rancang bangun sistem monitoring radiasi …digilib.batan.go.id/e-prosiding/file...

10
, Proseding Pertemuan I/miah Rekayasa Perangkat Nuklir PRPN-BATAN, 30 November 2011 RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING RADIASI LlNGKUNGAN PLTN Ahmad Rifai " Benar Bukit 2, Romadhon 3 1.2.3 Pusat Rekayasa Perangkat Nuklir, Kawasan PUSPIPTEK Serpong, Gedung 71, Tangerang Selatan, 15310 ABSTRAK Rancang Bangun Sistem Monitoring Radiasi Lingkungan PL TN. Sistem monitoring radiasi lingkungan PL TN merupakan satu set sistem instrumen yang dipergunakan untuk memantau tingkat radiasi disekitar lingkungan PLTN. Parameter fisik yang dipantau adalah tingkat radiasi, kondisi penyebaran radiasi berupa parameter arah dan kecepatan angin, serta .suhu udara. Sistem ini terdiri dari beberapa instrumen remote yang melakukan akuisisi data besaran fisik tersebut dan satu stasiun pengumpul data. Pengumpul data ini dipergunakan untuk mengendalikan dan mengatur pembacaan data dari setiap instrumen remote dengan teknik master-slave. Stasiun pengumpul data mengirimkan perintah koordinasi pengukuran kepada slave dengan menggunakan wireless radio modem. Oalam tulisan ini akan dibahas hasil yang dicapai dalam merancang bangun sistem monitoring tersebut di atas. Karena kegiatan in; merupakan kegiatan perekayasaan, maka kegiatan masih da/am tahap rancangan prototipe dasar dari komponen yang terdapat pada instrumen remote, yaitu sistem deteksi nuklir dan prosesor akuisisi data, serta perangkat lunak pada prosesor tersebut. Kata kunci: monitor radiasi, smart instrument, embedded system, komunikasi data, master-slave ABSTRACT A Design of an Environmental Radiation Monitoring System for Nuclear Power Plant. A radiation monitor for power plant area is a set of instruments used to monitor radiation level. The measured physical parameters are radiation level and its /ike~v pattern distribution in the form of wind speed and direction as well as air temperature. 711e monitoring system consists of a data collecting station and several remote instuments ihat carry out data acquisition. The data collecting station operated as a master controls the remote measuring instruments as slaves. In the master-slave relation, the collecting station send commands to the slave instruments that will response back with the measured parameter values. The communication is done via wir.eless radio modem. rhis paper will discuss the result of a basic prototype design of the remote instrument in the radiation monitoring system. This includes nuclear detection, data acquisition processing module and its related sojiware. Keywords: radiation monitor, smart instrument, embeded system, data communication, master slave 1. PENDAHULUAN Pemantauan radiasi pada fasilitas nuklir mutlak diperlukan, karena ini berkaitan dengan keselamatan lingkungan. Keberhasilan pengoperasian suatu instalasi nuklir seperti reaktor riset maupun reaktor daya ditunjukkan dari tingkat kebocoran radiasi yang keluar dari fasilitas tersebut ke lingkungan. sekitar. Jika terjadi kebocoran maka terdapat kemungkinan adanya penutupan instalasi tersebut sesuai aturan keselamatan dari lembaga pengawas. Oengan alasan ini maka kegiatan monitoring radiasi di sekitar fasilitas nuklir menjadi hal yang penting dan sangat diperlukan. Pemantauan tingkat radiasi secara kontinyu memerlukan sistem instrumentasi yang handal dan dapat memberikan nilai pengukuran yang tepat. Oi dunia pada saat sekarang, alat monitor seperti ini sudah sangat banyak tersedia dan memiliki berbagai fitur kemampuan. Fitur yang penting antara lain adalah kemampuan mengukur radiasi gamma, maupun beta dan kemudian memberikan hasil pengukuran secara otomatis ke pusat pengumpul data. Walaupun banyak tersedia, tetapi sistem monitoring radiasi pada umumnya memiliki harga jual yang cukup -307 -

