Rancang Bangun Single Channel Analyzer (SCA) Dan Counter Dengan Antamuka Devasys USB Pada Perangkat Renograf

PADA PERANGKAT RENOGRAF

SKRIPSI

MARISA MARPAUNG 100801072

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2014

RANCANG BANGUN SINGLE CHANNEL ANALYZER (SCA)

DAN COUNTER DENGAN ANTARMUKA DEVASYS USB

PADA PERANGKAT RENOGRAF

SKRIPSI

Diajukan untuk Melengkapi Tugas dan Memenuhi Syarat Mencapai Gelar Sarjana Sains

MARISA MARPAUNG 100801072

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

PERSETUJUAN

Judul : Rancang Bangun Single Channel Analyzer (SCA) Dan Counter Dengan Antamuka Devasys USB Pada Perangkat Renograf Kategori : Skripsi

Nama : Marisa Marpaung

Nim : 100801072

Program studi : Sarjana (S1) Fisika Departemen : Fisika

Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) Universitas Sumatera Utara

Disetujui di Medan, 26 Agustus 2014

Disetujui Oleh

Departemen Fisika FMIPA USU

Ketua Pembimbing

Dr.Marhaposan Situmorang Dr.Bisman Perangin-angin,M.Eng.Sc NIP. 195310301980031003 NIP.195609181985031002

LEMBAR PENGESAHAN

RANCANG BANGUN SINGLE CHANNEL ANALYZER (SCA) DAN

COUNTER DENGAN ANTARMUKA DEVASYS USB PADA PERANGKAT RENOGRAF

Oleh Marisa Marpaung

NIM. 100801072

Telah disetujui dan disahkan oleh: Pusat Rekayasa Fasilitas Nuklir

(PRFN-BATAN)

Ka. Bid. Instrumentasi

Ir. Atang Susila, M.Eng.

NIP. 19640902 198703 1 002

Pembimbing

Joko Sumanto, S.T.

NIP. 19620909 198303 1 009

Serpong, Mei 2014

Mengetahui, Kepala PRFN

Ir. Ferly Hermana, M.M.

PERNYATAAN

RANCANG BANGUN SCA DAN COUNTER DENGAN ANTARMUKA DEVASYS USB PADA PERANGKAT RENOGRAF

SKRIPSI

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan disuatu perguruan tinggi dan sepengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Medan, 26 Agustus 2014

MARISA MARPAUNG 100801072

PENGHARGAAN

Segala Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas berkat , kasih karunia dan penyertaanNya yang selalu menyertai penulis dalam

melaksanakan studi hingga menyelesaikan penulisa Skripsi ini, yang berjudul “

Rancang Bangun Single Channel Analyzer (SCA) dan Counter dengan

Antarmuka Devasys USB pada Perangkat Renograf”. Sebagai salah satu syarat

untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada jurusan Fisika S-1.

Penulis menyadari bahwasannya penyelesaian skripsi ini tidak lepas dari berbagai pihak yang telah memberikan bantuan, dukungan, bimbingan, dan arahannya sehingga laporan ini dapat diselesaikan sebagaimana mestinya dan tepat waktu. Oleh karena itu, penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada :

1. Bapak Dr.Bisman Perangin – Angin, M.Eng,Sc selaku dosen pembimbing yang telah meluangkan waktunya untuk membimbing , mengarahkan dan memberikan kepercayaan kepada penulis dalam penyelesaian Skripsi ini 2. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua departemen Fisika, dan

Drs.Syahrul Humaidi, M.Sc selaku Sekretaris Departemen Fisika FMIPA USU, Kak tini, Ka Yuspa dan Bg Jo selaku staf Departemen Fisika yang telah membantu penulis dalam urusan administrasi.

3. Bapak Ir. Ferly Hermana, M.M selaku Kepala Pusat Rekayasa Fasilitas Nuklir yang telah memberikan izin kepada penulis untuk melakukan penelitian di PRFN BATAN

4. Bapak Ir. Atang Susila, M.Eng selaku Kepala Bidang Instrumentasi . 5. Bapak Joko Sumanto, ST selaku pembimbing penulis yang telah

meluangkan waktu untuk membimbing , mengarahkan, mengajari, memotivasi dan memberi kepercayaan kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini .

6. Seluruh Staf dan Karyawan Bidang Instrumentasi Pusat Rekayasa Fasilitas Nuklir-BATAN.

7. Terimakasih juga kepada kedua orang tuaku tercinta, kepada Bapakku D. Marpaung dan Ibuku A.Panjaitan yang selalu memberikan doa restu, dukungan dan semangat bagi penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. 8. Kepada kakak dan abangku Demak Marpaung, Mawar Marpaung,

Marnatal Marpaung , Benny Marpaung, Ronal Marpaung, Ramlan Marpaung , Friady Marpaung dan semua keluarga yang selalu memberikan dukungan baik dari segi waktu maupun materi serta buat doa yang tulus kepada penulis untuk menyelesaikan skripsi ini.

9. Kepada Erik Bermanto Simbolon yang selalu memberikan penulis semangat disaat penulis mengeluh, selalu memberika doa kepada penulis. 10. Kepada Namboruku yang telah memberikan tempat berteduh dan bantuan

selama pelaksanaan penelitian.

11. Semua rekan – rekan dan sahabat ku Rahelita Br. Sidebang, Elfida Sitorus, Gr.L Simbolon dan semua anak Fisika USU 2010 yang selalu memberikan semangat.

12. Teman – teman seperjuangan Riady A.P Sitanggang, Samuel Hutauruk, Kartika dan Gideon yang melakukan penelitian di PRFN – BATAN yang selalu memberikan waktu ,dukungan dan doa selama pelaksanaan penelitian.

