REALISASI RANCANGAN PENGUBAH RASIO-DIGITAL (ROC) Arief Rivai Pusat Standardisasi dan Penelitian Keselamatan Radiasi ABSTRAK Rancangan ROC telah direalisasikan pembuatanya. ROC yang tel-diri dari jenis ayunan linier (linear sweep) rang- kaian pembagi analog, pengubah waktu-digital CTOC) dan antar muka Cinterface) ke komputermikro PC9S00 menghasilkan rasio linggi pulsa dari duo. sinyal masukan analog Csinyal-sinyal numeratar dan.denominator) dalam bentuk digital. Sistem ini dapat juga digunakan sebagai suatu sistem pengubah analog- digital (ADC) komersi!. Kelelitian hasil bagi lebih baik dari 0,1 Yo skala penuh Cfull scale) dan ketidaklinearitasan- nya lebih kecil dari 0,05 % untuk rentang dinamik 1:10. ABSTRACT The design of the R~2 has been realized. The R~2 which includes a linear sweep type analog division circuit, a time to digit.al converter (TOC) and an interf'ace to microcomputer gives a ratio of pulse heigth of two analog input signals (numerat.or and denominator signals) in digital f'orm. The system can be used also as a cammersial .6.0<: system. The accuracy in the quotient is better than 0.1 % f'or the f'ull scal e. A non 1inearity 1ess than 0.05 ?.o;; over a dynami c range of 1:10 is obtained. I. PENDAHIJLUAN Pengindera-posisi pembagian muatan (charge division position sensing) sering diterapkan dalam beberapa instru- menlasi nuklir, khususnya dalam det.ektor sensitif'-posisi di mana bacaan informasi posisinya di tentuk an 01 eh metoda pem- b . (.1,2> ag~an-muatan. Suatu sislem pembagi analog atau digi- tal dibut.uhkan'untuk mendapatkan hasil bagi yang sebanding dengan posisi di mana proses 10nisas1 terjadi. Pembagi 10- garitmik mempunya1 keterbatasan stabi 1it.as yang disebabk an sensit1f'itas temperatur komponen-komponen logaritmiknya, walaupun penampilan rentang dina.miknya agak lebih baik. (3) 417
15
Embed
b digi-digilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Energi/Pros_PPNY_ 6... · sensit1f'itas temperatur komponen-komponen logaritmiknya, ... berikan ketepatan informasi pada posisi
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
REALISASI RANCANGAN PENGUBAH RASIO-DIGITAL (ROC)
Arief Rivai
Pusat Standardisasi dan Penelitian Keselamatan Radiasi
ABSTRAK
Rancangan ROC telah direalisasikan pembuatanya. ROCyang tel-diri dari jenis ayunan linier (linear sweep) rangkaian pembagi analog, pengubah waktu-digital CTOC) dan antarmuka Cinterface) ke komputermikro PC9S00 menghasilkan rasiolinggi pulsa dari duo. sinyal masukan analog Csinyal-sinyalnumeratar dan.denominator) dalam bentuk digital. Sistem inidapat juga digunakan sebagai suatu sistem pengubah analogdigital (ADC) komersi!. Kelelitian hasil bagi lebih baikdari 0,1 Yo skala penuh Cfull scale) dan ketidaklinearitasannya lebih kecil dari 0,05 % untuk rentang dinamik 1:10.
ABSTRACT
The design of the R~2 has been realized. The R~2 whichincludes a linear sweep type analog division circuit, a timeto digit.al converter (TOC) and an interf'ace to microcomputergives a ratio of pulse heigth of two analog input signals(numerat.or and denominator signals) in digital f'orm. Thesystem can be used also as a cammersial .6.0<: system. Theaccuracy in the quotient is better than 0.1 % f'or the f'ullscal e. A non 1inear ity 1ess than 0.05 ?.o;; over a dynami crange of 1:10 is obtained.