Upload: phungtuong

Post on 11-Mar-2019

224 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

,

Proseding Pertemuan I/miah Rekayasa Perangkat NuklirPRPN-BATAN, 30 November 2011

RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING RADIASI LlNGKUNGAN PLTN

Ahmad Rifai " Benar Bukit 2, Romadhon 3

1.2.3 Pusat Rekayasa Perangkat Nuklir, Kawasan PUSPIPTEK Serpong, Gedung 71, Tangerang Selatan, 15310

ABSTRAK

Rancang Bangun Sistem Monitoring Radiasi Lingkungan PLTN. Sistem monitoring radiasilingkungan PLTN merupakan satu set sistem instrumen yang dipergunakan untuk memantautingkat radiasi disekitar lingkungan PLTN. Parameter fisik yang dipantau adalah tingkat radiasi,kondisi penyebaran radiasi berupa parameter arah dan kecepatan angin, serta .suhu udara.Sistem ini terdiri dari beberapa instrumen remote yang melakukan akuisisi data besaran fisiktersebut dan satu stasiun pengumpul data. Pengumpul data ini dipergunakan untuk mengendalikandan mengatur pembacaan data dari setiap instrumen remote dengan teknik master-slave. Stasiunpengumpul data mengirimkan perintah koordinasi pengukuran kepada slave dengan menggunakanwireless radio modem. Oalam tulisan ini akan dibahas hasil yang dicapai dalam merancangbangun sistem monitoring tersebut di atas. Karena kegiatan in; merupakan kegiatan perekayasaan,maka kegiatan masih da/am tahap rancangan prototipe dasar dari komponen yang terdapat padainstrumen remote, yaitu sistem deteksi nuklir dan prosesor akuisisi data, serta perangkat lunakpada prosesor tersebut.

Kata kunci: monitor radiasi, smart instrument, embedded system, komunikasi data, master-slave

ABSTRACT

A Design of an Environmental Radiation Monitoring System for Nuclear Power Plant. A radiationmonitor for power plant area is a set of instruments used to monitor radiation level. The measured physicalparameters are radiation level and its /ike~v pattern distribution in the form of wind speed and direction aswell as air temperature. 711e monitoring system consists of a data collecting station and several remoteinstuments ihat carry out data acquisition. The data collecting station operated as a master controls the

remote measuring instruments as slaves. In the master-slave relation, the collecting station send commandsto the slave instruments that will response back with the measured parameter values. The communication isdone via wir.eless radio modem. rhis paper will discuss the result of a basic prototype design of the remoteinstrument in the radiation monitoring system. This includes nuclear detection, data acquisition processingmodule and its related sojiware.

Keywords: radiation monitor, smart instrument, embeded system, data communication, master slave

1. PENDAHULUAN

Pemantauan radiasi pada fasilitas nuklir mutlak diperlukan, karena ini berkaitan dengankeselamatan lingkungan. Keberhasilan pengoperasian suatu instalasi nuklir seperti reaktor risetmaupun reaktor daya ditunjukkan dari tingkat kebocoran radiasi yang keluar dari fasilitas tersebutke lingkungan. sekitar. Jika terjadi kebocoran maka terdapat kemungkinan adanya penutupaninstalasi tersebut sesuai aturan keselamatan dari lembaga pengawas. Oengan alasan ini makakegiatan monitoring radiasi di sekitar fasilitas nuklir menjadi hal yang penting dan sangatdiperlukan. Pemantauan tingkat radiasi secara kontinyu memerlukan sistem instrumentasi yanghandal dan dapat memberikan nilai pengukuran yang tepat. Oi dunia pada saat sekarang, alatmonitor seperti ini sudah sangat banyak tersedia dan memiliki berbagai fitur kemampuan. Fituryang penting antara lain adalah kemampuan mengukur radiasi gamma, maupun beta dankemudian memberikan hasil pengukuran secara otomatis ke pusat pengumpul data. Walaupunbanyak tersedia, tetapi sistem monitoring radiasi pada umumnya memiliki harga jual yang cukup

