!iSJ^«w:-*^3S^S8at5.v,.> M-*j*> r/V"* •»» *
&&M
,,,-- - •: iiftfiilU.t^w.r,-,* „v-.
PPGM — L 141 — 77 «,rr
i?
„"J-
1 PEMBUATAN ALAT PENGUKUR INTERVAL VVAKTU DIGITAL (TIMER)
Rill 1 s a r is
^•OieV\ ... J.
sr • ' U i s l A " « . W i ' * *—•
:
- ' -»
'
•*
3»«.-
BADAN TENAGA ATOM NASIONAL
PUSAT PENELITLAN- TENAGA ATOM- GAMA YOGYAKARTA — INDONESIA
i
We regret that some of the pages in the microfiche copy of this report may not be up to the proper legibility standards, even though the best possible copy was used for preparing the master fiche.
Tetaik dan Teknologi Instrumentae! Inatrumentasi Nuklir dan Cara-oara rtengukuran yang l a i n
PPGM - L 141 - 77
HMHJATAN ALAT PENGOKDR INTERVAL WAKTU DIGITAL (TIMER)
H i l l laarija
1977
BADAN TEtfAGA ATCM NASICNAL BOB a t ftenel±ti*n Tenaga Atcn Gana J V Babarsari Kotakpoe B, telepcn 3661 YOGYAKARTA - INDONESIA
1BSTBAK Alat pengukur i n t e r v a l waktu d i g i t a l
dengan komponen p a s a r -
an untuk pengukuran i n t e r v a l waktu d i flAi*ym adstem penoacabcn
telah
dibua-t. Juga dibicarakan secara singkat mengenai modifikasi a l a t pengukur i n t e r v a l waktu, vtntai lengkap, operasi dan s p e s i f i k a s i
dari s i s -
tern*
ABSTRACT
A d i g i t a l timer made of available caaoercial components 9 t i n e i n t e r v a l measurement i n counting system iji presented.
far
A b r i e f descriptions are given •?or d i f f e r e n t modification of timer, complete c i r c u i t , operation and s p e c i f i c a t i o n of the system.
11
DAFTAH
I S I
ABSIRAK I.
ii
PENDAHUHJAN
1
I» 1. Car a pembua-tan/peluc-a-tan kon&ensa-tor
2
1 . 2 , Cara pencaoahan
3
TT.
6
HINSIP BEKERJA ALAT DAN DISADJ
I I . I . U n t a i penetap wakiu
7
I I , 2,Untai dwistabil start/s"toP ' i a n dwistabil interval
10
II.3.Gerbang
12
l i . 4 . U n t a i pencacah
13
I I . 5, Penyedia daya
14
III.
HASIL UJI KARAKTERISTIK
19
IV.
KESIMHJLAN
22
V.
PENUTUP
23
DAFTAR HJSTAKA
24
iii
I." P2ND£HULu.fiN A l a t pengukur i n t e r v a l waktu k e a n d a l a n yang t a n g g i
sangat penting
(timer) un-fcuk
dengan k e t e p a t a n pengukuran waktu
dan
d i da-
lam l a b c r a t a r i u m , m i s a l n y a un-buk menetapkan i n t e r v a l waktu selama p e n cacal\an t d n g k a t r a d i a s i , a t a u mengukur s e l a n g waktu yang s a n g a t pendek a n t a r a dua p e r i s t i u a (event) Pada p r i n s i p n y a rensikan
dalam f i s i k a r r u k l i r . a l a t * - a l a t pengukur
kepada s u a t u p e n e t a p waktu
s i s t e m r e f e r e n s i p e n e t a p waktu
(time
i n t e r v a l waktu
base),
direfe-
Berdasarkan
pada
yang dipergunakan a l a t pengukur
inter-
v a l waktu d a p a t d i b a g i menjadi 2 golongan b e s a r y a i t u : - golongan mekanis dan golongan e l e k t r o n i s . Mengingat s y a r a t - s y a r a t yang i d e a l
u n t u k k e p e r l u a n d i dalam labarato—
r i u m maka a l a t pengukur i n t e r v a l waktu golongan e l e k t r o n i s l e b i h tepat, u n t u k maksud t e r s e b u t d i a t a s .
Ma toga cara
yang vmm
dipergunakan
u n t u k s i s t e m a l a t pengukur i n t e r v a l waktu j e n i s kedua : 1. Cara pemuatan/pelacutan kondensatcr (sistem analog) 2. Cara pencacahan pulsa ( s i s t e a d i g i t a l ) 3 . Cara campuran. Pada cara pertama d i d a p a t sangkutan antara waktu dan tegangan yang s e lanjutnya dapat pula dikembangkan base)
menjadi
penetap waktu (sweep,
time
yang dipakai d i dalam osiloskop misalnya.