13. Semua pihak yang telah membantu penulis dalam pelaksanaan dan kelancaran penelitian ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi kesempurnaan skripsi ini. Akhir kata, semoga tulisan ini bermanfaat.Terimakasih.

Medan, 26 Agustus 2014

Marisa Marpaung 100801072

RANCANG BANGUN SINGLE CHANNEL ANALYZER (SCA) DAN

COUNTER DENGAN ANTARMUKA DEVASYS USB PADA PERANGKAT RENOGRAF

ABSTRAK

Telah dilakukan rancang bangun SCA dan Counterdengan antarmuka devasys USB pada perangkat renograf. Modul ini digunakan untuk mensuport perangkat renograf. Pada alat renograf memerlukan modul pencacah 2 x 24 bit dan pengatur jendela energi isotop. Pencacah tersebut digunakan untuk memantau banyaknya pulsa ginjal kiri dan ginjal kanan secara urodinamik.Untuk pengatur jendela energi isotop digunakan modul DAC 8 bit tipe DT-I/O I2C ADDA Ver 2.0. Dalam penggunaannya modul tersebut dilengkapi dengan antar muka USB tipe Devasys USB_I2C I/O. Fasilitas yang dapat digunakan adalah port-A 8 bit sebagai jalur baca data, port-C 4 bit untuk dekoder alamat dan kontrol. Jalur port tersebut digunakan sebagai jalur masukan dan keluaran I/O modul pencacah 2 x 24 bit. Sedangkan jalur komunikasi I2C digunakan untuk konversi digital to analog – DAC dari modul DAC tipe DT-I/O I2C ADDA Ver 2.0. Pengujian dilakukan dengan membandingkan pencacah standar scaler 721 Mech Tronics. Hasil pengujian menunjukkan bahwa modul pencacah yang dibuat dapat digunakan pada renograf. Dan dari hasil pengujian rancang SCA yang telah dibuat menunjukkan bahwa modul yang dibuat dapat digunakan untuk memilih isotop yang dikehendaki melalui SCA.

DESIGN TO BUILD THE SINGLE CHANNEL ANALYZER (SCA) AND COUNTER WITH A DEVASYS USB INTERFACE ON THE RENOGRAF

ABSTRACT

It has been designed SCA and counter with a devasys USB interface on the renograf. This module is used to support the renograf . In renograf tool module requires 2 x 24 -bit counter and window regulator of energy isotopes . The counters is used to monitor the number of pulses of the left kidney and the right kidney in urodynamic . For energy window regulator isotopes used 8 -bit DAC module of type DT - I / O I2C ADDA Ver 2.0 . In use the module is equipped with a USB interface type Devasys USB_I2C I / O. Facilities that can be used is the 8-bit port - A as the data read path , port - C 4 bits for the address decoder and control . Strip the port is used as input and output lines I / O module 2 x 24 -bit counter . While the I2C communication lines used for digital to analog conversion - DAC DAC module type DT - I / O I2C ADDA Ver 2.0 . Results obtained in the form of USB -based modules counters 2x24bit . Testing is done by comparing the standard counter scaler 721 Mech Tronics . And the design of the SCA test results have been made show that the modules created can be used to select the desired isotope through the SCA.

DAFTAR ISI

Halaman Persetujuan

i

Lembar Pengesahan ii

Pernyataan iii

Penghargaan iv

Abstrak vii

Daftar Isi ix

Daftar Tabel xii

Daftar Gambar xiii

Daftar lampiran xiv

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Perumusan Masalah 2

1.3 Batasan Masalah 2

1.4 Tujuan Penelitian 3

1.5 Manfaat Penelitian 3

1.6 Metodologi Penelitian 3

1.7SistematikaPenulisan 4

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sistem Ginjal 5

2.1.1 Fungsi Ginjal 7

2.2 Renograf 8

2.2.1 Prinsip Kerja Renograf 9

2.2.2 Kurva Renograf 10

2.2.3 Pola – Pola Renograf 12

2.2.4 Teknik Pemeriksaan 12

2.2.5 Perkembangan Renograf 14

2.3 Spektrometri Gamma 16

2.4 Digital To analog Converter (DAC) 19

2.5 Single Channel Analyzer (SCA) 19

2.6 Counter 19

2.7 Ms.Visual Basic 6.0 21

BAB 3 PERANCANGAN SISTEM

3.1 Rancangan SCA 22

3.2Rancangan dual counter 24 bit berbasis USB pada alat renograf 23

3.3 Pengujian 26

3.3.1 Pengujian Digital To Analog DAC 8 Bit ADDA

3.3.1.1 Pengujian Jendela Energi (E)

Digital ToAnalog DAC 8 \Bit ADDA Melalui

Antarmuka Devasys USB_I2C I/O 27

3.3.1.2 Pengujian Tinggi Pulsa (∆E) Digital To Analog DAC 8 Bit ADDA Melalui

Antarmuka Devasys USB_I2C I/O 28

3.3.2 Pengujian SCA 29

3.3.3 PengujianCountermelaluiAntarmukaSerial USB 29

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1Pengujian Alat 34

4.1.1 Hasil Pengujian DAC 34

4.1.1.1 Pengujian Tegangan Digital To Analog DAC 8 Bit ADDA Melalui Antar Muka

Devasys USB I2C I/O 34

4.1.1.2 Pengujian Jendela Energi ∆E Digital To Analog DAC 8 Bit ADDA Melalui

Antarmuka Devasys USB I2C I/O 36

4.1.2 Hasil Pengujian SCA 38

4.1.3 Hasil Pengujian Counter 43

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan 46

5.2 Saran 46

DAFTAR PUSTAKA 47

DAFTAR TABEL

Nomor Judul Halaman

Tabel

Tabel 2.1 Hasil inovasi dan Perkembangan Renograf 14 Tabel 4.1 Pengujian Energi (E)digital to analog DAC 8 bit 35