-307 -

Proseding Pertemuan IImiah Rekayasa Perangkat NukIirPRPN-BATAN, 30 November 2011

tinggi. Salah satu penyebab harga yang mahal adalah karena tingkat produksinya yang cukuprendah (bukan produk massal), di samping pula harus memenuhi persyaratan lingkungan yangcukup ketal. Walaupun dapat dibeli dengan mudah, tetapi pada pengopersiannya, alat monitorimpor membutuhkan perawatan dan pemeliharaan yang tidak selalu tersedia dengan mudah atau,kalaupun ada, maka biayanya akan menjadi sangat mahal. Untuk mengatasi hal tersebut, penelitiakan memanfaatkan segala sumberdaya dan kemampuan teknis untuk merancang sendiriinstrumen pemantauan radiasi yang fungsinya sangat penting ini.

2. TEORI

Beberapa pustaka menyebutkan teori dasar deteksi radiasi (referensi [1][2][3][4] sedangkandasar-dasar desain instrumentasi berbasis mikrokomputer diperoleh pada referensi [5]. Data sheet

yang dipergunakan dalam membuat prosesor akuisisi data adalah referensi rJ• Oalam membangunsistem instrumentasi ini, beberapa brosur dari produsen sistem instrumentasi nuklir seperti dariLudlum Measurement juga dipergunakan. Oalam beberapa brosur yang diperoleh. alat monitoringradiasi lingkungan pada umumnya menggunakan radio modem sebagai media komunikasi, tetapiprotokol komunikasi menggunakan metode producer-consumer yang secara periodik mengirimkandata ke pusat pengumpul data. Komunikasi ini tidak efektif jika lebih dari satu instrumen remotedipergunakan di lapangan. Beberapa vendor menggunakan short message service (SMS) denganbantuan cellular phone modem. Ini hanya akan dapat dipakai di wilayah yang dicakup oleh layanantelepon selular.

3. TUJUAN DAN MANFAAT

Tujuan utama dalam melakukan kegiatan perekayasaan instrumen pemantauan radiasilingkungan adalah untuk menggagas kembali kemandirian dalam pemenuhan beberapa teknologipengukuran yang mungkin dapat dicapai dalam jangka pendek. Oengan tercapainya tujuan ini,maka hasil rekayasa akan dapat dipergunakan dalam pengukuran radiasi lingkungan padarencana situs pembangunan PLTN. Beberapa instrumen akan ditempatkan pada situs tersebutuntuk dimonitor kondisi cuaca, dan radiasi latarbelakang di wilayah tersebut. Pemantauan in; perludilakukan dalam jangka panjang misalnya satu atau dua tahun pengukuran. Oalam kurun waktuyang cukup lama ini biaya pemeliharaan menjadi sangat dominan sehingga instrumen hasil produksendiri akan terasa manfaatnya karena dari sisi pemeliharaan dan perawatan yang lebih murahkarena dapat dilakukan oleh tenaga ahli dari lembaga sendiri dalam hal ini BATAN

4. METODOLOGI

Karena kegiatan ini merupakan kegiatan perekayasaan, maka metode yang dipakai adalahmelakukan rancangan sistem instrumentasi dalam beberapa tahap yaitu rancangan dasar danrancangan detail. Dad rancangan detail in; kemudian akan dapat dibuatkan prototipenya.Rancangan ini meliputi perangkat keras dan perangkat lunak. Perangkat lunak merupakan bagianbesar dari ·kegiatan perancangan karena alat untuk pemantauan ini tergolong ke dalam smartinstrument di mana akuisisi data dari sensor, filtering, dan pemrosesan data pengukuran dilakukandengan menggunakan prosesor berjenis mikrokontroler. Hasilnya akan dikirim secara periodik darilokasi jauh (remote) secara otomatis terkomputerisasi. Diagram blok rancangan dasar sisteminstrument digambarkan secara fungsional dalam gambar 1.:Blok bagian atas pada gambartersebut menunjukkan instrument pengukur yang akan ditempatkan pada lokasi pengukuran(remote), selanjutnya akan disebut sebagai intrumen remote. Sistem ini terdari dari sistem deteksiradiasi, pengukur kecepatan dan arah angin, serta pengukur temperatur cuaca. Sistem dilengkapidengan sebuah prosesor yang mengatur pengukuran radiasi dan parameter cuaca. Prosesor jugamelakukan komunikasi dengan sistem pengumpul data yang ditempatkan pada ruang kendali(control room). Komunikasi dilakukan dengan menggunak3n radio modem yang mampumemberikan cakupan radius komunikasi sampai 3 km. Sesuai dengan kebutuhan, kemampuanjarak komunikasi dapat ditingkatkan dengan memberikan peralatan tambahan. Sistem deteksi