K e t e l i t i a n pada cara kedua l e b i h mudah d i a t a s i sehingga cara i n i l e b i h banyak dipergunakan dan a l a t i n i dapat pula berlaku sebagai meter £ r e kuensi, dan generator pulsa» Sedangkan cara k e t i g a merupakan kombinasi cara pertama dan kedua. 1
2
1 . 1 , Gar a pemuatan/pelucul^an, kandensatar .Apabila
suatu kandensatar dirrruati melalui siaatu reads tan R
(gambar 1) maka tegangan lejang (sweep voltage)
pada s i s i kondensatcr
dan hubungannya terhadap waktu. adalah : « V (1 - e - ^ R C )
v
(1.1)
3
Hubungan yang tidak l i n e a r i n i timbul karena watak r e s i s t c r yang d i l a l u i a r u s , arus pengisi kondensatcr turun secara exponensial.
1 1
Li
Ganbar 1.1. Permiatan kondensator dan bentuk gelambangnya. J i k a dipenuhi s y a r a t awal t » 0;
v g = 0, i n t e r v a l v/aktu. yang
terakur
adalah : RG I n
(1.2)
V - v.
Ketidak-linearan i n i dapat dinyatakan dengan menentukan r a l a t (elope)
yang besar nya :
0Jelas
lereng
-i/RC
v V
)
r a l a t kelinearan makin besar
b e s a r ) , dan membaik dideretkan sebagai :
jika v
«
(1.3) pada batas-batas ataa
V. J i k a t
(vs
«RC persamaan 1.1.
makin dapat
3
Pendekatan d i daerah l i n e a r mendapatkan :
Dengan cara yang sama pada pelucutan kandensatar :
vs
= V (1 - VfiC)
TJntuk mendapatkan
(1.6) suatu. generator lejang
(sweep
generator)
yang dapat dipergunakan sebagai penetap waktu, saklar S d i g a n t i dengan peranti
yang dapat berfungsi
s is tar,
tabung thyra-tron,
dan l a i n - l a i n n y a . lejang
sebagai saklar autamatis misalnya t r a n -
untai astable
Ketelitian
pengukuran
dan kecepatan lejang maksinrum
atau b i s t a b l e multivibrator tergantung
pada k e l i n i e r a n
yang dapat dihasilkan generaixr»
Untuk mendapatkan t i n g k a t k e l i n i e r a n yang lebih. t i n g g i t e l a h
diperk^-
nalkan orang bermacam-macam cara, antara l a i n : - penuatan dengan arus konstan t r a n s i s t o r - u n t a i integrator Mi 1.1 er - u n t a i phantastron - u n t a i bootstrap, dan lain— lainnya.. Generator-generator lejang dengan cara i n i menombah k e t e l i t i a n
psng-
ukuran i n t e r v a l waktu.. 1.2. Cara pencacahan Bada cara pencacahan
sinyal-sinyal
transmisikan maLJidL suatu gerbang (gate) mulaan netart
dan i n t e r v a l waktu
d a r i suatu o s i l a t a r d i -
ke pencacah (counter).
fter-
yang diukur d i t a n d a i b e r t u r u t ^ t u r u t dengan
pulse* dan n8top puleen
s e p e r t i t e r l i h a t pada Gb.1,2.
4
6
6
Stop
Stort
Ganbar 1.2. Bsngukuran i n t e r v a l waktu cara pencacohan Sesaat s e t e l a h raunculnya s t a r t pulse transmisi s i n y a l - s i n y a l o s i l n t c r dapat diteruskan < oieh^gerbang
dan pada stop pulse
gerbang
t e r t u t u p kembali. Jumlah s i n y a l o s i l a t a r yang iaelevati gerbang i n t e r v a l t e r s e b u t d i c a t a t pada pencacah.
selama
J i k a frekuensi o s i l a t c r « f,
jxinfl.r:h cacah «= n raaka i n t e r v a l waktu yang terukur adalah : t
« -E-
-
n •"." T
(1.7)
K e t e l i t i a n care i n i tergantung ketepatan frekuensi o s i l a t o r dan
kete-
l i t i a n s e r t a kewampuan a l a t pencacah, atau :
f
(1.8)
Kestabilan frekuensi o s i l a t o r dapat d i p e r t i n g g i dengan memakai
osila-
t
n
t o r k r i s t a l atau k r i s t a l u n t a i t e r i n t e g r a s i d i dalam aistem
osilator,
dan kesalahan dalam jmnlah cacah An « 1. Kesalahan pengukuran juga dap a t ditimbulkan aLeh rendahnya r e s o l u s i pencacah
sehingga ada s i n y a l -
s i n y a l yang luput d a r i pencacahan. J i k a cepat cacah (count rate) cacah m 1 Khz b e r a r t i r e s o l u a i terhedap wakta • 1 mikrosekon.
penHilsa -
pulsa yang lebarnya l e b i h k e c i l 1 Ms t i d a k tercacah s e p e r t i seines tinya. Selain h a l t e r s e b u t d i a t a s kesalahan aistematis
yang dapat
5 mempengaruhi. k e t e l i t i a n pengukuran juga dapat timbul oleh faktor keti*dak—pastiaji vaktu, y a i t u ketidak-samaan s a a t perurulaan i n t e r v a l dengan s a a t gerbang terbuka dan s a a t akhir i n t e r v a l tufcup»
dengan s a a t gerbang ter—
R a l a t maksimum yang dapat timbul adalah + 1 cacah atau
r i o d a oai.lator, dan b i a s a dikenal sebagai "timing error9
1 pe-
(£t).