ADDA melalui antarmuka I2C I/O USB

Tabel 4.2 Pengujian Jendela Energi (∆E) digital to analog DAC 8

bit ADDA melalui antarmuka I2C I/O USB 37 Tabel 4.3. Keadaan Keluaran Flip – flop pada SCA 40

Tabel 4.4 Kebenaran gerbang NOR pada SCA 41

Tabel 4.5 Hasil Pengujian SCA 43

DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul Halaman

Gambar

Gambar 2.1 Bagian – bagian Ginjal 6

Gambar 2.2 Blok diagram Pemeriksaan Fungsi Ginjal Renograf USB 10

Gambar 2.3 Teknik Pemerikasaan Ginjal Dengan

Menggunakan Renograf 11

Gambar 2.4 Kurva Renograf 12

Gambar 2.5 Tipikal pola – pola Renograf 13

Gambar 2.6 Blok Diagram Spektrometri Gamma Perangkat Renograf 17

Gambar 2.7 Visual Basic 6.0 22

Gambar 3.1 Blok Diagram Rancangan Sistem 24

Gambar 3.2 Blok Diagram SCA 25

Gambar 3.3 Blok Diagram Pencacah 24 bit dan Antar mukanya 28 Gambar 3.4 Blok Diagram Modul SCA dan modul Counter serta

Antar Mukanya Berbasis devasys USB_I2C I/O

yang akan Diuji pada Perangkat Renograf 30 Gambar 3.5 Set Uji Konversi Digital To Analog DenganKomunikasi

Data USB 31

Gambar 3.6 Uji Rancangan Modul Counter Renograf 32 Gambar 4.1 Grafik Pengujian Energi (E) Digital To Analog DAC 8

Bit ADDA Melalui Antarmuka Devasys USB I2C I/O 36 Gambar 4.2 Grafik Pengujian Jendela Energi ∆E Digital To Analog

DAC 8 Bit ADDA Melalui Antarmuka

Devasys USB I2C I/O 38

Gambar 4.3 Blok Rangkaian Diskriminator 39

Gambar 4.4 Timing Diskriminator 39

Gambar 4.5 Blok Rangkaian one shot untuk waktu tunda 40

Gambar 4.6 Timing Diagram SCA 42

Gambar 4.7 Pengujian Counter Kiri 44

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Judul Halaman

Lampiran

Lampiran 1 Program Visual Basic ke PC 48

Lampiran 2 Dokumentasi Alat dan Pengujian 67

Lampiran 3 Data Hasil Pengujian 72

Lampiran 4 Data Sheet 87

RANCANG BANGUN SINGLE CHANNEL ANALYZER (SCA) DAN

COUNTER DENGAN ANTARMUKA DEVASYS USB PADA PERANGKAT RENOGRAF

ABSTRAK

Telah dilakukan rancang bangun SCA dan Counterdengan antarmuka devasys USB pada perangkat renograf. Modul ini digunakan untuk mensuport perangkat renograf. Pada alat renograf memerlukan modul pencacah 2 x 24 bit dan pengatur jendela energi isotop. Pencacah tersebut digunakan untuk memantau banyaknya pulsa ginjal kiri dan ginjal kanan secara urodinamik.Untuk pengatur jendela energi isotop digunakan modul DAC 8 bit tipe DT-I/O I2C ADDA Ver 2.0. Dalam penggunaannya modul tersebut dilengkapi dengan antar muka USB tipe Devasys USB_I2C I/O. Fasilitas yang dapat digunakan adalah port-A 8 bit sebagai jalur baca data, port-C 4 bit untuk dekoder alamat dan kontrol. Jalur port tersebut digunakan sebagai jalur masukan dan keluaran I/O modul pencacah 2 x 24 bit. Sedangkan jalur komunikasi I2C digunakan untuk konversi digital to analog – DAC dari modul DAC tipe DT-I/O I2C ADDA Ver 2.0. Pengujian dilakukan dengan membandingkan pencacah standar scaler 721 Mech Tronics. Hasil pengujian menunjukkan bahwa modul pencacah yang dibuat dapat digunakan pada renograf. Dan dari hasil pengujian rancang SCA yang telah dibuat menunjukkan bahwa modul yang dibuat dapat digunakan untuk memilih isotop yang dikehendaki melalui SCA.

DESIGN TO BUILD THE SINGLE CHANNEL ANALYZER (SCA) AND COUNTER WITH A DEVASYS USB INTERFACE ON THE RENOGRAF

ABSTRACT

It has been designed SCA and counter with a devasys USB interface on the renograf. This module is used to support the renograf . In renograf tool module requires 2 x 24 -bit counter and window regulator of energy isotopes . The counters is used to monitor the number of pulses of the left kidney and the right kidney in urodynamic . For energy window regulator isotopes used 8 -bit DAC module of type DT - I / O I2C ADDA Ver 2.0 . In use the module is equipped with a USB interface type Devasys USB_I2C I / O. Facilities that can be used is the 8-bit port - A as the data read path , port - C 4 bits for the address decoder and control . Strip the port is used as input and output lines I / O module 2 x 24 -bit counter . While the I2C communication lines used for digital to analog conversion - DAC DAC module type DT - I / O I2C ADDA Ver 2.0 . Results obtained in the form of USB -based modules counters 2x24bit . Testing is done by comparing the standard counter scaler 721 Mech Tronics . And the design of the SCA test results have been made show that the modules created can be used to select the desired isotope through the SCA.