-308-

Proseding Pertemuan IImiah Rekayasa Perangkat NukfirPRPN-BATAN, 30 November 2011

nuklir terdiri dari detektor gamma, catudaya tegangan tinggi, an pengkondisi sinyal pulsa (signalconditioner'). Keluaran blok terakhir ini diteruskan melalui pemilih tinggi pulsa (pulse discriminator')untuk selanjutnya dicacah. Pemilih pulsa akan melakukan seleksi pulsa yang tepat untuk dikirim keprosesor untuk dicacah sehingga menghasilkan pengukuran pulsa per menit atau dikonversi kedalam satuan dosis radiasi (mikroSievert uS). Prosesor melakukan bebagai fungsi antara lainmelakukan pencacahan, averaging, konversi ke dakam satuan dosis radiasi, melaksanakankomunikasi dua arah dengan modul pengumpul data.

Gamma

Radiation GAMMARM HARDWARE

PROCESSOR

CONTROL ROOMPC

RADIATION MONITOR

ANTENA

Gambar 1. Diagram blok sistem monitoring radiasi

5. HASll DAN PEMBAHASAN

Sampai saat ini hasil rancangan yang telah diselesaikan adalah berupa rancangandasar:prototype:

Sistem deteksi radiasi yang merupakan perangkat keras yang terdiri dari detektor radiasi,rangkaian pengkondisi sinyal, pemilih pulsa, dan tegangan tinggiSistem pengukuran temperatur, kecepatan angin dan arah anginRancangan hardware prosesor yang berupa rangkaian mikrokontroler serbaguna untukakuisisi data

Perangkat lunak. Perangkat lunak ini ditanam (embeded) dalam mikrokontroler yangmemfungsikan sistem akuisisi data beserta komunikasi dengan statsiun pengumpul data

5.1. Sistem Deteksi Radiasi

Sebagai detektor dipergunakan tabung GM yang sensitif terhadap radiasi gamma, alfa danbeta. Detektor bertipe pan-cake memiliki spesifikasi sebagai beriktJt:

-309-

Proseding Pertemuan Ilmiah Rekayasa Perangkat NukfirPRPN-BATAN, 30 November 2011

Detector. 2 EA. pancake-type halogen quenched G-MWindow: 1.7 ± 0.3 mg/cm2 micaWindow Area: Active - 31 cm2; Open - 18 cm2Sensitivity: typically 6600 cpm/mR/hr (137 Cs gamma)Dead Time: typicaffy 80 IlSOperating Voltage: 900 voltsCompatible Instruments: general-purpose survey meters,ratemeters and scalers.Construction: aluminum housing with beige powder-coatfinish; stainless steel protective screenTemperature Range: SOF(-1S0C) to 122°F (SO°C); may becertified for -40 OF(-4O°C) 10 1S0°F (65°C)Size: 9.S" (24.1 cm) H x 6 "(1S.2 cm) W x 7.8" (19.8 cm) LWeight: 3.3 Ib (1.S kg)

5.2. Rangkaian Tegangan Tinggi

Tegangan tinggi diperlukan untuk mengoperasikan detektor radiasi. Besarnya teganganyang perlu diberikan sangat bergantung pada detek/or yang dipergunakan. Pada umumnyategangan antara 400V sampai 1500V dipergunakan pada kebanyakan detektor nuklir. Padakegiatan ini diperlukan tegangan 900V untuk diberikan pad a detektor sebagai tegangan kerja.Rangkaian tegangan tinggi dirancang agar dapat memberikan tegangan 300V sampai 1000V.Rangkaian ini memenuhi tegangan yang diperlukan seperti yang tertera pada spesifikasi teknisdetektor. Agar dapat menekan noise yang muncul akibat adanya ripple dari sumber tegangantinggi, maka tegangan tinggi harus memiliki tingkat regulasi yang baik. Ripple output tegangantinggi harus lebih kedl dari 5% dan ini secara teknis dapat dicapai dengan menggunakan modultegangan tinggi yang telah tersedia di pasar. Berikut adalah hasil desain rangkaian tegangantinggi yang dipergunakan.