Ralat
dapat d i p e r k e c i l dengan mempertdnggi £rekuensi o s i l a t c r dan harus mengi n g a t r e s o l u s i pencacah, Dengan memakai gerbang u n t a i t e r i n t e g r a s i dan pengontrolan
s a a t i n t e r v a l secara d i g i t a l timing error i n i
p e r k e c i l . Cara ketiga (roetode campuran) juga dimaksudkan
dapat d i -
untuk mengu-
r a n g i r a l a t £. t e r s e b u t d i a t a s . t TJntuk menentukan sistem/'cara yang akan dipergunakan d i da]am d i s a i n hendaknya disesuaikan
dengan untuk keperluan
pengukuran
apa
a l a t tersebut dibuat. Dari uraiar) t e r s e b u t d i atas dapatlah disimpulkan bahwa cara pencacahan dan campuran dapat merapunyai k e t e l i t i a n daripada
cara penruatan/pelucutan kondensatar.
yang
lebih tinggi
Ptemakaian k r i s t a l
u n t a i t e r i n t e g r a s i sebagai o s i l a t o r jelas menamboh k e t e l i t i a n
eedang-
kan a l a t pencacah dengan kecepatan cacah yang t i n g g i sudah banyak produksi dan d i j u a l d i pasaran»
dan
di-
I I . PRINSIP BEKEHJA ALAT DAN DISAIN A l a t pengukur c a r a pencacahan
intei*val waktu
ynng - d i b u a t i n i
( s i s t e m d i g i t a l ) terutama
i n t e r v a l pencacahan d i dalam counting
berdasarkan
u n t u k kegunaan
ay8ternm
merentukan
D i s a i n a l a t j u g a memper—
h a t i k a n komponen-kcmponen yang t e r s e d i a d i p a a a r a n . Gambar I I , 1. memperlihatkan diagram blok a l a t i n i .
Reset Penetap Waktu
J
Gerbang
Pencacah
*
Preset Penyeoia Daya £L
k Dwistabil
m
Start/Stop
Bengali J
-t\ Dwistabil Interval
jn_
Anp & EF
-§) out Intv. @
Start
-@ l u l s a stop
& EF
Gambar I I . 1. Diagram b l o k A l a t Peng-ukur I n t e r v a l Waktu d i g i t a l Suatu s i n y a l i n p u t " s t a r t " atau s i n y a l ekuivalen
dengan me—
nekan s a k l a r pada p a n e l depan akan m e n y e t e l i i n t o l d w i s t a b i l " s t a r t / ' s t o p ke keadaan " s e t " ,
Masuknya p u l s a pertama
dari osilatcr setelah untai
d w i s t a b i l s t a r t / s t o p rial am keadaan s e t akan menyebabkan
u n t a i dwista-
b i l i n t e r v a l beruboh keadaan d a r i • r e s e t " ke " s e t " dan membuka gerbang. P u l s a pertama t e r s e b u t merupakan s a a t dimulainya p e r h i t u n g a n 6
interval
7
vaktu bersamaan
dengan menyalanya lampu indikator dan. H-ityiyi-iT^-n saiai
s i n y a l pada output
interval.
Bsncacahan dilaksanakan oleh 5 buah deoade counter, cahan berokhir s e t e l a h mencapai n d l a i p r e s e t . Nilad . p r e s e t faktor perpanjangan waktu. per lode o s i l a t a r . Jika
percamerupakan
N = r r i l a i p r e s e t dan
T «= periode o s i l a t a r , maka i n t e r v a l waktu yang diukur = N x T. Jada s a a t jumlah cacah mencapai n i l a i p r e s e t maka
pencacah
menghasilkan s i n y a l output yang mereset kembali u n t a i d y i s t a b i l s t a r t / s t o p dan dwistabil i n t e r v a l ke keadaan seaula. Dalam s a a t yang r e l a t i f sama gerbang t e r t a t u p dan pencacahan selanjutnya terlialang. merupakan akhir pengukuran i n t e r v a l vaktu
dan
dihasilkan
Saat
ini
s a t u pulsa
output "stop" bersamaan dengan padamnya lampu i n d i k a t c r . J i k a menghendaki s i n y a l extern untuk s t a r t maka a i n y a l masukkan ke terminal start
di*.
in dengan mempergunakan kabel BNC. I n t e r v a l
pencacahan beruLang (recycling)
atau untuk pengukuran i n t a r v a l yang l e
b i h panjang d a r i pencacahan yang dapat t e r s e d i a dapat dilakukan dengan menyambung terminal stop output
ke terminal start
U . 1. u n t a i Benetap Vak\ufTime Base
input
secara extern.
Circuit)
Aia t i g a penetap vraktu yang dipakai sebagai r e f e r e n s i d i da lam a l a t i n i masing-
jaringan (HU) s e -
b a g a i r e f e r e n s i waktu yang dipakai untuk memicu (triggered)
euatu u n -
i;ai mcnoetable m u l t i v i b r a t o r . K e t e l i t i a n cara i n i sama dengaa k e t e l i t i a n frekuensi jaringan i t u s e n d i r i .