position sensing) sering diterapkan dalam beberapa instru-
menlasi nuklir, khususnya dalam det.ektor sensitif'-posisi di
mana bacaan infor masi posi sinya di tentuk an 01eh metoda pem-
b . (.1,2>ag~an-muatan. Suatu sislem pembagi analog atau digi-tal dibut.uhkan'untuk mendapatkan hasil bagi yang sebanding
dengan posisi di mana proses 10nisas1 terjadi. Pembagi 10-
garitmik mempunya1 keter batasan stabi 1it.as yang disebabk an
sensit1f'itas temperatur komponen-komponen logaritmiknya,
walaupun penampilan rentang dina.miknya agak lebih baik. (3)
417
418
Disampi ng i tu penul i s mengembangkan pencacah p,-oporsi 0nal sensitif-posisi CPSPC) unluk radiografi sina,-beta yangmembut uhk an al at bant u penguk ur an ber upa r angk ai an pembagi
analog atau pengubah rasio-digi tal (RDC), yang mampu mem
berikan ketepatan informasi pada posisi pembuangan-muatan didal am PSPC dengan melode pemba.gian-mualan. Rangk ai an pem-
bagi analog jenis fungsi pembuangan-mualan-linear hasil
rancangan Westphal\4~ mampu memberikan kelelitian lebih baikdari 0,1 Y, dan ketidaklinieritasan kurang dari 0,1 X skala
,~,penuh, sedangkan RD'''::hasil rancangan Matoba" yang berda-sar kan konsep-konsep Westphal mengkombi nasi kan suatu peng
ubah waklu-digi tal CTC."::)dan sistem pemrosesan data untukmendapatkan hasil bagi dalam bentuk digital. Juga dengan
semaki n mel uasnya penggr.lnaan si stern komputer dengan hargayang relatif murah memungkinkan operasi pembagian dapatdibentuk unluk data terdigitalisasi dengan memakai dua buahADC. Sebaliknya tel ah membuktikan bah vva operasi
pembagian dengan menggunakan dua 'buah AOC sangat mempe-
ngar uhi kel uar an hasi 1 bagi nya kar ena ti mbul nya kesal ahankesalahan yang disebabkan proses pengubahan analog-digi tal
jika diperlukan rentang dinamik yang lebih lebar untuk pulsamasukan.
Berdasarkan pertimbangan dan tujuan di alas, penulis
membuat ROC yang mengubah secara langsung rasio pulsa-pulsamasukan Cpulsa-pulsa n'..Imerator dan denominat-or) kebent-uk
bent-uk digit-al, yang t-erdiri dari suat-u rangkaian pembagi
analog, pengubah wakt-u-digit-al CTOC) dan antar muka Cint-erface) unt-uk pemrosesan data dar i dan ke komputermi kro PC9800. RD'''::ini dapat juga berfungsi sebagai suatu ADC12-bit
jenis Wilkinsong (linear S'l'leep) bila pulsa numerat-or
di umpankan ke masukan ADC dan pul sa denorni nat-or di umpankan
ke pembangkit arus konslan dari rangkaian pembuangan-muatan-1i ni er . Diperoleh hasil ketelitian yang lebih baik dari0,1 X skala penuh, dan ket.idaklinieritasannya kurang dari0,1 ~-'o untuk rentang dinamik 1:10.
419
I I, TEOR1
Sist_em ROC terdahulu terdiri dari suatu rangkaian pem
bagi analog TDC. suatu antar muka ke komputer dan sist.em
komputermikro 8-bit.. Gambar 1 menunjukkan diagram rangkaian
ROC yang dimodifikasi. Bagian rangkaian pembaginya serupa
dengan rancangan Westphal, di rnana prinsip operasi pem-
bagiannya ditunjukkan dalam gambar 2. Sepert.i terlihat. pada
gambar 2, pulsa-pu1sa nomerat.ol-dan denominat.or CV dan V )N DdiintegrasikaD dengan kenst.anta waktu C.R CC = C = C).