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Renograf merupakan alat diagnostik di bidang kedokteran untuk mengetahui fungsi ginjal pasien baik kiri maupun kanan secara individual. Renograf tersebut dapat digunakan sebagai sarana deteksi dini atau pemantauan hasil pengobatan. Hal ini diperlukan agar penurunan fungsi ginjal diketahui secara dini dan dapat diatasi sebelum menjadi kronis dengan pengobatan yang tepat.

Metode renografi ini menggunakan prinsip kerja yang sederhana yaitu memonitor dari luar tubuh distribusi kedatangan, sekresi, dan ekskresi radiofarmaka pada ke dua ginjal pasien sesaat setelah injeksi intravena. Hasil pemeriksaan berupa kurva renogram dan perhitungan tertentu yang mengindikasikan fungsi ginjal pasien secara langsung, akurat baik ginjal kanan maupun ginjal kiri.

Perangkat renograf dikembangkan seiring dengan perkembangan teknologi komputer. BATAN telah mengembangkan perangkat renograf IR1.A, renograf IR1.B yang berbasis Add_OnCard dengan komputer PC Pentium II dan III . Di era komputer PC pentium IV telah dikembangkan perangkat renograf IR2 dengan komunikasi data standar Universal Serial Bus (USB). Perangkat lunak dengan operating sistem windowsXp yang mudah dioperasikan (user friendly).Dengan perkembangan elektronika dan penguasaan teknologi komputer saat ini, Badan Tenaga Nuklir Nasional telah berhasil mengembangkan perangkat renograf berbasis komputer personal (PC). Saat ini penambahan perangkat ke komputer melalui ISA bus sulit dilakukan, karena slot ISA tidak lagi disediakan pada komputer baru. Hal ini menyebabkan peralatan nuklir berbasis Add_On Card ISA yang telah dikembangkan tidak dapat dioperasikan pada komputer baru. Salah satu cara mengatasi hal tersebut adalah dengan melakukan perubahan modul yang

dipergunakan ke arah komunikasi serial USB. Untuk itu diperlukan antar muka dengan komunikasi serial USB dalam rangka pengembangan renograf.

Pada kegiatan ini akan dilakukan perancanganSingle Channel Analyzser (SCA) dan Counter dengan antarmuka devasys USB_I2C I/O yang digunakan pada perangkat renograf. Selanjutnya dilakukan pengujian terhadap modul SCA dan modul counter yang telah dibuat. Hal ini dilakukan untuk mengetahui unjuk kerja modul counter dalam menghitung jumlah cacah distribusi isotop di dalam ginjal dan mengetahui linearitas konversi DAC pengatur jendela energi. Pengujian dilakukan dengan cara membandingkan dengan alat counter DC 503A Universal Counter/Timer dari Mech-Tronics, sesuai spesifikasi renograf. Untuk dapat dioperasikan, modul tersebut memerlukan antar muka USB dari modul tipe devasys USB_I2C I/O.

1.2 Perumusan Masalah

Dari uraian latar belakang di atas, maka perumusan masalahnya adalah sebagai berikut :

1. Bagaimana cara merancang modul SCA pada perangkat renograf ? 2. Bagaimana merancang counter pada perangkat renograf ?

3. Bagaimana antarmuka USB ke PC melalui modul tipe devasys USB_I2C I/O pada perangkat renograf?

4. Bagaimana cara menguji modulDAC, SCAserta counterpada perangkat renograf?

1.3 Batasan Masalah

Untuk menghindari adanya pembahasan di luar materi dalam mengerjakan peneelitian ini, maka batasan masalah dalam rancang bangun modifikasi perangkat renograf terdiri dari :

1. Pada kegiatan ini hanya membahas tentang SCA dan Counter dengan Antarmuka Devasys USB ke PC pada perangkat renograf

3. Pengujian dilakukan dengan cara membandingkan dengan alat counter DC 503A Universal Counter/Timer dari Mech-Tronics, sesuai spesifikasi renograf.

4. Untuk komunikasi antarmuka SCA dan counterke PC digunakan modul antarmuka devasys USB_I2C I/O.

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan dilakukan penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Merancang modul SCA dan modul counter pada perangkat renograf sehingga hasil cacah/counter dapat ditampilkan ke PC.

2. Menguji modul Digital to Analog-DAC, SCA dan counter yang dibuat.

1.5 Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat baik untuk penulis sendiri, mahasiswa, institusi, perekayasa, ataupun masyarakat pengguna pada umumnya.

1. Bagi penulis bermanfaat sebagai penerapan ilmu yang telah di dapat selama perkuliahan yang berhubungan dengan manfaat nuklir pada kehidupan sehari – hari.

2. Bagi institusi pendidikan maupun masyarakat pengguna diharapkan hasil penelitian ini bisa digunakan sebagai refrensi untuk melakukan penelitian berikutnya ataupun untuk bahan pembelajaran.

3. Bagi perekayasa diharapkan hasil rancangan bangun ini dapat diaplikasikan pada peralatan dibidang kedokteran nuklir.

1.6 Metodologi Penelitian

Pada pembuatan skripsi ini digunakan metode studi literatur, konsultasi dengan pembimbing, perancangan sistem, dan pengujian terhadap rancangan yang telah dibuat.

1.7 Sistematika Penulisan

Adapun sistematika dalam penulisan skripsi ini mencakup beberapa bab dan subbab seperti dijelaskan di bawah ini :

BAB 1 Pendahuluan

Pada bab ini diuraikan tentang judul, latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan dan sasaran serta sistematika pembahasan dari tugas akhir ini sendiri.

