatif ke pulsa yang berpolaritas positif (3)

Gambar 13. Inverter

Gambar 14. Pengkondisi sinyal mempertahankan

kestabilan pulsa tersebut. Pada rangkaian

pengkondisi sinyal ini menggunakan IC MC 14001

yang pulsa keluarannya Sudah memenuhi

standartTTL(3).

Gambar 14. Pengkondisi sinyal

Rangkaian schematic dari rangkaian Multiplexer

dapat dilihat pada Gambar 15. Rangkaian

multiplexer digunakan sebagai selektor untuk

melewatkan cacahan (detektor) yang ingin

ditampilkan pada LCD. Rangkaian ini gunakan

74HC153 yang merupakan multiplexer 4 to 1

(empat pin sebagai input dan satu pin sebagai

output). Adanya select A dan B (pin 1 & 2) yang

diberi input melalui mikrokontroler akan akan

mengaktifkan masukan mana yang ingin

ditampilkan.

Gambar 15. Rangkaian multiplexer

Perancangan Perangkat Lunak.

Perancangan Perangkat Lunak (Software)

Pembuatan perangkat lunak ini berfungsi

pengkonversi dari cacahan ke sivert dan pembaca

data hasil pengukuran. Pembuatan program ini

menggunakan Baskom – 8051. Gambar 16.

Diagram alir.

Gambar 16. Diagram alir program utama

Display Hasil cacah

Counter selanjutnya

Tekan

*

Mulai

Menentukan variabel dan inisialisasi port yang digunakan

Deklarasi Variabel

inisialisasi Timer 0 sebagai Counter, Lcd dan keypad

Setting waktu

Tekan # Tekan

*

Tekan

*

Waktu Display Counter 1

Tekan

#

Mulai Counter

Tunggu sampai selesai

Stop

SEMINAR NASIONAL IX



ISSN 1978-0176


HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengujian dan Pembahasan Pengujian Sistim

Monitor kaki

Proses pengujian ini dilakukan dengan

menggabungkan rangkaian elektronik dengan

detektor, tegangan tinggi, inverter, pengkondisi

signal, multiplexer dan penampil secara keseluruhan

pada sistim Monitor kaki. Pengujian ini dilakukan

dengan menggunakan 4 buah detektor Geiger

Muller (GM) sebagai sensor dan Cs137 adalah

sumber radioaktif dengan aktivitas 9,848 μCi (1

Juli 2006). Pekerjaan ini dilakukan bertujuan untuk

mengetahui unjuk kerja sistim yang telah dibuat

serta kestabilan pencacahan pada alat ini.

Pengujian dilakukan dengan memvariasi jarak

detektor dengan sumber radioaktif antara 1 – 5 cm

menggunakan waktu cacah sebesar 10 detik. Hasil

cacah dapat dilihat pada Tabel 1 :

Tabel 1. Waktu cacah dengan perubahan cacah

Selanjutnya dari Tabel 1 diatas dibuat grafik

hubungan antara cacahan dengan perubahan jarak.

Dapat dilihat pada Gambar 17.

Gambar 17. Grafik cacahan terhadap

variabel jarak

Dari Gambar 17. Cacah terhadap jarak terlihat

bahwa ada perbedaan hasil cacahan antara detektor

1, 2, 3 dan 4 meskipun jarak yang sama dan untuk

tiap detektor dengan satu catu daya tegangan

tinggi. Perbedaan hasil tersebut disebabkan oleh

unjuk kerja masing – masing detektor yang berbeda.

Selanjutnya juga dapat dilihat bahwa, semakin

besar jarak yang diberikan, maka semakin kurang

hasil cacah. Hal ini disebabkan karena cacahan

berbanding terbalik dengan jarak.

