Pengujian liD 8255 Card untuk Peralatan Spektrometer, Difraktometer Neutron dan Sinar X (Eddy Santoso)

PENGUJIAN I/O 8255 CARD UNTUK PERALATAN

SPEKTROMETER, DIFRAKTOMETER NEUTRONDAN SINAR X

Eddy Santoso, Tri Hardi P. daD BharotoPuslitbang Iptek Bahan (p31B) -BATAN

Kawasan Puspiptek, Serpong, Tangerang 15314

ABSTRAK

PENGUJIAN 1'0 8255 CARD UNTUKPERALATAN SPEKTROMETER, DIFRAKTOMETERNEUTRON DANSINAR X. Telah dilakukan pengujian I/O 8255 Card ul)tuk diaplikasikan pada pengontrol: Spektrometer, Difraktometer neutrondan Sinar X. I/O 8255 Card yang di pasang pada komputer pribadi (PC), digunakan sebagai antarmuka (interface) antara peralatandengan PC. Sebagian port diprogram sebagai masukan untuk membaca sakelar pembatas, lainnya sebagai keluaran untuk menjalankanmotor langkah. Dua buah programmable counter masing-masing dipakai sebagai pencacah detektor monitor dan detektor utama.Antarmuka ini dapat menggerakkan lebih dari 8 motor langkah, dan kapasitas maksimum masing-masing pencacah adalah 65534cacahan. Hasil cacahan detektor utama dapat disimpan di lokasi memori tertentu pada PC. Makalah ini membahas metode,prinsip kerja dan pengujian antarmuka dengan PC. Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa I/O 8255 Card dapat dipakaisebagai antarmuka antara peralatan daD komputer PC dengan ketelitian yang cukup baik. Peralatan tersebut adalah spektrometerdan difraktometer neutron maupun sinar X.

Kala kunci : I/O 8255 card, antarmuka

ABSTRACT

APPLICATION OF THE I/O 8255 CARD FOR NEUTRON SPECTROMETER, NEUTRONDIFFRACTROMETERAND X RAY DIFRACTOMETER. The Card installed in Personal Computer (PC) has been used as an interface between PC andthe equipments of diffractometer or spectrometer. Some of the ports were programmed as input to read the limit switches and theothers as output, to drive the steper motors. Each of the programmable counters was used as a monitor counter and a maincounter. The interface can handle more than 8 motors, and the maximum capacity of both counters is 65534 counts. Result fromthe main counter was stored in a certain memory location on PC. Throughout this paper, the method, principle and test of theinterface are discussed. From this evaluation, we conclude that the I/O 8255 card can be used as an interface between PC and theequipment of the diffractometer or the spectrometer.

Key word: I/O 8255 card, interface

PENDAHULUAN

Peralatan Difraktometer daD Spektrometerneutron telah dipasang di Balai Spektrometri P3IB -

BATANsejaktahun 1991 melaluiproyekFaseIIIBATAN.Peralatan tersebut mempakan alat yang terkomputerisasidaD sistem kendalinya sangat canggih untuk ukuranpada masa itu [1]. Kecanggihan yang disediakan

memungkinkan operator dapat mengoperasikan tanpaperlu mengetahui cara kerja peralatan, daD isi sistemperalatan ini sulit untuk dikembangkan sesuai dengankeperluan penelitian yang kadang kala memerlukanperubahan-pembahan sistem kendali. Dalam perjalananwaktu gangguan-gangguan pada sistem kendali mulaimuncul.

Upaya pembenahan peralatan ini seringkalimenghadapi kesulitan menyangkut beberapa hal :1. Sistem operasi yang digunakan adalah AIX, dimana

sistem operasi ini tidak umurn digunakan. SOOangkanpernbahan sistem operasi tidak bisa dilakukan karenasistem kendalinya terpusat pada komputer dan tidakdisediakan manuallengkap dan rinci yang berkaitandengan sistem kendali

2. Setiap terjadi kerusakan komponen kendali,penggantian komponen tersebut hams dati merek,jenis, ripe, dan keluaran pada tahun yang sarna. Halini menyebabkan biaya daD ketergantungan yangtinggi, karena kesulitan mendapatkan suku cadangdaD selalu hams diimpor.