BAB 2 Tinjauan Pustaka

Pada bab ini diuraikan mengenai teori-teori yang mendukung dalam pelaksanaan serta penyelesaian tugas akhir untuk pengambilan data , analisa data serta pembahasan.

BAB 3 Metodologi Percobaan

Dalam bab ini dijelaskan tentang perancangan alat yaitu diagram blok rangkaian, dan tiap cara kerja setiap rangkaian.

BAB 4 Hasil dan Analisis

Dalam bab ini membahas tentang pengujian alat dan juga analisa tgas akhir yang telah dibuat.

BAB 5 Penutup

Dari tahapan-tahapan tersebut diatas maka pada bab ini berisikan tentang

kesimpulan dan saran-saran yang dikemukakan berdasarkan pada saat penelitian.

Daftar Pustaka

Berisi referensi-referensi yang telah digunakan selama pembuatan Tugas Akhir ini sebagai acuan yang mendukung.

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sistem Ginjal

Ginjal berbentuk seperti kacang merah dengan panjang 10-12 cm dan tebal 3,5-5 cm, terletak di ruang belakang selaput perut tubuh (retroperitonium) sebelah atas. Ginjal kanan terletak lebih ke bawah dibandingkan ginjal kiri. Ginjal dibungkus oleh simpai jaringan fibrosa yang tipis. Pada sisi medial terdapat cekungan, dikenal sebagai hilus, yang merupakan tempat keluar masuk pembuluh darah dan keluarnya ureter. Bagian ureter atas melebar dan mengisi hilus ginjal, dikenal sebagai piala ginjal (pelvis renalis). Pelvis renalis akan terbagi lagi menjadi mangkuk besar dan kecil yang disebut kaliks mayor (2 buah) dan kaliks minor (8-12 buah). Setiap kaliks minor meliputi tonjolan jaringan ginjal berbentuk kerucut yang disebut papila ginjal. Pada potongan vertikal ginjal tampak bahwa tiap papila merupakan puncak daerah piramid yang meluas dari hilus menuju ke kapsula. Pada papila ini bermuara 10-25 buah duktus koligens. Satu piramid dengan bagian korteks yang melingkupinya dianggap sebagai satu lobus ginjal. Secara histologi ginjal terbungkus dalam kapsul atau simpai jaringan lemak dan simpai jaringan ikat kolagen. Organ ini terdiri atas bagian korteks dan medula yang satu sama lain tidak dibatasi oleh jaringan pembatas khusus, ada bagian medula yang masuk ke korteks dan ada bagian korteks yang masuk ke medula.

Ginjal terdiri dari 3 bagian utama yaitu korteks, medula, dan pelvis. Ketiga bagian itu sangat penting bagi ginjal. Jika salah satu bagian ginjal dibelah, maka kita akan dapat melihat lebih dalam lagi bagian-bagian ginjal. Berikut adalah gambar ginjal beserta bagian-bagiannya:

Gambar 2.1. Bagian – bagian Ginjal

Bagian ginjal yang dicetak tebal adalah bagian utama dalam ginjal. Berikut adalah penjelasan bagian-bagian di dalam ginjal:

1. Ginjal terletak di bagian perut. Gambar ginjal di atas adalah ginjal kiri yang telah dibelah.

2. Calyces adalah suatu penampung berbentuk cangkir dimana urin terkumpul sebelum mencapai kandung kemih melalui ureter.

3. Pelvis adalah tempat bermuaranya tubulus yaitu tempat penampungan urin sementara yang akan dialirkan menuju kandung kemih melalui ureter dan dikeluarkan dari tubuh melalui uretra.

4. Medula terdiri atas beberapa badan berbentuk kerucut (piramida). Di sini terdapat lengkung henle yang menghubungkan tubulus kontortus proksimal dan tubulus kontortus distal.

5. Korteks di dalamnya terdapat jutaan nefron yang terdiri dari badan malphigi. Badan malphigi tersusun atas glomerulus yang diselubungi kapsula Bowman dan tubulus(saluran) yang terdiri dari tubulus kontortus proksimal, tubulus kontortus distal, dan tubulus kolektivus.

6. Ureter adalah suatu saluran muskuler berbentuk silinder yang menghantarkan urin dari ginjal menuju kandung kemih.

7. Vena ginjal adalah pembuluh balik yang berfungsi untuk membawa darah keluar dari ginjal menuju vena cava inferior kemudian kembali ke jantung. Arteri ginjal adalah pembuluh nadi yang berfungsi untuk membawa darah

ke dalam ginjal untuk disaring di glomerulus. (http://hedisasrawan.blogspot.com/2013/03/bagian-bagian-ginjal.html)

2.1.1 Fungsi Ginjal

Ada beberapa fungsi ginjal yaitu :

1. Pengaturan keseimbangan volume dan komposisi cairan tubuh yang meliputi pengaturan volume darah dan pengaturan konsentrasi ion- ion unsur K, Na, Mg, Ca dan lain sebagainya. Kegagalan ginjal dalam mengatur keseimbangan volume komposisi cairan tubuh, akan menunjukkan indikasi penyakit kegagalan ginjal menahun ataukegagalan mendadak.

2. Pengaturan keseimbangan asam dan basa meliputi pengaturan konsentrasi ion H dalam cairan ektraseluler tubuh. Kegagalan ginjal dalam mengatur keseimbangan asam akan mengakibatkan koma untuk penderita yang cairannya bersifat basa.