Chi Square Test

kestabilan dari sistim Monitor kaki ini. Data

pengujian dari masing – masing detektor dapat

dilihat pada Tabel 2,3,4 dan Tabel 5. Data chi

suare ditentukan dengan persamaan berikut :𝑿𝟐 =∑( 𝑿− �̅� )𝟐

�̅� (1)

dengan: X = Cacahan Observasi,

�̅� = Cacahan yang diharapkan

X2 = Harga Chi square

Pada proses pengujian ini, dilakukan pengambilan

data sebanyak 10 kali (N=10) dengan tingkat

kepercayaan 95 % dalam jarak, waktu dan

tegangan kerja yang tetap. Maka harga X2 harus

berada antara 3,33 ≤ 𝑋2 ≤ 16,91

Tabel 2. Data chi test detektor I

No

Waktu ( Sekon )

Cacah (Cps ) ( Xi )

Dosis ( mSv /

H)

Selisih

(Xi-�̅�)

Selisih Kuadrat

( Xi - �̅�)2

1 10 108 0.037 6 36 2 10 106 0.038 4 16 3 10 92 0.038 10 100 4 10 104 0.037 2 4 5 10 98 0.035 4 16 6 10 109 0.037 7 49 7 10 110 0.038 8 64 8 10 111 0.037 9 81 9 10 91 0.035 11 121

10 10 93 0.036 9 81

N = 10 �̅� =102,4

Ʃ = 572

No Jarak ( cm )

Waktu ( Sekon )

Cacah ( Cps )

Dosis ( mSv/H )

Detektor

1 1 10 153 0.055 1 2 1 10 104 0.037 2 3 1 10 134 0.048 3 4 1 10 183 0.065 4

5 2 10 104 0.037 1 6 2 10 64 0.023 2 7 2 10 89 0.032 3 8 2 10 138 0.049 4

9 3 10 84 0.030 1

10 3 10 51 0.018 2 11 3 10 60 0.021 3 12 3 10 105 0.037 4

13 4 10 69 0.025 1 14 4 10 41 0.014 2 15 4 10 50 0.018 3 16 4 10 84 0.030 4

17 5 10 57 0.020 1 18 5 10 32 0.011 2 19 5 10 40 0.014 3 20 5 10 72 0.025 4

SEMINAR NASIONAL IX



ISSN 1978-0176


Harga chi – Square untuk detektor I :

𝑋2 = ∑( 𝑿− �̅� )𝟐

�̅�=

527

102,4 = 5,58

Tabel 3. Data Chi – Square Test Detektor II

No

Waktu

( sekon)

Cacah

(Cps )

( Xi )

Dosis

( mSv / H)

Selisih

(xi -�̅�)

Selisih

Kuadrat

( Xi --�̅�)2

1 10 74 0.023 6.5 42.25

2 10 67 0.024 -0.5 0.25

3 10 69 0.025 1.5 2.25

4 10 71 0.025 3.5 12.25

5 10 73 0.023 5.5 30.25

6 10 60 0.024 -7.5 56,25

7 10 69 0.024 1.5 2.25

8 10 63 0.022 -4.5 20.25

9 10 61 0.022 -6.5 42.25

10 10 58 0.024 -9.5 90.25

N = 10 �̅� = 67.5

Ʃ =

298,50

Harga chi – Square untuk detektor II :

𝑋2 = ∑( 𝑿 − �̅�)𝟐

�̅�=

298,50

67.5 = 4,409

Tabel 4. Data Chi Square Test Detektor III

Harga chi – Square untuk detektor III :

𝑋2 = ∑( 𝑿− �̅� )𝟐

�̅�=

329,57

87.7 = 3,75

Tabel 5. Data Chi Square Test Detektor IV

No

Waktu

( Sekon )

Cacah

(Cps )

( Xi )

Dosis

( mSv / H)

Selisih

(xi -�̅�)

Selisih

Kuadrat

( Xi - �̅�)2

1 10 133 0.047 7.1 50.41

2 10 132 0.046 6.1 37,21

3 10 129 0.048 5,1 26,01

4 10 135 0.048 9.1 81,1

5 10 119 0.046 -6.9 47,61

6 10 121 0.047 -4.9 24.01

7 10 134 0.045 8.1 65,61

8 10 126 0.047 -1.9 3,61

9 10 120 0.047 -5.9 34.81

10 10 118 0.049 -7,9 62,41

N = 10 �̅� =

125.9 432,6

Harga chi – Square untuk detektor IV :𝑋2 =

∑( 𝑿 − �̅�)𝟐

�̅�=

432,6

125.9 = 3,44

Dari tabel dan perhitungan yang telah dilakukan

harga chi square (X2) untuk masing – masing

detektor dapat dilihat pada Tabel 6:

Tabel 6. Hasil perhitungan 4 detektor

No Detektor Chi square test (X2)

1 Detektor I 5,58

2 Detektor II 4,41

3 Detektor III 3,75

4 Detektor IV 3,44

Dari tabel 6, nilai yang diperoleh memenuhi

angka yang di inginkan sebagai nilai kestabilan alat

cacah. Ini menunjukkan bahwa sistim monitor kaki

yang telah dibuat telah sesuai dengan yang

diharapkan .

