I'"

Nurdin, Rancang 8agun Alat Ukur Densitas Hasil Radiografi

RANCANG BANGUN ALAT UKUR DENSITASFILM HASIL RADIOGRAFI

NurdinPusat Pendidikan dan Pelatihan - BATAN

AbstrakRancang Bangun Alat Ukur Densitas Film Hasil Radiografi. Telah dibuat suatu perangkatpendukung radiografi dengan tujuan untuk mengukur densitas film hasil radiografi denganmenggunakan perangkat komputer. Perangkat keras terdiri dari sensor cahaya, rangkaianpengubah tegangan ke digital dan rangkaian antarmuka, sedangkan perangkat lunakmenggunakan bahasa program labVIEW. Sensor cahaya dipasang pada rangkaian pembagitegangan sehingga tegangan keluaran yang dihasilkan dari rangkaian tersebut besamyaberbanding terbalik dengan intensitas cahaya yang mas uk. ADC-0804 digunakan untukmengubah tegangan analog menjadi digital dan antarrnuka PPI-8255 digunakan untukberkomunikasi data dengan komputer selanjutnya data diproses oleh perangkat lunakLabVIEW. Data hasil pengukuran intensitas ditampilkan dan diolah secara otomatis menjadinilai densitas, variasi densitas dan kesimpulan untuk menentukan film hasil radiografi. Hasilpengujian alat ukur densitas film hasil radiografi ini mempunyai persamaan garis lurus Y =1,08X - 0,827 dan tingkat kesalahan sebesar 7,46 %.

AbstractPropotipe Of Radiografhic Fllm Density Apparatus. A propotipe of radiographicapparatus for film density measurement was made and run using a computer. The apparatusconsists of a light censor, an analog-to-digital converter (ADC-080 I), and an interfaceperipheral (PPI-8255). The LABVIEW software was applied to run the system. The lightcensor absorbed light with different intensity passing through the film. Signals of light werechanged to into analog voltages by a voltage divider which was inserted inside the probe. Theanalog voltages, then, were converted to digital voltages by ADC-080 I.The digital voltages, as computer data inputs, were sent by a programmable input-output(PPI-8255) to a computer. The LAB VIEW software calculated the data and then displayed toa computer monitor. Value of density and variation density can be viewed at the computermonitor, then conclusion can be made. The measurement results have a linear equation:Y=1.08 X + 0.827, where Y = density form measurement and X = density standard from filmstepwedge. Relative error of the measurement was 7.16%.

PendahuluanPemanfaatan teknologi nuklir

sekarang ini sudah berkembang luas hampirdisemua bidang, termasuk pemanfaatanteknologi nuklir untuk bidang industri. Salahsatu aplikasi dibidang industri adalahpenerapan untuk pengujian tak merusak (NonDestructive Test). Beberapa macam metodapengujian tak rusak ini antara lain; penetrantest, magnetik test, ultrasonic test, eddycurrent test dan radiograph test. Uji takrusak dengan radiografi test adalah suatu carauntuk menganalisa cacat suatu bahan baik

berupa lasan (Welding), maupun hasilcetakan (Casting), dengan memanfaatkansifat-sifat khusus sumber radiasi. Salahsatu sifat radiasi adalah kemampuanmenembus bahan/material logam sehinggapengujian yang dilakukan tidak mengubahatau merusak bahan yang diuji dan hasilpengujiannya dapat direkam sebagaidokumen dalam bentuk film. Dari hasilrekaman dapat ditentukan bentuk, ukurandan lokasi cacat, hal ini merupakan salahsatu keuntungan metoda teknik radiografi,sumber radiasi yang biasa dipakai antara

13

lain Isotop Iridium-I 97 , Cobalt-60, pesawatsinar-X dan lain-lain.