3. Langkah perbaikan selalu hams menyesuaikandengan kondisi ketika peralatan itu dibuat

Dengan kesulitan-kesulitan diatas daDperkembangan sistem kendali berbasis komputer saatini, maka perlu dilakukan pengujian pada I/O 8255 Card

297

Prosiding Pertemuan Ibniah Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Bahan 2002Serpong, 22 -23 Oktober 2002 ISSN 1411-2213

Gambar 1. Diagram blok 1/0 8255 Card

untuk diaplikasikan pacta peralatan tersebut diatas. Hasilpengujian ini dapat digunakan untuk menggantikanantarmuka yang lama, dan dikembangkan dengankomponen-komponen yang mudah didapat di pasaran,komputer versi teroaru, sistem operasi yang lebih umum(windows), serta harga yang lebih murah. Dengandemikian jika terjadi gangguan pacta sistem kendali yangdikembangkan ini maka akan mudah diatasi sendirisehingga terlepas daTi ketergantungan dengan pihak luar.

PERAKITAN ALAT DAN METODEPENGUJIAN

I/O 8255 Card adalah antarmuka input/outputyang dapat diprogram dengan PC atau PC/XT d.ln bahasayang digunakan pacta pengujian adalah Quick Basic.Card ini berisi; 48 I/O, 3 buah pencacah (16 bit) yang

terdiri daTi; rangkaian decoder, 2 buah IC 8255 dan IC8253 sepertipadaGambar 1 [2]. Switch 1-3untukmemilih

pencacah menggunakan internal clock atau externalclock.System Board Default:$1 BO: Port lA read/write buffer$IB6: Port 2C readlwrite buffer$IBl: Port IB read/write buffer$IB7: Port 2 control register (8255)$IB2: Port lCreadlwrite buffer$IB8: Counter 0 readlwrite buffer$IB3: Port 1 control register (8255)$IB9: Counter 1 read/write buffer$IB4: Port2A readlwrite buffer$IBA: Counter 2 readlwrite buffer$IB5: Port 2B read/write buffer$IBB: Counter 8253 control register

Gambar 2. Diagram hick Rangkaian Peralatan Difraktometer Paling Sederhana.

298

Pengujian 1108255 Card untuk Peralatan Spektrometer, Difraktometer Neutron dan Sinar X (Eddy Santoso)

Di dalam IC Programmable Interrupt 1imer (PIT)8253 ada 3 buah pencacah yang terpisah yaitu:Pencacah 0, pencacah 1 dan pencacah 2. Masing-masingpencacah dapat diprogram baik sebagai pencacah,pewaktu (timer) atau sebagai pembagi frekuensi sesuaidengan program yang di masukkan.

Dalam hal ini Pencacah 0 diprogram sebagaipembagi frekuensi [3-4]. Dengan menggunakan internalclock dari komputer yang frekuensinya 1,19 MHz,setelah dibagi maka didapat pulsa dengan frekuensi:t 25,5 Hz. Pulsa ini digunakan untuk masukan kepencacah 1.

Pencacah 1 diprogram sebagai pencacah pulsadari detektor monitor pada sistem preset count [5] dansebagai pencacah frekuensi dari keluaran pencacah 0pada sistem preset time. Pencacah 2 diprogram sebagaipencacah pulsa dari detektor utama dan .hasilcacahannya dapat dibaca.

IC Programmable Peripheral Interface (PPI)8255 mempunyai 3 portyaitu: Port A, port B dan port C,

masing-masing port mempunyai 8 jalur dan dapatdiprogrnm baik sebagai masukan atau keluaran. Beberapaport digunakan untuk membaca posisi dari sakelar lilnit(sebagai masukan) dan yang lainnya untukmenggerakkan motor langkah (sebagai keluaran). Satumotor membutuhkan 2-4 jalur tergantung dari sistem danrangkaian penggerak motor yang digunakan, sehingga1 port dapat menggerakkan 2 -4 motor. Diagram blok

rangkaian peralatan difraktometer yang paling sederhanadapat dilihat pada Gambar 2.

pacta 8 bit MSB pencacah yang berarti 256, maka akandidapat interval waktu :1:10 detik ( 256/25,5). Untukinterval waktu yang lebih lama dapat dilakukan denganmengisi nilai yang lebih besar pacta MSB pencacah I.Interval waktu ill berkisar dari beberapa detik sampaipuluhan menit yang digunakan untuk pewaktu ( timer)

pencacah2.Pacta preset count, pencacah I diisi dengan nilai

tertentu (harga prese t) dan mencacah pulsa dari detektormonitor. Interval waktu dari mulai sampai berhentimencacah ditentukan oleh harga preset yang diisikanpacta pencacah I dan frekuensi pulsa yang masuk. Olehkarena itu sistem preset count umumnya digunakanapabila sumber berkas neutron atau sinar X tidak stabil.