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil pengujian dan

pembahasan dari modifikasi sistim Monitor kaki ini

dapat disimpulkan bahwa :

1.Telah dilakukan modifikasi sistim elektronik pada

monitor kaki dengan memanfaatkan detektor

dan chasis yang ada serta merubah cacahan

dalam bentuk digital menggunakan IC

mikrokontroler AT89S8252 .

2. Hasil uji statistik chi square test dari 10 data

dengan tingkat kepercayaan 95 % dengan range

antara 3,33 ≤ 𝑋2 ≤ 16,91, semua yang

dihasilkan detektor memenuhi angka tersebut,

sehingga sistim yang telah dibuat layak untuk

digunakan.

No

Waktu

( Sekon )

Cacah

(Cps )

( Xi )

Dosis

( mSv /

H)

Selisih

(xi -�̅�)

Selisih

Kuadrat

( Xi - �̅�)2

1 10 86 0.031 1,7 2,89

2 10 96 0.032 8.3 68.09

3 10 86 0.031 -1.7 2.89

4 10 81 0.029 -6.7 44,89

5 10 89 0.032 1.3 1.69

6 10 90 0.032 2.3 5.29

7 10 94 0.032 7,7 54,92

8 10 81 0.029 -6.7 44.89

9 10 94 0.033 6.3 39.69

10 10 80 0.033 -7.7 54,92

N = 10 �̅� = 87.7

Ʃ =

329,57

SEMINAR NASIONAL IX



ISSN 1978-0176


DAFTAR PUSTAKA

1. Instruction manual Ludlum Measurements,

Inc.

2. Abdillah, 2008, Annas, Rancang Bangun

Sistem Penampil Cacahan dengan Delapan

Saluran Masukan Berbasis Mikrokontroler

AT89S8252. STTN – BATAN: Yogyakarta.

3. Jumari, dkk., 2005, Pembuatan Rangkaian

Pembentuk Pulsa dan Modifikasi Sistem

Pencacah nuklir, Yogyakarta : Proseding

seminar nasional pengelolaan Perangkat

nuklir.

4. Tampubolon, Anderson, 2007, Pengendalian

Pintu Gerbang Menggunakan Mikrokontroler

T89S8252. Medan : Universitas Sumatra

Utara.

5. Kecelakaan radiasi dan penanggunalangannya,

diklat pelatihan petugas proteksi radiasi.

STTN – BATAN : Yogyakarta, (2008).

TANYA JAWAB

Pertanyaan

1. Mengapa tiap detector menggunakan satu kV

apa tidak bisa dihemat ? (M. Rosyid)

2. Apa fungsi mux, sehingga dibutuhkan dalam

foot monitor dan apa fungsi keypad?

(Sukarman)

3. Apakah peralatan yang dibuat sudah

terkalibrasi dan bagaimana kinerjanya?

(Mashuri)

Jawaban

1. Karena kemampuan tegangan tinggi sangat

kecil sehingga tidak mampu untuk empat

detector maka dibutuhkan empat buah kV.

2. Fungsi mux adalah untuk mengeluarkan satu

dari empat keluaran. Fungsi keypad adalah

memilih mana yang ingin ditampilkan pada

lcd.

3. Alat belum dikalibrasi. Berdasarkan uji

kestabilan cacah dengan metode chisquare test

semua detector masuk dalam jangkauan (ring

yang ditentukan untuk 10 data 3,66 < X2 <

16,9)

MODIFIKASI MONITOR KAKI BERBASIS …papers.sttn-batan.ac.id/prosiding/2013/makalah40.pdf · catu...

Documents

Transcript of MODIFIKASI MONITOR KAKI BERBASIS …papers.sttn-batan.ac.id/prosiding/2013/makalah40.pdf · catu...