Pengaturan tekanan darah, pengaturan tekanan dalam tubuh, tidak hanya dilakukan oleh ginjal saja tetapi juga oleh syaraf dan hormon sebagai pengatur tekanan darah jangka pendek dan pengaturan secara mekanis yaitu dengan pergeseran cairan kapiler dan vaskuler stres relaxtion sebagai pengatur jangka menengah, sedangkan ginjal sendiri sebagai pengatur tekanan jangka panjang. Kegagalan ginjal dalam mengatur tekanan darah, menunjukkan indikasi kerusakan nefron atau menunjukkan perubahan koefisien filtrasi glomerolus. Indikasi/penyakit tersebut adalah sebagian dari indikasi/penyakit ginjal yang disebabkan kegagalan fungsi ginjal.(Djuningran dan Jumari, 2007).

Penyebab penyakit gagal ginjal di sebabkan oleh berbagai macam penyakit yang mendasari. Gangguan atau kondisi yang menyebabkan kerusakan ginjal seperti : obstuksi, infeksi, keganasan, peradangan , kelainan bentuk, menelan racun, suplai darah yang berkurang ke ginjal penyebab meliputi : hipertensi, diabetes yang merusak ginjal dari waktu ke waktu, kanker ginjal. penyalah gunaan obat, over dosis obat – obatan, alkohol, dan rokok.Awalnya ciri – ciri penyakit ginjal sangatlah halus, sehingga penyakit ginjal kronis sering tidak mereka sadari

jika mereka telah mengidapnya. Untuk penyakit ginjal kronis ini bisa berlangsung selama bertahun – tahun. Gagal ginjal terminal merupakan penyakit ginjal yang terparah. Ciri – ciri orang yang terkena penyakit ginjal adalah seperti contoh,

1. Mual dan muntah

2. Terjadinya pembengkakan pada kaki dan mata 3. Terasa nyeri dan sakit pada saat kencing 4. Demam tinggi

5. Sering mengeluhkan rasa sakit pada pinggang 6. Terkadang kencing di sertai darah

7. Sering bangun di tengah tidur nyenyak hanya untuk kencing 8. Perubahan warna struktur air seni

2.2 Renograf

Penggunaan radioisotop dalam ilmukedokteran telah berkembang dengan pesat.Radioisotop digunakan di dunia kedokteranuntuk melakukan diagnosis dan terapi suatupenyakit. Salah satu alat yang berfungsi sebagaisarana diagnosis adalah renograf.( Wiranto Budi Santosa, 2009).

Dengan menggunakan renograf, kelainan fungsi ginjal dapat dideteksi sejak dini. Ginjal dalam tubuh manusia memiliki fungsi untuk membuang sampah metabolisme dan racun dalam darah yang kemudian dikeluarkan dari tubuh dalam bentuk urine. Penurunan fungsi ginjal dapat mengakibatkan penimbunan racun sampah metabolisme dalam tubuh. Penderita baru mengetahui penyakitnya ketika sudah dalam stadium lanjut, sehingga harus cuci darah. Dengan adanya peralatan renograf ini maka hal tersebut bisa dihindari karena peralatan tersebut bisa mendeteksi secara dini.

2.2.1 Prinsip Kerja Renograf

Cara kerja alat ini relatif sederhana yaitu dengan memasukkan radioisotop Iodium (I- 131) atau Technicium (Tc-99m) pada tubuh manusia dengan jalan disuntikkan. Hasil diagnosis akan terbaca melalui grafik berbentuk kurva yang

tampil dilayar monitor komputer. Penggunaan radioisotop yang dipergunakan dalam bidang kedokteran nuklir, perlu diperhatikan dosis pemakaian yang tepat agar tidak berdampak buruk bagi pasien. Batasan dosis yang diberikan ke pasien diatur dalam SK. Ka. BAPETEN No: 01/Ka- BAPETEN/V-99. Peraturan ini mengatur maksimum dosis radiasi yang diizinkan atau Nilai Batas Dosis (NBD) untuk pekerja radiasi dan masyarakat umum. Dalam peraturan ini, Nilai Batas Dosis yang diizinkan adalah:

1. Nilai Batas Dosis bagi pekerja radiasi untuk seluruh tubuh 50 mSv per tahun.

2. Nilai Batas Dosis untuk anggota masyarakat umum untuk seluruh tubuh 5 mSv per tahun. Dalam hal penyinaran lokal yaitu hanya bagian-bagian khusus dari tubuh, dosis rata-rata dalam tiap organ atau jaringan yang terkena harus tidak lebih dari 50 mSv.

Pada dasarnya metoda diagnosis renograf adalah memonitor kedatangan, sekresi, ekskresi dari radio isotop pada ginjal sesaat setelah injeksi intravena. Pemonitoran dari luar tubuh ini dimungkinkan karena isotop yang digunakan mengandung isotop yang memancarkan radiasi gamma. Hasil pengukuran adalah berupa kurva renogram. Radioisotop yang digunakan dalam pemeriksaan ginjal adalah I-131 atau Tc-99m yang dimasukkan dalam tubuh manusia kemudian dideteksi dengan menggunakan detektor. Detektor yang digunakan sebagai probes adalah jenis detektor Scintilasi NaI(Tl). Dosis internal dari sumber pemancar sinar-γ yang mengendap dalam jaringan memiliki jangkauan sinar-γ jauh lebih panjang dibandingkan dengan ukuran organ tempat dimana zat radio aktif pemancar

sinar-γ itu terikat. Dengan demikian, hanya sebagian kecil dari energi sinar-γ yang terserap oleh organ atau jaringan lainnya di sekitar organ tersebut.