Pengujian Pencacah Monitor (Pencacah 1)

Dalam pengujian ini pencacah Idigunakansebagai preset time. Dengan memprogram pencacah Isebagai counter dan mengisi nilai yang bervariasi pacta8 bit MSB pencacah I dan masing-masing diulang 3 kalikemudian dirata -ratakan, maka didapatkan basil sepertipacta Tabell dan diolah ke dalam bentuk grafik menjadikurva seperti pacta Gambar 3.

Dari kurva pacta Gambar 3 dapat dilihat bahwawaktu preset yang dicapai pacta nilai MSB yang berbeda-beda menunjukkan basil yang linier seperti yangdiharapkan. Untuk preset count tidak dilakukanpengujian karena interval waktunya sudah barang tentu

BASIL DAN PEMBAHASAN

Pencacah 1 maupun 2 adalah pencacah menumn(count down Counter) 16 bit. Dengan memprogrampencacah 1 sebagai pencacah 16 bit dan mengisi suatuharga tertentu padanya serta menggunakan frekuensitertentu sebagai masukannya, maka akan didapat suatuinterval waktu dari mulai sampai berhenti mencacah daninterval ini biasa disebut preset time. Apabila frekuensimasukan yang dipakai adalah 25,5 Hz dan mengisi nilai0 pacta 8 bit LSB serta nilai 1 desimal (00000001 biller)

Gambar 3. Kurva antara waktu preset (preset time)vs nilai pada MSB.

Tabell. Waktu yang dicapai dalam herbagai harga pada 8 bit MSB.

299

Prosiding Pertemuan lbniah Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Bahan 2002Serpong, 22 -23 Oktober 2002 ISSN 1411-2213

Tabel 2. Cacahan dalam fungsi waktu dan kesalahannya

No CACAHAN [satuRn] KESALAHAN [satuan]

IIOmenit I~menit , 30m~t , 4Omeni~_1 IOmenit I 20menit I 30menit I 4Omenit

~3~

, 30735 I 46092-!6i453 +1

+1

0

+1-I

+1-2

0

+1

+1

+1

+1

.1

0

.1

+1

:":j0

+1

.1

2

+1

.1

0.1

.2

+1

0.1

+\

0

.1

.1

0

+2.1

0.2

.1

0

15375

15374

1537513573

15375

153721537415375

15375

3073S I 4609S I 614S2

I

30~;146093_L614S2

30734-r 46094 -1~S3--.~

30733 ! 46093 ! 61455

I

3073~ I 460~2 I 614~2

_30732 I 4609S 614S3

614S1614S2

614S3

614S3

}0734 I 46094

130m

I 4609330733 I 46095

2

3

4S

67

89

10

Rata-rata 1'374 I 3!!734 I 4609!

akan berubah-ubah sesuai dengan sumber berkas yangmasuk ke pencacah 1.

Pengujian diulang dengan waktu yang berbeda 10, 20,30 dan 40 menit. Hasilnya dapat dilihat seperti padaTabel2 dan diolah ke dalam bentuk grafik menjadi kurvaseperti pada Gambar 4 dan Gambar 5.

Dari basil pengujian dapat diketahui kesalahancacahan daTi pencacah 2 adalah :t2 dan tidak berubahuntuk waktu pencacahan yang berbeda-beda sehinggakesalahan ini dapat dikatakan sangat kecil untuk waktupencacahan yang lama, oleh karena itu kesalahan inidapat diabaikan.

Pengujian Motor Langkah

Pengujian dilakukan dengan menggunakanmotor langkah standar (4 gulungan) yang dipasang padagoniometer dengan skala 20 tiap putaran dan dengansistemmotor 1,8 o/step danO,9 o/step. 4jalur dariPort Adiprogram sebagai keluaran dan masing-masing jalurdiatur membentuk logika 0 dan 1 sesuai kebutuhan untukmemutar motor langkah melalui rangkaian driver.

Motor langkah dijalankan masing-masing 3 kalidan dicatat basil pembacaannya pada goniometer.