r·---- .'-- .,.-

I , n-:---;~~-'~-~I---------- - ---------1I ! I I I. . -' I r----1,1, .- 6 -=.. I UI ",' 't.~. - = 1 .' 11 I." .i'"', •.~ -" I ; '-1' '. i:!:! 7' I~ I T I 1.1,I ';';~•. ,~ i

<-" 'U I .1, j-J~!i 1+ -, ["", I T ~. -J ' '4' 'I ,I I

I L_ !

j ~Ii .". 'II I _nIil_. _ _. .~ i... _ .. _n._ .._.--.J

Gambar 2: Rangkaian modul tegangan tinggi

Kualitas tegangan tinggi akan sangat menentukan dalam pencacahan nuklir. Pengalamanyang diperoleh dalam pembuatan sistem deteksi nuklir menunjukan bahwa masalah yang timbulumumnya adalah akibat pembangkitan tegangan tinggi yang mengeluarkan radiasi elektromagnetiksehingga dapat meberikan pulsa palsu pada sistem pencacah. Electromagnetic shielding perlu

-310-

, K'

Proseding Pertemuan IImiah Rekayasa Perangkat NukfirPRPN - BATAN, 30 November 2011

diperhatikan dalam menentukan tata letak komponen tegangan tinggi relatif terhadap saluranmasuk ke pencacah.

5.3. Rangkaian pengkondisi sinyal (signal conditioner')

Agar sinyal dari detektor dapat dihubungkan dengan rangkaian elektronik pencacah, makarangkaian ,pengkondisi dipasang sebelum rangkaian diskriminator. Pengkondisi sinyal inimembentuk sinyal dari detektor sehingga berbentuk pulsa kotak. Pembentukan ini dilakukandengan menggunakan transistor yang dioperasikan sebagai saklar (switch). Jika radiasi mengenaibagian sensitif detektor, maka akan terjadi arus listrik sehingga kapasitor akan mengalamipengisian (charging) sehingga akan membuat transistor mengalami konduksi. Sebagai akibatnya,maka akan terbentuk pulsa pada kolektor transistor. Pulsa ini cukup besar untuk diteruskan kepencacah me/a/ui diskriminator. Hasi/ rancangan pembentuk pu/sa ini dapat di/ihat pada gambarberikut:

- -.-

riii

! ."

I ~i---'AI I ~~I , ..I ~ ',~I I

i r!' ".l._.

I ,. I ; _,i " ";-l ~ . _! __ I ._~ ----- ----

Gambar 3: Rangkaian pengkondisi sinyal

5.4. Rangkaian pemilih pulsa (pulse discrminator)

Rangkaian pemilih pulsa atau yang dikenal sebagai pulse discriminator memiliki fungsi untukmemilih pulsa yang tingginya mencapai nitai tertentu. Rangkaian ini memiliki tiga masukan yaitutegangan batas atas, tegangan batas bawah dan tegangan pulsa dari pengkondisi sinyal. Jikapulsa yang diteruskan tingginya terletak di antara batas atas (upper') dan batas bawah (lower'),maka pencacah disebutkan sebagai bekerja dalam mode diferensial. Tetapi jika hanya pulsa yangmelebihi batas bawah saja, maka dikatakan pencacah bekerja pada mode integral. Dafam desainini hanya mode integral saja dipergunakan. Ini beralasan bahwa untuk pengukuran tingkat radiasiyang tujuannya untuk keselamatan, diperlukan jumlah total kejadian radiasi yang mengenaidetektor sebagai ukuran dosis radiasi. Berikut ini adalah gambar rangkaian pemilih pulsa.