8
Untuk maksud menamban k e t e l i t i a n maka o s i l a t c r sebagai penetap vaktu d i d i a a i n dengan euatu u n t a i t e r i n t e g r a a i pembantuk gelonbang •tipe SE 555» Erekuensi modulasi dan siroetri rmlsa dapat extern melalui due. r e s i s t o r dan s a t a kondensatac,
sedangkan
nya tergantung tegangan sumber yang dipakai, Sistem i n i s t a b i l a n yang tdnggi terhadap pergeseran temperatur
d i a t u r secara tegangsai
msmiliki ]o&-
dan perubahan t e -
gangan (30 ppm/der.C dan 0,05^ / V), sehingga kestabilan
scngat
ier-
gantung n i l a i kamponen-kanponon l u a r dan toleransinya* Penetap •waktu 0,01 menit (0,6 sekon) diperoleh dtengan membag i enam Drekuenai 10 cps d a r i penetap vaktu 0,1 sekon. Rambagi Irekuens i adalah eebuah decade oountev SN 7490 yang dioperasikan "devided by aix counter"
sebagai
. Diagram blok sistern penetap waktu adalah se
bagai t e r l d h a t pada gambar I I , 2.
-2k
+2k
v cc
-.2k Saklar ^ _
Gambar I I , 2 , ftenetap vaktu 0,1 sekon dan 0,01 menit.
9
Konderisatcsf C dinruati melalui resistor
R^. dan R dan
o u t i hanya melalui R a a j a . Output pada terminal 3 pada keadaan
dilun
1 * se
lama pemuatan, dan lama pemuatan adalah : T 1 = 0,693 (R1 + R 2 ) C Jada peluoutan output
( i i . i)
berubah ke keadaan low» dan lama pelucutan : T «= 0,693 (R2) C
(II. 2)
Dari H . 1 dan 11,2 didapat frekuenei o s i l a s i : f =
1
^
r=
+ T
"LZ/
,
(R1 J f f l j C
2
- . n 3
(->
J e l a s k e s t a b i l a n frekuensi tergantung kestabilan
nilai
resietcr
dan
kondensator atau menyangkut tolsransinya. Erekuensi 10 cps dapat d i s e t e l dengan memasang R. = 1,39 M + 100 K -trimpotensio, R ? 20 mikrosekoru
c
300 Ohm dan C = 0, 1 uF dengan lebar
pulsa c*
IC—10 pada u n t o i berflingsi sebagai pembalik fase tanpa
merubah frekuensi. ffenetap waktu 0,01 menit diperoleh melalui
terminal 8 Ie-12
SN 7490 yang baroperasi sebagai "devided by six counter",
Waktu tunda
d i dalwm u n t a i s e k i t a r 60 nanoeekon (3 permil lebar p u l s a ) . Untuk menjaga s l n y a l d a r i pengaruh luar
dan agar jalan yang
ditempuh aeminimal nrungkin dipergunakan remote control
dalain
memilih
s a l a h s a t u d a r i k e t i g a penetap waktu yang dipergunakan. Sistem k o n t r o l i n i t e r d i r i d a r i t i g a
untai
gQf.Bpg HAMP. S1I
7401 dengan mana s a l a h s a t u terminal input masing-masing
Nand 'dipaKai
10
sebagai kontrolo Jfengon-trolan i n i dilakukan klar lengser
3 p o s i s i pada panel depan.
secara manual melalui s a -
Sis tern i n i dapat d i l i h a t pada
Gb. ir-2* •
Penetap waktu extern ke
terminal input external
dengan rnenyambungkannya
dengan kabel BNC. Phis a
standard dengan t i n g g i > 3 V, dan impedansi input
dapat dipakai
lebar
pulsa ^ 50 ns,
berdasarkan NIM r e s o l u s i 100 ns
1000 Ohm.
II* 2. Untai dwistabil s tar-^-fop dan dwiatah-fl i n t e r v a l Untuk membuat sinkronisaai
antara awal
pengukuran dengan pulsa pertama dan terakhir
dan
akhir i n t e r v a l
yarg tercacah diperguna-
kan u n t a i dwistabil s t a r t / s t o p (DSS) dan d v i s t a b i l i n t e r v a l ( D l ) . Gambar I I . 3 melukiskan sis tern i n i . Gerbang Oac. >—r
Pencacah Monostable
ij^HH©^ -> P.^set ^ C 7 :
cc
- < Preset
Stop tZ^ Gtunbar I I . 3 . Untai dwistabil s t a r t / s t o p dan i n t e r v a l
11
Keadaan s t a b i l pertana manastikan keadaan nalar "0* pad~ P"* DSS, sehingga keadaan n a l a t apapun pada terminal 8
n
s e l a l u pada keadaan
pada IC-7
-terminal 10
output
1 " . Menurut tabel kebenaran
keadaan " 1 n pada input oenyebabkan keadaan n 0" pada output
a^t-
DI
Q«~ Keadaan
i n i menyebabkan gerbang -berhalang meneruakan s i n y a l o s i l a t a r ke pencacah, J i k a D6S dikenakan start nekan saklar "1n.