Proses pendeteksian ginjal dengan renograf terbilang singkat, hanya membutuhkan waktu sekitar 30 menit saja. Setelah pasien disuntikan dengan radioisotop ke pembuluh darah pasien. Kemudian ditunggu selama lima menit agar radioisotop mengalir sampai ke kedua ginjal. Digunakan radioisotop yang berumur pendek seperti Technisium (Tc-99m) dengan waktu paruh hanya enam jam. Bisa juga dengan Iodium (I-131 Hippuran) dengan waktu paruh delapan hari. Waktu paruh menunjukkan masa peluruhan zat radioaktif.

Dalam posisi duduk atau tiduran mula-mula detektor kanan diarahkan pada ginjal kanan dan detektor kiri diarahkan pada ginjal kiri pasien. Isotop yang masuk pada ginjal kanan dan ginjal kiri akan memancarkan radiasi gamma. Detektor yang menangkap radiasi mengeluarkan pulsa listrik. Jumlah pulsa per satuan waktu yang dikeluarkan detektor sebanding dengan intensitas radiasi gamma yang mengenai detektor. Pulsa yang keluar dari detektor akan diolah oleh bagian spektrometer baik kanan maupun kiri, sehingga dapat dicacah. Hasil pencacahan kemudian dikirim ke komputer melalui komunikasi USB, selanjutnya diproses oleh komputer dalam bentuk data grafik maupun data numerik, sehingga hasilnya dapat dianalisis oleh dokter. Data tersebut dapat disimpan dalam hard disk maupun floppy disk dan dapat dicetak oleh printer kapan saja dikehendaki. Radioisotop di dalam tubuh akan meluruh lebih cepat karena terbuang melalui urine. Pasien tidak perlu berpuasa, hanya perlu mengosongkan kantung kemih dengan cara buang air kecil.

Gambar 2.2. Blok diagram Pemeriksaan Fungsi Ginjal Renograf USB Hasil pemantauan detektor yang dipasang tepat pada area posisi ginjal berupa pulsa listrik, dimana jumlah pulsa per satuan waktu berbanding lurus dengan intensitas dari radiasi perunut. Dalam uji aplikasi klinis dengan menggunakan dua buah detektor yang ditempelkan pada posisi punggung daerah ginjal.(Djuningran dan Jumari, 2007 ;Joko dan Wiranto, 2008).

Gambar 2.3. Pemeriksaan Ginjal Pasien Dengan Menggunakan Renograf

2.2.2 Kurva Renograf

Renograf bekerja berdasarkan pancaran sinar radioaktif yang dapat ditangkap oleh detektor. Sedangkan perunut yang dimasukkan adalah I-131 Hippuran pemancar gamma, yang akan masuk kedalam ginjal. Distribusi perjalanan radioisotop di dalam ginjal dipantau secara urodynamic dengan detektor NaI(Tl). Hasil pemantauan diproses oleh unit spektrometri gamma, yang kemudian disajikan dalam bentuk grafik antara cacah persatuan waktu dengan lama pengamatan disebut renogram. Berdasarkan renogram akan memberikan informasi tentang keadaan fungsi ginjal meliputi respon vasculer, kapasitas uptake dan kemampuan mengeluarkan perunut. Ada beberapa pola bentuk renograf yang berkaitan dengan kelainan fungsi ginjal yang dipergunakan sebagai acuan dalam dianogsa. Berikut adalah beberapa pola bentuk renograf yaitu seperti Gambar 2.2 dibawah :

Gambar 2.4. Kurva Renograf

Kurva renograf terlihat seperti pada Gambar 2.4. dibawah dapat dibagi menjadi tiga bagian yaitu :

Fase I, berlangsung sangat cepat sekali yaitu hanya sekitar 30 detik, terjadinya setelah perunut radioisotop disuntikkan ke dalam pembuh darah. Fase pertama merupakan kenaikan yang sangat cepat segera sete1ah penginjeksian radiofarmaka secara intravenous. Hal ini merefleksikan kecepatan penyuntikan dan pasokan vascular menuju ginjal.

Fase II, menggambarkan kapasitas pengambilan bahan perunut oleh ginjal (sistem nefron) akan terjadi proses sekresi tubuler dan filtrasi glomerular. Bentuk dan panjang kurva pada bagian ini tergantung dari beberapa faktor termasuk laju pasokan, efisiensi ekstraksi, transit intraluminal, dan ekskresi. Bagian kurva yang menanjak melambangkan perioda saat radiofarmaka semakin banyak diekstraksi oleh ginjal dari sirkulasi darah, sementara itu belum ada bagian yang keluar dari ginjal. Jika tidak ada aktivitas yang diekskresi, misalnya karena proses penyumbatan, fase

kedua ini akan "terus" menanjak. Pada ginjal yang normal, kurva mencapai puncak dalam waktu 2 - 5 menit. Pada saat kurva mencapai puncak, isotop mulai ke1uar dari daerah renal. Titik ini menandakan awal fase ketiga. Pada titik ini pula isotop mulai memasuki kandung kemih (bladder). Pencapaian puncak kurva dapat diperlambat oleh beberapa keadaan seperti proses penyumbatan yang menghalangi ekskresi tracer, renal artery stenoid, rendahnya laju alir urine, atau penyakit parenchymal. Kondisi ini juga dapat mempengaruhi kemiringan (slope) fase II dan fase III

Fase III, menggambarkan proses ekskresi atau pembuangan (eliminasi) perunut radioisotop dari ginjal. Laju dan bentuk kurva dari fase III ini mencerminkan keadaan fungsional segmen ekskresi dari ginjal mulai dari pelvis renalis sampai dengan ureter. Dalam analisis kurva renogram, dilakukan dengan melihat beberapa ciri atau parameter meliputi : Kemiringan (Slope) dari setiap fase, Waktu paruh dari kurva naik maupun turun, Perbandingan (Ratio) dari level laju pencacahan.