masukan pada suatu pewaktuan (timing) yang sesuai dengan
konst.ant.awaklu inlegrator, sinyal gerbang yang dilimbulkan
oleh rangkaian diskriminasi dan deteksi puneak (peak detee-
tor and discriminater) membuka saklar-saklar analog, Selama
selang waktu penahanan (holding t.ime), muatan yang sarna
dengan C .V dan C .V ditahan dalam kondensator-kondensatorN N D D
memori. Disebabkan masukan-masukan ked'.!aOPAMP pada hake-
katnya terhubung singkat maka muatan CN, VN yang lertahandalam kendensator numeralor membuang muatannya berupa arus
yang dilenlukan oleh resistor pembuangan muatan R dan te-
Waktu pada saat pembuangan berakhir di-gangan penahan V .Ddeteksi oleh sualu "zero-cross comparater", Lamanya waklu
pembuangan C=T) dalam kondensalor memori numerator dapat di
tuliskan sebagai berikut
T =C VN N-1-
C CV - cV )N N DV /R
DR CN (~: - c)
(1)
di mana c =R
o~ adalah konslanla yang berhubungan dengan arus
stasioner dan tidak tergantung dari amplitude
p'...!lsamasukan,
Jika ni1ai V dijaga kenslan, 1amanya waklu pembuangan TD ,adalah sebanding dengan V dan sistem in! menjadi ekivalenNdengan ADC seperl! disebulkan di atas.
Unt uk kebut- uhan r angk ai an TOC'::di pi 1i h f r ek uens i k10k dan
kanal (channel) sk a1 a penuh masi ng-masi ng sebesar 100 MHzdan 409B kana1, dengan waktu pengubahan maksimum (conversion
time) 32 J..ls unt.uk rasio 1:1, yang dit.entukan oleh kapasit-askondensator memori dan resistansi resislor pembuangan.
Sua t.u si nyal ger bang (si nyal ST.6.RT) yang di t-i mbul kanoleh rangkaian diskriminasi dan deleksi puncak mula-mula
mengalur saklar-saklar analog dari rangkaian penahan puncakCpeak -hol di ng) secara t-ersinkronisasi dengan pulsa-pulsaklok rangkaian Toe'::. Dengan waktu yang t-ersinkronisasi ini>penurunan 1i ni er i t.as di ferensi 0.1 yang disebabkan kesa1ahan
dal am di gi t-a1i sasi dapat di kurangi. Regi st-er mulai meng-
hi tung pu1sa-pLtl so. klok dengan si nyal START dan mengakhi r i-nya dengan sinya1 STOP.
sinyal LAM CInt-erruplSi nya1 STOP i ni juga menghasi 1kanLook At Me), yang di umpankan ke
komput-er unluk mengawali operasi pemindahan dat-a. Silo.
pemindahan data selesai maka sinyal TOK (Transfer OK) akan
422
dikirimkan oleh komputer untuk mereset register, sehingga
kondisi TDC BUSY dilepaskan dan sistem siap untuk pengubahan
ber ikutnya. Diagram waktu dari operasi pembagian ditunjuk-
kan dalam gambar 3.
VN(ADC) or
VO(ROC) ---
OISCRI.OUT I IPEAK STREACH.
OUT
ISTART flIOIV.BUSY J lTOC BUSY I i L. I II .V S!.H OUT V,i ~
N ~N_L_ ..• I,....- .. I
VOS&H OUT VO..l._._. ~ I iCOMP.OUT ~ i~ i ;----JSTOP ; ru
I iTRANSFER OK : L-JL
i I
Gambar 3. Diagram waktu operasi pembagian dalam ROC
Rangkaian antar muka yang dibuat tergantung pada kom-
puter yang digunakan unt~uk analisa data. Dalam hal ini,
suatu antar muka bus QJB yang dimodifikasi dari bus standar
CCP CCrate Control Port) dibuat untuk mengantarmukakan
antara pengubah (converter) dan komputermikro. Antarmuka
komputermikro i6-bit ini memindahkan data i2-bit dalam satu
kali bacaan.
Sistem pemrosesan data beker ja dengan dua cara, yai tu
cara penerimaan interupsi Cinterrupt acquisition) da.n cara
peragaan waktu-nyata Creal-time display). Oalam cara pene-
rimaan interupsi, penerimaan data merupakan prioritas utama.