pulee baik extern inaupun dengan me-
pada panel maka output-nya
Fulsa pertama
dari ceilatar
berubah keadaan d a r i "0" ke
dalam kondisi i n i ditervekan
sebuah gerbang NAND dan menyetel u n t a i DI sehingga output Q • 1 dan $ * 0,
oleh
pada keadaan
Keadaan i n i menyebabkan gerbang terbuka
dan p u l s a -
pulsa os.'?.a^cr dapat diteruskan -untuk dicacah. Akhir i n t e r v a l juga diatur dengan roenentukan pulsa ke N yang akan mereset DSS dan DI, sehingga gerbang terhaJang kembali dan pencacahan d i a k h i r i . J e l a s r a l a t ketidak pastian waktu E^ aangat k e c i l k a l i yaitu n i l a i waktu tunda d i dalam u n t a i t e r i n t e g r a s i i t u
se-
sendiri.
Untuk sistera i n i r a l a t £. maksimum » 240 nanosekon. Output i n t e r v a l b s r a s a l d a r i IC-7 terminal 6 {output Di) s e t e l a h jnengalami pembalikan fase emitter
follower,
dan penurunan
Q untai
impedansi
oleh
fada s a a t berlangsungnya i n t e r v a l vaktu output
in-
t e r v a l pada keadaan nalar " I " , i k h i r i n t e r v a l juga mereset kembali kBl&na pancacah output
dan iaenghasilkan
eatu pulaa stop»
Eada akhir i n t e r v a l
Q r n t a i DI berubah keadaan d a r i " 1 " ke "0*, sehingga manostable
(IC-.9) mendapat pAou dan menghasilkan puis a yang dapat diatur lebarnya ( • 0,5 mikroeekon )• Rilaa mengalami panbalikan
£ase
dan
penurunan.
12
inpedansi ( = 10 Ohm ) sebelum sampai di terminal output,
Akhir inter-
val juga dapat dilakukan secara manual dengan menekan saklar stop pada panel, II.~3V Gerbang Gerbang nempergunakan untai NAND (1/4 SN 7400)
yang
tabel
kebenarannya adalah. sebagai berikut :
Input
A
i
B
:
Y
0
:
0
:
1
1
I
0
:
1
0
.
1
:
1
1
:
1
:
0
B. mendapat sinyal dari output
Jika B c 0 output
Q selalii = 1
Jika B e 1 output
Q selalu berubah
keadaan merrurut
input.
Q vmtai DI yang mengatur saat ter-
buka dan tertatupnya gerbang. Ketidak pastian waktu pada awal interval adalah sebesar vaktu -tunda didalam (
a
beberapa gerbang N.AND SN 7400
60 nanosekon ) dan pada akhir interval sebesar
vaktu tunda dalam
untai pencacoh (maksimum = 30° nanosekon pada skala penuh). Bentuk gelcmbang pada gerbang adalah Bebagai Gb. II. 4»
n
L
k-a.
nnrrn Ganbar II. 4. Bentuk gelanbang pada gerbang.
13
Dari gambar d i atas i n t e r v a l vaktu yang terukur adalah : T = T + T - I u o 1 •
( I I . 4)
Dari keterangan t e r s e b u t d i atas T - T adalah r a l a t yaktu £- . Pada akala penoacahan makainrum C
ketidak-pastian
= 240 nanosekon. t
"fc
IlV4, Untai Bsncacah Untai penoacah t e r d i r i atas 5 buah u n t a i t e r i n t e g r a s i SN 749O H
decade counter*
dan output
masing-masing dengan output
dwiangka
dasan 1, 10, 100, 1000 dan 10.000.
1, 2, 4#
dan
&
Kedua macam output
^
mastng-oatting melalui saklar S dan S yang disebut p r e s e t dan pengaiL, hingga diperoleh penguluran waktu maksimum 80.000 k a l i penetap waktu. Cepat cacah SN 749O mencapai 18 Mhz atau daya pisah vaktu 66 nanosekon, sfihingga penoacah sangan meyakinkan wvtulc keperluan i n i . pulsa
mencapai 100.000. Garabar 11,5 memperlihatkan diagram
pencacah.
DC B A SN 7490
Daya tampung blok a l a t
o ^ngali
DC B A SN 7490
DC B A SN 749O
DC B A SN749O
Gmbar I I . 5» Untai pencacah
SN
™° r & *
14
Saklar S1 -untuk mendljh. output dwiangka dan S2 -untuk
output
das an, Bangukuran I n t e r v a l waktu maksinum dengan. memakai penetap waktu i n t e r n mencapai 800 menit/l3|333 jam dan minimum 0,1 sekon, J i k a memak a i penetap
vaktu e x t e r n
n-nm tersetait d i atas tergantung frekuensi
o s i l a t c r yang dipergunakan, Waktu tunda parambatan d i dalfgn
tiap-tLap
decode oounter *= 60 nanoeekon aviu «= 3^0 nanceekan pada pengukuran i n t e r v a l maksimum, 11« 5» fenyedia daya Untuk bekerjanya sistem diperlukan sumber daya +24 V, -24 V, +12 V dan +5 V (V ) . Karena a l a t i n i dibuat untuk dioperasikan b e r s a oo ma slate©
l a i n pada "NIM Module"
maka.sumber +24 v# -24 TT dan +12 V
t e l a h t e r s e d i a pada p r ? . Tegangan +5 V diperoleh. d a r i follower
suatu
emitter
yang diatur roelalui diode zener 6,2 seperti. pada gambar H . 6.