Pengujian diulang denganjumlah langkah yang berbedadan basil pengujian dapat dilihat seperti pada Tabel 3.

Pengujian Pencacah Utama (Pencacah 2)

Untuk pengujian pencacah 2, pencacah 1diprogram sebagai pewaktu (preset time) danpencacah 2 sebagai counter. Karena pencacah ini adalahcount down counter maka isi daTi pencacah tersebuttidak dapat dibaca secara langsung tetapi hamsmenggunakan cara khusus, yaitu dengan membaca dataawal dan akhir cacahan. Hasi1 cacahannya dihitung daTiharga data awal dikurangi dengan harga data akhir.Apabi1a harga data akhir lebih besar daTi data awal makaharga data awa1 ditambah dengan 65536 (256x255).Pengujian dilakukan dengan menggunakan frekuensimasukan.t 25,5 Hz. Pencacah 2 dicacah 10 kali kemudiandirata-ratakan dengan menggunakan Rumus:

-t XiX = /-1

n

Sedangkan kesalahan dihitung dengan cara:

II = Xi -X

300

Pengujian I/O 8255 Card untuk Peralatan Spektrometer, Difraktometer Neutron dan Sinar X (Eddy Santoso)

"""'

t f E1f3.-10menltl --20menJtl 30 meRIt

30000 --.0 meRit

10000

,Pengulengan

Gambar 5. Kurva Preset Time pen~acah monitor dengan waktu pengulangan berbeda

Baik dengan motor sistem 1,8 a/step maupun0,9 a/step, hasi1 pengujian gerakan motor langkahnenunjukkan tidak adanya kesalahan ataupenyimpangan.

[4]. ?\I1ICROCOMPUTERSYDICOM, 8255 Program-mable Peripheral Interface, (1985) 35-47.KURNIADI.S DKK, Pembuatan HubunganLangsung Difraktometer Neutron Dengan IBM PCXT, Proceeding Seminar I/., Abad Reaktor NuklirMengabdi IImu Pengetahuan dan Teknologi,Bandung 16-17 Oktober (1989) 262-266.

[5].

KESIMPULAN

TANYAJAWAB

Achmad Hindasyah, P3 IB -BAT AN

Pel1anyaan1. Bagaimana cara menentukan kesalahan pengukuran

cacahan

Dari basil pengujian dapat disimpulkan bahwa:1. Gerakan (putaran) motor pada goniometer sangat

tepat.2. Kedua pencacah cukup linier dan kesalahannya

sangat kecil dan dapat diabaikan.3. I/O 8255 card ini dapat digunakan untuk mengontrol

(mengendalikan) spektrometer dan difraktometerneutron maupun sinal X.

Jawaban1. Cacahandilakukan 10 kali kemudian dirata-ratakan,

kesalahan dihitung dengan (pengukuran) pertama-(dikurangi) dengan cacahan rata-rata

DAFTARPUSTAKA

[1].

[2]. Alan Maulana, P3IB-BATANPertanyaan1. Jenis komputer apa saja yang bisa dipakai untuk

mengoperasikan 1/08255 card.

ANONIMOUS, FCDrrD (PM-I02) OperationManual (Hardware), RigakuCo, Tokyo, (1991).ANONIMOUS, Instruction Manual 8255 I/O In-terface Card for Personal Computer, 1-3.lAEA, Interfacing Experiment 20, 162-186 andExperiment 21, (1987) 171-177

[3).

301

7 8 s

Prosiding Pertemuan Ilmiah I1mu Pengetahuan dan Teknologi Bahan 2002Serpong, 22 -23 Oktober 2002 ISSN 1411-2213

Jawaban ,1. 8255 I/O card dapat dipasang pada PC yang

sederhana (PC 286) sampai PC Penthium 3. UntukPenthium 4 keatas tidak dapat dipakai karena paralelsloknya berbeda

Rjswal- P3ffi BAT ANPertanyaanI. Apa yang dimaksud dengan diagram blok2. Perbedaan PC dengan contrater .

3. Apa yang dimaksud dengan timitter timing

1. Diagram blok dijelaskan 8255 dan 8253 sudah satuBoard

2. PC lebih mudah operasionalnya dan harganyacukup murah (pC286,386) bisa dipakai

3. Limit Switch dibaca melalui part B dan dibandingkandengan suatu barga, bila berbeda berarti switchbelum tercapai dan bila sarna maka berarti swi tch

sudah tercapai

302