Hasil pengujian metoda radiografiberupa film radiografi (radiograph). Filmterbuat dari bahan selulosa yang dilapisidengan emulsi (AgBr). Dari hasilpenyinaran benda uji, pad a film tersebut akantergambar bayangan dari bend a atau materialyang diradiografi berupa gam bar hitam putihdengan tingkat kehitaman yang berbeda-beda. Perbedaan tingkat kehitaman ini hasildari perbedaan kepadatan (densitas) darisuatu material yang ditembus/disinari dengansinar radiasi (sinar y atau sinar-X tersebut).

Salah satu syarat film hasilradiografi dapat diterima sebagai dokumenradiografi adalah mempunyai tingkatkehitaman tertentu sesuai aturan-aturan yangberlaku pada prosedur radiografi, alat yangdigunakan untuk mengukur tingkat kehitamanitu adalah Densitometer.

Prinsip Kerja Alat Ukur Densitas FilmRadiografi

Alat ukur densitas adalah sebuah alatuntuk mengukur tingkat kehitaman dari filmhasil radiografi. Rancang bangun alat ukurdensitas film radiografi ini menggunakankomputer yang disesuaikan dengankondisi/lingkungan kerja laboratoriumradiografi. Secara umum blok diagram alatukur densitas film basil radiografidiperlihatkan pada gambar 1.

Gambar. 1. Skema pengukuran densitas

Peralatan yang digunakan dalam rancangbangun alat ukur densitas terdiri dari :

14

Widyanuklida Vol.5 No.1, 2004, 13-18

1. Sistem sensor cahaya2. ADC 0804 Kartu antar muka

PPI-82553. Perangkat computer dan

Perangkat lunak

Sensor CahayaSensor cahaya yang digunakan

adalah dari jenis komponen pasif beruparesistor, yang mempunyai nilai tabananyang bervariasi tergantung perubahanintensitas cabaya, yang disebut LDR (LigbtDependent Resistance). karakteristik LDRdiperlihatkan pada Tabel 1.

Tabel 1 Karakteristik LDRResistansi Nilai

RIOOOLux (75 -300) 0Rmax (5 -20) MOPtotal 0,2 Watt

Prinsip dasar LDR adalah bilasinar/cabaya masuk ke permukaan sensormaka akan mengubah tabanan LDR, besar .tahanan yang dihasilkan berbanding terbalikdengan intensitas cahaya yang mas uk.

Rangkaian sensor umumnyadigunakan sebagai rangkaian pembagitegangan. Berdasarkan persamaan pembagitegangan maka besar tegangan keluaranadalah:

RVa = WR Vi (1)

VRI + RWR

Dimana: VoViRWR

VR/

= Tegangan output= Tegangan input= Tahanan sensor cahaya= Potensiometer

Pada Penelitian ini sebuah LDRditempatkan pada kotak alat ukur cahayaberupa probe berbentuk silinder dari bahanaluminium, dengan panjang = 11 em,diameter silinder = 2 ern. LDR ditempatkanpada ujung bagian depan silinderkemudian ditutup dengan penutup

berbentuk kerueut dengan bukaan (jendela)berdiameter 0,4 em dan jarak antarapermukaan LDR dengan jendela 0,5 em(ukuran ini disesuaikan dengan konstruksiprobe). Pada probe tersebut terpasang sebuahpotensiometer. Probe dihubungkan keperangkat keras (hardware) yang terdiri darirangkaian sensor eahaya, rangkaian pengubahsinyal dari analog ke digital ADC-0804 danrangkaian antarmuka atau penghubungperalatan ke sistem mikrokomputer PPI-8255.

Gambar. 2. Skema rangkaian sensor

Gambar.3. Konstruksi Probe

Harga VR1 berfungsi sebagai pengatur titiknol sensor eahaya, yang eukup sekali sajadengan eara meletakkan sensor eahaya padaposisi tertentu kemudian diatur sampai hargaVo = ° Volt, yaitu merupakan nilai minimumRWR' Misalkan didapatkan nilai VRI = 5 illdan RLDRminimum = 75 nmaka Vo = 0,074Volt ~ ° Volt, nilai VRldibuat tetap makategangan output akan tergantung dari

Nurdin, Rancang Bagun Alat Ukur Densitas Hasil Radiografi

perubahan LDR yang terkena eahayasehingga akan ada kesebandingan antaraeahaya yang masuk ke sensor dengantegangan keluaran.