Seciwa kapasitcr berfungsi sebagai penapis. Arus t o t a l yang •untuk daya bagi seluruh -untai t e r i n t e g r a a i B -|6O miliainper.
Gejnbor 11,6» ftsnyedia daya +5 V.
diperlukan
15
J i k a a l a t akan dioperasikan sebagai suatu generator atau ae~ bagai pembagi frekuensi (preecater) a n t a r a terminal s t o p output
maka p e r l u aambungan aecara extern
dengan a t a r t input,
Untuk matoud
dipakai penetap wakta i n t e r n dan yang kedua dengan
penetap
pertama vaktu e x -
t e r n , fteriode generator = T x n (T e periode o s i l a t o r , n = nil/i-i s e t ) » dan £rekuensi ouput prsscaUr.
c f / n (f
D
frekuensi input),
l a i n daripada i t u beberapa buah a l a t pengukur i n t e r v a l eusun
secara s o r i dapat beroperasi sebagai "Delay Untai pengukur i n t e r v a l waktu i n i secara
l i h a t pada gambar I I . 7 .
preSe-
waktu yang d i -
Generator»", lengkap dapat
di-
PENCACAH 5 x SN 7490 N
C\
0,Z 5,
-> /cifittf
Start
' A^
OV0
Gambar 2 UNTAI LENGKAP ALAT PEI1GUKUR INTERVAL WAKTU DIGITAL ( TIMER ) .
17
DAFl'AR KOMPOKEH YMG DIPERGUNAKAN K o d e
Pabrik
D e s k r i p 8 i
fcomponwn Trimpotensio R,
Resistor
Muvata
100 K
I M + 290 K
1% 1/2W
F 6 ml
330 Ohm
1% 1/2W
Phillips
4,3 K
5% 1/4W
n
4,3 K 4,3 K
t;
2,2 K
5% 1/2W
3,3 K
it
510 Ohm
it
510 Ohm
it
10
^11
1 K
u
'12
1,5 K
a
Japan
'13
47 K
5% 1/4W
Phillip
'14
200 Ohm
10% 1/2W
Japan
'IS
4,3 K
sx
'16
2,2 K
5% 1/2W
3,5 K
ti
'17
330 Ohm
ri
'18 '19
3,3 K
a
'20
3,3 K
5% 1/4W
'21
1 K
Re
l
70
!
4,3 K
Re
Japan
1/4W
i
Phillips
8
330 Ohm
5% 1/2W
Phillies
3,9 K
5% 1/4W
r:
R
3,3 K
5% 1/2V
r
R
3,3 K
Resistor
R "23 24
2S
it
t>
r
R
26
1 K
5% 1/4W
R
27
340 Ohm
5% 2WW
R
28
1 K
5% 1/4W
R
470 Ohm
•i
rr
29
R
5,6 K
i
tt
20
33 Ohm
R
31
R
32 *R33
C
l
C
C
2'
6
7
C
8 C
9~
10
C
ll
-°12 « 7 - Qo Q
3 *4-% *6**7
D11 "12 1
IC
ICt
Kapasitor • Ceramic 0,1 uf/50 V ii 0,01 I uF/lOOV
tc
Polycarbonate film
film
Vim WIMA
2! uF/25 V
Rubycon
Eloo
20 :uF/SO V
Riken
Transistor
2N 3646
Motorola
2N 3638 MPS 6531 BC 108 S 2N 30SS Zener dioda 6,2 V 1/2W Dioda tukar arus IN 4148 LED pilot lamp Untax Terintegrasi
IC
SE SSS
4 Sr o
100 p 400V
Eloo
ic? - ic10
1ABCDE
ir
1800 p 400V
SN 7490 N SN 7401 N SN 7400 p
11 IC 12
3 J B Phillips
Kaposi tor Polyeter
C
5% 2W
4,7 Ohm & 10 Ohm 59, 5 1/4W
Kapaeitov
S
rr
SN 7490 PC Selector Switch SP - 4T SP - ST Slide Switch Scitch PB SPDT
Phillips&Motorola Japan Phillies Japan Fairckild Motorola ,7
Sfgnetic Fairchild Japan
m . KflSIL UJI KARAKEERISHK Bsngujian karakteris-tik dikerjakan -untuk menentukan k e s t a b i l an. dan ketepa-tan frekuensi penetap v a k t u / o s i l a t a r dan ketepatan pengukuran i n t e r v a l vaktu. Untuk maksud i n i dipergunakan beberapa a l a t ukur yang t e r s e d i a dan dianggap sebagai standar. a» Erekuensi Osilatar Kestabilan frekuensi o s i l a t c r ditentukan dengan mengukur k e s t a b H a n perioda o s i l a t o r t e r s e b u t terhadap vaktu, sedangkan k e t e ^ . ^ n pembacaan merupakan s e l i s i h n i l a i yang terukur dengan rriJLai yang diuar a p k a n / n l l a i sebenarnya. Sebagai a l a t ukur perioda dipergunakan a l a t ter» Tektronix
Unix>ar8al Coun-
DC 503 yang memiliki k a r a k t e r i s t i k (time base oiTou.it)
:
kestabilan terhadap waktu : 0",'001$ ketepatan pengukuran
: 0,00001^
Osilator d i u j i selama 8 jam operas! kontinyu
setelah t e r l e -
b i h Hft"H»lfi pernanasan 15 menit. Hasil pengamatan dicantumkan dalam
ta-
b e l I I I . f. Dari t a b e l dapat dihitung perioda o a i l a t a r rata-*«ata
T «
99,986 eekon, k e s t a b i l a n pembacaan/kesalahan pengukuran «= 0,022
aekon