-311-

Proseding Pertemuan IImiah Rekayasa Perangkat NuklirPRPN-BATAN, 30 November 2011

rI!

IIIj

i!iIIii

L

T,

--"l,,IL .~---:-_- Ii

iiI!,I

IIiJ

Gambar 4: Rangkaian diskriminator pulsa

Tegangan batas atas dan bawah diberikan oleh prosesor melalui DAC (digital to analogconverter) atas perintah konfigurasi dari komputer pengendali. DAC yang memiliki kemampuankomunikasi serial12C dipergunakan dengan resolusi10 bit.

5.5. Pengukuran temperatur, kecepatan dan arah angin

Pengukuran kecepatan angin dilakukan dengan menggunakan anemometer setengah bola(cup anemometer). Karena putaran anemometer dideteksi dengan menggunakan saklar mekanik,maka

r--,

JI

.•.

~ .

~R .J~--~.-- --_.- -. -.---Gambar 5: Rangkaian untuk penghitung kecepatan angina

Pengukuran dilakukan dengan metode menghitung putaran per satuan waktu atau identikdengan pengukuran frekuensi. Gambar 5 menunjukkan rangkaian untuk mengukur kecepatanangin. Sinyal input berupa pulsa akan memberikan picu pada monostabil sehingga diperoleh lebarpulsa yang tetap

Anemometer menggunakan hanya satu saklar mekanik sehingga akan menghasil"-an satupulsa setiap putarannya.Sedangkan arah angin dideteksi dengan menggunakan potensiometer.Bentuk fisik anemometer yang digunakan terlihat pad a gambar 6.

-312-

Proseding Pertemuan IImiah Rekayasa Perangkat NuklirPRPN - BA TAN, 30 November 2011

i...• .•_.~. __ ..•• . , ,

Gambar 6: nemometer pengukur kecepatan dan arah angin

Pengukuran temperatur udara dilakukan dengan menggunakan sensor suhu LM35.Komponen ini memberikan pengukuran dengan akurasi 10 mVolt per derajat Celcius dan sudahdikalibrasi untuk derajat Celcius. Teg2ngan keluaran sensor ini dibaca dengan menggunakan satukanal ADC yang terdapat dalam sistem mikrokontroler

w. HE.WYC~PACI1l'lEt~AD. V.'PI~G ETC.

2~ ',-

OIJT """"'"

'I ....• n ••

Gambar 7: Sensor temperatur

5.6. Prosesor pengendali akuisisi data

Proses yang memiliki fungsi multiguna ini terdiri dari rangkaian mikrokontroler yangdilengkapi dengan interface standar komunikasi serial RS-232. Prosesor ini memiliki fungsimenyediakan basis waktu (time base) pencacahan. sebagai pencacah (event counter'), sebagaiakuisisi data cuaca (temperatur, arah dan kecepatan angin)., dan sebagai penyedia komunikasidan pengaturan (settings) pengukuran. Pengaturan di sini beraiti menyiapkan beberapa fungsiantara lain menerima dan menyimpan parameter kalibrasi, memberikan tegangan batas atas(upper leve~ dan batas bawah (lower leve~ kepada diskriminator pulsa, mengatur basis waktupencacahan. Yang terakhir ini berkaitan dengan jangkauan (range) pengukuran, yaitu dalamsatuan mikroSievert atau miliSievert. Berikut adalah gambar hasil desain yang telah dilakukan:Oalam gambar di atas, mikrokontroler yang digunakan adalah seri AT89S8253, yang memilikispesifikasi kemampuan sesuai dengan yang diperlukan. Untuk melakukan komunikasi serial RS­232, rangkaian ini menggunakan MAX232 sebagai interface yang mengkonversi sinyal TTL (5Vlogic) menjadi sinyal standar RS-232 (12V dan -12V).