ADC0804 dan PPI 8255IC konversi dari analog ke digital

(ADC) yang digunakan adalah ADC yangbanyak dijual dipasaran, yaitu ADC-0804dengan Resolusi Keluara 8 bit. Padaperaneangan sistem alat ukur densitas ini,semua rangkaian dibuat seringkas mungkindengan tujuan untuk meningkatkan kinerjaalat dan mempermudah pengoperasian alattersebut. Rangkaian sensor dan rangkaianADC dibuat dalam satu lembar PCB yangterpadu, kemudian rangkaian PCB tersebutdigabungkan dengan rangkaian antarmukaPPI-8255. Suplai tegangan sebesar Vee =5 V, untuk keperluan rangkaian sensor,rangkaian ADC dan rangkaian PPI-8255,diambilkan dari eatu daya komputer,sehingga seluruh rangkaian sistem alat ukurdensitas ini menyatu dalam satu kartuperangkat keras yang nantinya akanditempatkan di komputer melalui slot ISA.

PPI-8255 adalah chip yangdiraneang pemakaiannya pada sistemmikrokomputer intel. Chip ini digunakansebagai komponen port input/outputmultifungsi untuk menghubungkanperalatan-peralatan diluar sistem mikro-komputer ke sistem bus mikrokomputer.PPI-8255 mempunyai 24 pin 110 yangterbagi menjadi tiga port utama (Port A, B,dan C ), yang dikemas dalam bentuk IC 40pin. PPI-8255 memerlukan sumber daya +5volt sehingga kompatibel dengan keluargaTTL.

Perangkat LunakProgram perangkat lunak yang

digunakan adalah Laboratory VirtualInstruments Engineering Workbench ataudisingkat LabVIEW, Yaitu sebuahprogram perangkat lunak untuk analisis daninstrumentasi yang lengkap dan fleksibel,

15

Widyanuklida Vol.5 No.1, 2004,13-18

yang dikembangkan dan digunakan oleh Diagram alir pengujianNational Instrument (sebuah perusahaan yangbergerak dibidang perangkat keras danperangkat lunak). Gambar 4 adalah tampilanalat ukur dengan program LabView.

Kolom Kolom kode film

Kolom kodesensitivitas densitas

Gambar 4. Tampilan alat ukur densitas

Prinsip dasar penguiian alat ukurdensitas film hasil radiografi adalah denganmelakukan pengukuran densitas dari filmstandard (Step Wedge Film) produksiVictoreen, no. seri: SIN 100425 danmenggunakan sumber cahaya yang dapatdiatur (Viewer) di ruangan khusus dengantingkat cahaya yang rendah (remang-rernang)untuk menghindari gangguan dalampembacaan film.

Pelaksanaan pengujian dilakukansesuai diagram alir. Hasil pengujian alat ukurdensitas film hasil radiografi adalah berupadata pengukuran densitas pada tiap step darifilm step wedge dan pada tiap step dilakukan3 (tiga) kali pengukuran Hasil pengukuranselengkapnya disajikan pad~ tabel 2.

16

Hidupkan komputerHidupkan viewer

Ukur film stepwedge

Lakukan "Adjustment"(mengnolkan Probe)

Diukur densitas pad aLas,Material danPenny

- Hitung nilai variasi densitas- Simpulkan hasil pengukuran

Tabel2. Data pengujian alat ukurdensitas film hasil radiografi

Data PengukuranNo. Data

Data Data Data Data Standar1 2 3 Rerata

1. 0,27 0,31 0,27 0,28 0,06

2. 1,27 1,29 1,27 1,28 1,01

3. 2,49 2,49 2,35 2,44 2,014. 5,00 5,00 5,00 5,00 3,045. 5,00 5,00 5,00 5,00 4,07

Analisis Dan Pembahasan

Perhitungan ralat pengukuran:Data rerata pada step I .x= 0,28a = 0.0188 kesalahan = a/x = 6,60 %