423
Sinya1 LAM yang disebut sebagai sinyal-sinyal DEMANDO-2
dalam QIB Cdapat diseleksi oleh saklar-pendam 2) meng
interupsikan CPU komputermikro meialui salah sat.u port.-portINTO-2. Sinyal-sinyal INT yang berbeda dapat digunakan
untuk mengindent.ifikasikan ROC bi1a beberapa ROC dihubungkan
ke komputer. Dalam kondisi interupsi ini, CPU mengirimkan
sinyal kont.rol bit CA,..? dan sinyal-sinyal "crate-number"cc , C ,o J.
Si nyalC) yang di tentukan 01eh sakIar-pendam 1 dalam QIB.2
A mengendal i kan multi pIexer LS157 untuk komputeromi kro 8-bi t. 8ila ingin menerapkan jenis data 16-bit,
sinyal A harus dipertahankan pada tingkat 1:.inggi Chigholevel) . Sesudah sinyal "crate-number" ditentukan dan sinyal
READ dibangkitkan, penggerak jalur Cline driver LS240) ber
ubah dari keadaan terbuka (open) ke keadaan siap (ready)
sehingg.a antarmuka TOC mampu memindahkan data ke QIB, dan
CPU membaca do.to. dar i QIB Cbus CCP). Sesudah penerimaan
data selesai, CPU mengirim sinyal WRITE yang disebut sinyal
TOI< d.3.1am RD:, kemudi an sinyal ini mereset. pengubah. Dalam
cara peragaan waktu-nyata, sinyal LAM dalam bus data CD )1!:>
digunakan untuk memperagakan spektrum tanpa memperdulikan
data Cdalam bahasa mesin) dan memperagakan spektrum Cdalam
bahasa BASI C), komputer mi kr0 melanjutkan membaca D (da1amJ.:5
bahasa mesi n) .
data mulai beroperasi
bus data DJ.:5
Cstart) 1agi.
menjadi nol, penerimaan
CPU tidak membangkitkan
sinyal TOI< sebelum menyelesaikan peragaan spektrum. Dalam
penerimaan data kejadian-ganda (multi-event data acqui
sition) suatu sinyal yang ado. da1am bus data CDJ.4)digunakanunt.uk memisahkan data. Rangkaian antarmuka PC9801E mem
punyai sak1ar SW5 unt.uk memilih apakah penerimaan data
termasuk biasa at au kejadian-ganda. Dengan menggunakan
sinyal COMMON kita dapat meningkatkan sistem ROC ini menjadi
sistem komputermikro ganda
paralel.
unt.uk penerimaan data yang
424
III. TATA KERJA
Hampir semua komponen yang di gunak an da1 am pembua tan
sist.em ROC ini pada umumnya dapat ditemukan dipasaran bebas,
kecua1i penguat operasiona1 FET hibrida yang terdiri dariJ177, LH0032 dan LH0002. Untuk menghindarkan induksi sinya1sinya1 gangguan akibat persilangan kabel-kabel analog dandigital, seita akibat posisi pembumian (grounding) analog
dan di gi tal yang ber si 1ang.an maka bagi an -bagi an analog dan
digitalnya dipisabkan dalam setiap PCB dan dilempatkan da1amsebuah wadah yang dirancang unluk dapat dipasang pada sistemmodul CI'llM).
5i stem RD'': yang di bua l dapa l juga di gun.akan sebagai
sistem AOC, jadi uji pengukurannya dilakukan untuk keduacara operasi AOC dan RCC. Gambar 4a menunjukkan skema dia-
gram pengujian fluktuasi hasi'l bagi alat ROC yang dibuat,
di mana fluktuasinya dapat diuji dengan menggunakan pelem3.hdesibel CdB attenuator) yang mengubah-ubah rasio amplit.udokedua pulsa masukan enumerator dan denominator).
VHA TT EN UA TO~
PC9301
YM. RDC
GanIDar 4a. Skema diagram pengujian fluktuasi hasil bagi a1alP.DF
Gambar 4b menunjukkan skema diagram aplikasi ROC dalam uji
penelitian. Detektor yang digunakan adalah PSPC kawat-gandadengan panjang efektif 400 mm. Muat.an-muat.an dar i kedua