-313-

Proseding Perlemuan Ifmiah Rekayasa Perangkat NukfirPRPN - BATAN, 30 November 2011

Gambar 8: Rangkaian modul prosesor

5.7. Perangkat lunak

Perangkat lunak yang dibuat dalam bahasa assembli untuk mikrokontroler akuisisi dataterdiri kelompok subrutin sebagai berikut:

Subrutin konversi format data

Subrutin perhitungar. matematikKelompok penampil data ke penampil LED 7-segmenSubrutin protokol komunikasi dataSubrutin pencacahanSubrutin pengukuran parametE:r cuaC2

Untuk mengirimkan data melalui RS-232, biasanya sangat mudah dilakukan denganmenggunakan kode ASCII. Prosesor melakukan komunikasi dengan menggunakan perintahinteraktif melalui string ASCII.

5.7.1. Perangkat lunak konversi fonnat data

Data dari PC yang dibaca, dan yang diproses oleh mikrokontroler masih berbentuk kodebilangan biner. Karenanya perlu dilakukan konversi kode dari biner ke ASCII. Dalam melakukan inidiperlukan 2 tahap: yaitu mengkonversi bilangan biner menjadi kode hexadesimal, kemudian kodehexadesimal ini dikonversi lagi menjadi kode ASCII. Sebaliknya juga dilakukan konversi dari kodeASCII menjadi kode biner ataupun BCD. Perangkat lunak pendukung ini terdiri dari:

Konversi ASCII ke BCD

Konversi bilangan biner ke BCDKonversi bilangan hexadesimal ke ASCII

5.7.2. Perangkat lunak untuk perhitungan matematik

Kelompok subrutin ini menyediakan fungsi perhitungan matematik untuk bilangan biner 3 byte(24 bit). Inj meliputi penjumJahan, pengurangan dan perkalian bilangan bulat bertanda (signedinteger). Fungsi ini dipergunakan pad a perhitungan konversi satuan unit dari cpm ke mikroSievert.Dimana perhitungan yang digunakan memiliki bentuk:

D (mikroSievert)=cpm x GAIN+OFFSET

Perhitungan ini dilakukan pada saat setiap peri ode pencacahan selesai.

-314-

Proseding Pertemuan IImiah Rekayasa Perangkat NuklirPRPN-BATAN, 30 November 2011

5.7.3. Perangkat lunak untk penampil data ke penampil LED 7-segmen

Penampil LED yang dipergunakan menerima data secara serial. Perangkat lunak inimelakukan konversi packed BCD ke dalam bentuk simbol digit 7-segmen, membangkitkan pulsaclock serial, sinyal data serta sinyal latch untuk diteruskan ke penampil. Sinyal LATCHmemindahkan isi buffer tiap digit LED yang telah diterima secara serentak ke dalam bufferpenampil LED. Teknik ini dilakukan agar tampilan dapat diupdate tanpa membuat terjadi kerdipan(flicker) .

5.7.4. Perangkat lunak protokol komunikasi data

Kelompok komunikasi data bekerja berdasarkan interupsi port serial. Setiap karakter yangmasuk ke port serial akan membangkitkan interupsi yang difungsikan untuk mengenali polaperintah. Jika pola perintah ditemukan maka rangkaian karakter yang datang akan disimpan dalambuffer perintah. Perintah ini akan divalidasi dan dilaksanakan oleh program utama. Program utamaakan memanggil subrutin yang sesuai dengan perintah. Respons diberikan jika perintah selesaidilaksanakan.

5.7.5. Perangkat lunak untuk pencacahan

Kelompok subrutin ini melakukan fungsi-fungsi pencacahan. Dua timer yang tersedia padakomponen . mikrokontroler dipergunakan masing-masing sebagai basis-waktu (time base) danpencacah. Basis waktu dibangkitkan dengan menggunakan interupsi timerO. TimerO diatur agarmenbangkitkan interupsi setiap 125 millidetik. Sedangkan timer2 dijadikan sebagai pencacah.Periode pencacahan disimpan dalam variabel berukuran 3 byte (24 bit).Setiap kali periode pencacahan tercapai, maka proses perhitungan rata-rata (averaging) dilakukandan selanjutnya hasH pencacahan akan ditampilkan pada penampil LED. Kelompok subrutin inijuga melakukan perintah yang berkaitan dengan pencacahan seperti menyimpan data kalibrasiyang dikirim oleh komputer master termasuk mengirimkan data pengukuran. Di sam ping ituterdapat pula rutin untuk membandingkan hasH pengukuran dengan nilai dosis batas atas danbawah.