(0,02256), dan ketepatan peinbacaan ** 0,014 sekon (0,014). b. Bengukuran I n t e r v a l vaktu Ada beberapa cara yang dapat dilakukan untuk pengujian pengu kuran i n t e r v a l vaktu i n i tergantung p e r a l a t a n yang t e r d e s i a , Untuk p e ngukuran i n i diker jakan dengan oara mencacah suatu £rekuenei
osilator
(seharuenya o e i l a t c r standar) selaji.a selang vaktu yang ditentukan ole&i
19
20
a l a t pengukur i n t e r v a l waktu yang sedang d i u j i . Sebagai oadlAtar {internal tQr
time baee)
pencacah
dan
dipergunakan a l a t Ortcc 771 Timev-Coun-
yang memiliki k a r a k t e r i s t i k sebagai berikut : Cepat cacali
i 20 MHz
Ketepatan penetap vaktu
:
0,005$
Kestabilan penetap waktu
:
0,001$
Frekuensi internal
time base
yang dipakai sebagai o s i l a t a r •= 10 Hertz..
Ada maksud untuk memakai £rekuenei o s i l a t a r yang l e b i h t i n g g i untuk me ngurangi. laaia pengukuran, t e t a p i t i d a k t e r s e d i a 033later denikian yang memiliki ketepa-tan dan kestabilan yang melebihi a l a t t e r s e b u t d i a t a s . Ftencacahan dikftrjakan untuk a e t i a p n i l a i i r e s e t dan pengali pada pengukur i n t e r v a l waktu (terdapat
alat
20 p c e i s i ) . Hasil pengukuran d i c a n -
tumkan dalam t a b e l H I . 2. Dari t a b e l t e r l i b a t ketepatan pengukuran mak i n berkurang dengan makin lamanya pemakaian a l a t , t e t a p i perubohon i n i s e s u a i dengan makin berkurangnya perioda o s i l a t a r terhadap waktu
(ta-
b e l 111.-1.). Selain h a l t e r s e b u t d i atas juga dilakukan pengamatan k a r a k teria-tlk-Jcarakteristik lainnya, eehingga secara lengkap dapat Bpeflifikasi a l a t i n i . c . Spgslfdkasi Alat fengukur I n t e r v a l Waktu Kestatdlan penetap waktu
* 0,02235
Ketepatan penetap waktu
: 0,014$
Tinggi i n t e r v a l output
:
Tinggi pulsa s t o p
: > 3 volt
A* A v o l t
ditalis
21 Iebar pulsa s t o p
: > 550 nanosekon
Kapasitas pengumpulan pulsa
: 80VOOO
Konsumsi daya
: -24 V 32 mA +24 V 43 mA 235 mA +12 V
Kapasitas pengukuran waktu
: 0,1 s/d 8000 sekon, 0,01 s / d 300 menit atau 1. s/d 80. 000 k a l i penetap vaktu extern.
Dimensi
: Standard single-width (25 x 3,25 x 22) cm
Berat
: 0,97 Kg.
module
•
IV. KESBiHJLAN H a s i l - h a s i l pengujian raerrunjukkan bahwa a l a t pengukur i n t e r -
v a l waktu yang dibuat i n i mempunyai ketepatan (0,014$) dan k e s t a t d l a n (0,022$) yang oukup t i n g g i untuk keperluan di da lam s i s tern
pencacahan
t a r a f radiasi* Kestabilan dan ketepatan i n i sangat ditentukan oleh k e a t a b i l a n £rekuensi osa 1 atar/penetap waktu. d i dalflra u n t a i . Jika dingkan dengan a l a t - a l a t ukur sejenis
yang. diprodulcai
diban-
internasianal
(misalnya Ortec) k a r a k t e r i s t a k i n i sudah memenuhi s y a r a t y a i t u
dengan
ketepatan dan k e s t a b i l a n d i bawah. 0.\%m AW. i n i di'iipy'" d i dalam suatu NIM (Nuclear one Module)
Inetnffnentati-
dengan alas an agar dapat dipergunakan bars arna-* area adstcn.
l a i n yang merupakan bagian-bagian suatu sistem pencacah. d i dalom suatu pooer
module. Untuk raendapatkan ketepatan yang l e b i h t i n g g i perlix menper-
t i n g g i keatabilan osilatornya. Melilrat k a r a k t e r i s t i k n y i a l a t i n i . d a p a t dipergunakan s e c a r a balk d i dalam menentukan i n t e r v a l waktu pe-ncacahon t a r a f r a d i a s i meskipun hanya dipergunakan kcmponen-kctnpcinen yang " t e r dapat d i pasaran, dan mudah dibuat. Banbuatan altrt i n i ada kaitannya dengan us aha untuk
aielehg-,,,
k a p i s e n d i r i ala-t>-alat yang dipergunakan d i dalam penelitLan dan'.', fflen-'~ dapatkan pengalaman daripadanya sehingga usahaOusaha pembuatan •frcto-.'... t i p e a l a t - a l a t ins-tarjmentasi nuklir per l a diteruskan.