Data rerata pada step 2. x = 1,28a = 0.0094 kesalahan = sstx. = 0,74 %

Data rerata pada step 3.x = 2,44a = 0.057 kesalahan = eb: = 0,23 %

Grafik PengujianAlat Ukur Oensitas Film Radiografi

3 4 5

Tingkat densitas/step

Grafik Data Standar

Gambar 5. dan 6. Grafik data standar dan grafikhasil pengujian alat ukur densitas film hasil radiografi,

Pada tahap meng-nol-kan alat ukur(adjustment), alat ini tidak dapat menunjukannilai nol, meskipun sumber cahaya dari alatbantu Viewer sudah dimaksimalkan, Alatukur densitas film hasil radiografi ini hanyamampu sampai nilai 0,27.Pengukuran pada step 4 dan 5 dari filmstandar step wedge menunjukkan nilaidensitas 5 (nilai maksimum), menurut datastandar, nilai densitas pada step 4 dan 5seharusnya adalah 3,04 dan 4,07 hal iniberarti rancangan alat ukur densitas film hasilradiografi yang dibuat belum dapat mengukur

Nurdin, Rancang 8agun Alat Ukur Densitas Hasil Radiografi

tingkat kehitaman pada step 4 dan 5 darifilm standard Step Wedge.

Data standar untuk mengkalibrasialat ukur densitas mempunyai persamaangaris lurus Y = 1,005X - 0,977 yang berupakurva linier dengan tingkat linieritas R2 =

0,9997, sedangkan data hasil pengujianmempunyai persamaan garis lurus Y =1,08X - 0,827 dengan tingkat linieritas R2= 0,9902. Dari kedua grafik tersebut dapatdilihat bahwa masih ada perbedaankemiringan (slope) yang cukup besar,sehingga kalau dibandingkan antara grafikhasil pengujian alat ukur densitas film hasilradiografi dengan grafik data stan darmempunyai kesalahan sebesar 7,46 %.

KesimpulanDari hasil perancangan dan pengujian

alat ukur densitas film hasil radiografidapat disimpulkan sebagai berikut:I. Telah dibuat perangkat keras dan

berupa alat ukur densitas film hasilradiografi.

2. Telah dilakukan pengujianmenggunakan film step wedge Dengantingkat kesalahan 7,46 %.

3. Alat ukur densitas film hasil radiografibelum dapat di-nol-kan dan baru dapatmengukur densitas sampai densitas2,44.

SaranDari hasil pembuatan alat ukur

densitas film hasil radiografi ini dapatpenulis sarankan sebagai berikut:

I. Untuk menghasilkan adjustment(pengaturan titik no I) dan linieritasalat ukur densitas film radiografiyang lebih baik, perlu dilakukanpenelitian lanjutan untuk mencarinilai komponen dan ukuran jendelaprobe.

2. Perlu modifikasi pada probe yaitudengan memasang tombol padaprobe untuk memudahkanpengambilan data pengukuran.

17

Daftar PustakaBishop, Robert H, Learning with

Lab VIEW, Addison WesleyLongman, Inc NasionalInstrumens, Texas, 1998.

Putra, Eko Agfianto, Teknik AntarMuka Komputer, konsepdan aplikasi, Graha Ilmu,Yogyakarta, 2002.

Rizal, Rizkiawan, Tutorial PerancanganHardware 2, Elek MediaKomputindo, Jakarta, 1997.

Sutadi, Dwi, 110 Bus and Mother Board,Andy Offset, Yogyakarta, 2002.

www.yoko@labelka , Aplikasiopamp741 sederhana, 2002.

~ Diktat Radiografi Level I, PusatPendidikan dan PelatihanBadan Tenaga Nuklir,Jakarta, 200 I.

~ Standard radiographic, AmericanSociety MaterialEngineering Section V,2001.

18

Widyanuklida Vol.5 No.1, 2004,13-18

Lampiran

SIN J00425 2 3 4 5

Gambar film step wedge