5.7.6. Perangkat lunak pengukuran parameter cuaca

Kelompok perangkat lunak melakukan fungsi membaca data putaran (rotasi per detik) darianemometer, membaca arah angin dari sensor potensiometer, dan membaca data temperatur darisensor temperatur. Proses pembacaan hanya dilakukan jika diperintahkan oleh master pengendali(PC).

5.7.7. Program utama

Ini merupakan rutin utama sebagai program execu{;ve. Program utama me/akukan tugassebagai berikut:

Alokasi variabel sesuai dengan jenis nya konstanta di simpan dalam flash memory (codesegment) atau dalam eeprom, atau dalam RAM (data segment)

Mendefinisikan macro yang diperlukan agar program lebih terbaca (readable)Menginisialisasi variabel dan lokasi memoriMenginisialisasi port dan pin untuk I/OMenjalankan untai lalar belakang (background program) berupa mengirimkan data ke

penampil LED 7-segmen dan menunggu apakah ada perintah dari master (PC). Jika ada perintahyang valid, maka akan melaksanakannya

-315-

Proseding Pertemuan IImiah Rekayasa Perangkat NuklirPRPN-BATAN, 30 November 2011

6. KESIMPULAN DAN SARAN

Dalam periode kurang lebih 8 bulan ini, kegiatan ini sudah dalam tahap akhir di mana tahaprancangandasar telah dilakukan. Rancangan perangkat keras sudah dapat memberikan hasil yangmemadai di mana sistem deteksi sebagian besar telah berfungsi dengan baik. Pada rancangandasar ini penekanan masih mengutamakan sepenuhnya desain fungsi masing-masing komponenatau moduL Modul perangkat keras maupun perangkat lunak sebagian besar telah diuji dan telahmemberikan hasil sesuai dengan yang diharapkan secara fungsional untuk masing-masingkegiatan. Perangkat lunak berfungsi sesuai dengan hasil rancangan perangkat keras untuk sistempencacahan nuklir, pembacaan parameter cuaca. Untuk memaksimalkan hasil rancangan, masihdibutuhkan" percobaan yang lebih mendalam agar hasil rancangan secara keseluruhanmemberikan hasil yang sempurna, Dalam membangun produk elektronik, uji lapangan diperlukandalam modifikasi baik perangkat keras dan lunak.

6. DAFT AR PUST AKA

1. Kenneth S. Crane. Introductory Nuclear Physics. John Wiley & Sons, Toronto. 1988.2. G.F. Knoll, Radiation Detection and Measurement, John Wiley, Toronto, 1989.3. Tsoulfanidis, Detection and Measurement of Radiation, Taylor and Francis, New York, 19954. K. Debertin and R.G. Helmer, Gamma and X-ray Spectrometry with Semiconductor Detectors,

North-Holland, Amsterdam, 1988.5. Peatman,J.B: Microcomputer based Design, McGraHill, 19826. ATMEl Corp: Microcontroller datasheet 89C517. KAMAL, RAJ., Embedded System, Architecture, Program and Design, TATA-McGrawHill, New

Delhi, 2005.

PERTANYAAN:

1. Pada sistem akuisisi data, ada berapa data yang dapat disampling tiap detik? (KAHIRULHANDONO).

2. Cara memfilter sinyal-sinyal palsu dari sistem pengukuran ini.( EDIPURWANTO)3. Cara kerja sistem pemancar, bisa diinterup?{EDI PURWANTO)

JAWABAN :

1. Pencacah pulsa menggunakan time base 2 detik. Response pencacah paling cepat adalah 2detik. Jadi samplingnya setiap 2 detik.

2. Pengiriman data menggunakan metode chek-sum. Jika check-sum salah, maka hasilpembacaan diabaikan.

3. Komunikasi menggunakan cara master-slave, sehingga ada koordinasi perintah (oleh master).

-316-