22
V. P E H U I U F .Alat pengukur i n t e r v a l waktu cara d i g i t a l i n i yang dibuat de ngan kcmponen-kcmponen yang ada d i pasaran dapat memenuhi
ketelitdan
pengukuran yang dikehendaki. Direnoanakan untuk membuat a l a t
ini
de-
ngan u n t a i yang pars i s sama untuk mendapatkan infarmasi-informasi yang l e b i h meyakinkan. Akhirnya pada kesempatan i n i tak lupa
penult
riengb-rturkan
terima kasih banyak kepada Bapak Direktur Jusat Benelitdan Tenaga Atcm Gama Yogyakarta yang t e l a h memberikan persetujuan dan f a s i l i t a s
untuk
pengerjaan a l a t i n i , dan terima kasih pula untuk ER.KJi.Gopalakrishnan atas diskusi-^iiskusi dan saran-earan untuk menyempurnakan
sistem
dan
operasi a l a t , Mudah-tnudal^n a l a t i n i dapat dipakai bersama-eama sistem l a i n yang dibuat rekan-cekan seprofeai untuk aua*b set counting yang k i t a cita-«jitakan.
23
system
DAFTAR PUSTAKA
1. Angelo, E . J . J r . , ''Electronics
: BJTs, FETs and Micro circuits
",McGr av
H i l l Kogakusha Ltd, Tokyo, copyright 1969. 2. Markus, J o h n , , "Electronic
Circuits
Manual'',
McGrav Hill Book Com-
pany, copyright 1971. 3. Millman, J
and Halkias, C.C.,
"Electronic
Devices and
Circuits",
McGrav H i l l Kogakusha Ltd, Tokyo, copyright 1967. h. Millman, J and Taut», H., P u l s e , '-Digital
and Snitching
Waveform",
McGrav H i l l Book Co, Kogakusha Company Ltd, Tokyo. 5. Motorola I n c , "Semioonductor Product Division,
Switching
Transistor
Handbook", July 1969. 6. Priyodlprojo, W.,
"Alat Pengukur Interval
Waktu ( Timer ) " ,
Pusat
Penelitien Tenaga Atom Gania Yogyakarta, PPGM-L-25-70. 7. S i g n e t i c s , "Lineair
Integrated
Circuits",
data book catalog.
8. Texas Instrument Incorporated, "Integrated
Circuit
Data
Book",
IC
Catalog for Engineers, July 1971. 9. The Engineering Staff of Texas Instruments I n c . , cuit Design",
"Transistor
McGrav Hill Book Company I n c .
10. The semiconductor Data Library, 'prepared by Technical Center",
Cir-
Motorola I n c , 1972.
2U
Information
25 Tabel I I I . 1 ffengamatan Berioda Oeilatar Ifeinbacaan
Barioda
Bambacaan
menit ke
O s i l a t c r (03)
menit ke
Berioda O s i l a t c r
M
0
100/053
240
99,975
10
100,002
250
99,951
20
100,017
260
99,958
30
100,013
270
99,972
40
100,018
280
99,976
50
100,011
29O
99,962
60
100,003
300
99,940
70
100,013
310
80
100,014
320
99,974 99,976
90
100,002
330
99,986
100
99,972
340
99,991
110
99,996
99,993
120
99,978
350 360
130
99,979
370
99,986
140
99,978
380
99,980
150
99,982
390
99,978
160
99,986
400
99,973
170
99,981
410
180
99,982
420
99,974 99,990
190 200
99,983 99,972
430
99,992 99,992
210
99,973
440 450
220
99,985
46O
99,975
230
99,983
470
99,978
48O
99,976
99,990
99,981
26 Tabel III.2 Hasil Pengukuran interval -waktu dengan cara pencacahan H a s i l pencacahan f r e k u e n s i 10 cps
Lama i n t e r v a l waktu dlsetel
II
I
H I
0> 1 sekon
1
1
1
0,2
2
2
2
0,4
4
0,8
3
4 a
4 a
1
10
10
10
2
20
20
20
4
40
40
40
8
80
80
80
10
100
100
100
20
200
200
200
40
400
400
400
30
800
800
800
100
•uooo
1.000
T.ooo
200
2.000
2.000
2.000
400
3.999
3.999
3.999
800
7.999
7.999
7.998
1.000
9.999
9.998
9.996
2.000
19.997
19.994
19.989
4.000
39.993
39.991
39.9S3
8.000
79.976
79.972
79.969