2.2.3 Pola – Pola Renograf

2.2.5 Perkembangan Renograf

Perkembangan Renograf yang telah di temukan oleh para peneliti di BATAN sangatlah cepat. Berbagai tipe renograf telah berhasil dibuat dan dikembangkan.Salah satu alasan dikembangkan renograf adalah mahalnya deteksi fungsi ginjal menggunakan gamma kamera. Selain itu dosis isotop yang digunakan renograf lebih rendah sehingga relatif aman. Keakuratan data dari hasil kinerja renograf lewat kurva renogram tidak kalah bila dibandingkan dengan gamma kamera, walaupun tidak dapat memberikan hasil berupa citra.

Tabel 2.1 merupakan rincian dari hasil inovasi dan perkembangan perangkat renograf yang telah dilakukan oleh BATAN, hasil inovasi tersebut terdiri dari 3 bagian, yaitu mekanik, elektronik, dan perangkat lunak.

Tabel 2.1. Hasil inovasi dan Perkembangan Renograf

Tipe Bagian

Mekanik Elektronik Perangkat lunak

Sebelum IR2

Kursi

Sistem deteksi

melekat pada kursi

Modul elektronik

diletakkan pada konsul besar

Komputer XT/286/386 Antamuka ISA

Sistem operasi DOS

Perangat lunak

operasi Reno

Sebelum IR2

Kursi

Sistem deteksi melekat pada kursi

Modul elektronik

berupa card dalam komputer

Komputer 486,

pentium I dan II Antarmuka ISA

Sistem operasi

windows versi 98 Perangkat lunak operasi: Reno 98, Reno 2000, Reno 2003

IR2

Tempat tidur (krngka C)

Kursi reeclyning

Sistem deteksi

terpasang pada

penyangga, detektor terpisah dari kursi

Modul elektonik

diletakkan pada konsul tipis terpisah

Komputer pentium IV Antarmuka USB

Sistem operasi

widows XP

Perangkat lunak operasi: Reno XP-USB

IR3

Tempat tidur

(kerangka 4 kaki) Kursi

Sistem deteksi

tepasang pada

penyangga, detektor terpisah dari kursi

Seperti pada IR2

dengan modifikasi: Pengaturan pemilihan

window energi yang lebih akurat

Sistem operasi

windows XP

Perangkat lunak operasi: Reno XP-USB

Modifikasi

-Tata letak windows -Perbesaran font -Parameter output

efficiency

IR8 Tempat tidur (kerangka

4 kaki) Kursi

Dimensi kolimator

yang optimal dan

terstandarisasi

Seperti pada IR3, dengan modifikasi:

Kalibrasi dosis Penyesuaian

pengkabelan pre-amp dengan komponen

Sistem operasi

windows XP dan vista

Perangkat lunak operasi: Reno XP-USB & Reno Vista-USB

Modifikasi -Tata letak window

-Kalibrasi dosis

(Estimasi dosis)

Perangkat renograf dengan menggunakan probe yang terkolimasi mulai digunakan sejak tahun 1960-an. BATAN telah mengembangkan perangkat renograf sebelum IR2 yang berbasis Add-on Card. Sedangkan di era komputer PC pentium IV telah dikembangkan perangkat renograf dengan komunikasi data USB yang digunakan pada renograf tipe IR2, IR3 dan IR8 dengan inovasi yang semakin berkembang baik pada bagian mekanik, elektronik, maupun perangkat lunak sehingga semakin mudah dalam hal pengoperasian dan inovasi tersebut dilakukan dengan mengikuti perkembangan teknologi yang semakin maju. Saat ini BATAN mengembangkan perangkat renograf dengan menambah inovasi pada perangkat renograf tersebut terutama pada bagian perangkat lunak dengan menambahkan estimasi dosis yang berfungsi agar dalam hal pengukuran dosis radiofarmaka yang akan diinjeksikan ke dalam tubuh lebih akurat.

2.3 Spektrometri Gamma

Sistem spektroskopi gamma berfungsi untuk menganalisis sumber radiasi gamma atau isotop dengan mengukur distribusi energinya dan aktivitasnya. Dimana energinya sebanding dengan tinggi pulsa dan aktivitasnya sebanding dengan intensitas pulsa jika dilihat dengan osiloskop. Di dalam sistem tersebut diperlukan rangkaian pengkondisi sinyal agar dapat diproses dengan penganalisis kanal tunggal-SCA. (Arya Wardana, 2004 ; Bairi. B.R, 1994 ; JokoSumanto, 1989).

Sedangkan jika dilihat spektrumnya dengan SCA maupun MCA, maka energinya sebanding dengan nomor kanal dan aktivitasnya sebanding dengan jumlah laju cacahnya. Sistem ini banyak digunakan sebagai komponen utama untuk memilih isotop dan mengetahui distribusinya dalam organ tubuh tertentu pada instrumentasi nuklir bidang kedokteran. Sedangkan di industri digunakan untuk otomatisasi dan quality control dalam suatu proses produksi. Di dalam sistem tersebut, sinyal keluaran dari detektor masih sangat rendah yang bercampur noise sehingga diperlukan rangkaian pengkondisi sinyal agar dapat diproses dengan penganalisis kanal tunggal-SCA maupun penganalisis multi kanal-MCA.

Di bidang industri, sistem ini digunakan pada perangkat spectral core gamma logger untuk menentukan potensi kandungan minyak. Diharapkan modul ini dapat berfungsi baik, sehingga dapat digunakan untuk mensupport sistem spektroskopi pada peralatan kedokteran maupun industri. Modul ini dirancang menggunakan rangkaian amplifier dengan Pole Zero Cancellation- P/Z dengan keluaran pulsa berbentuk semi Gaussian, rangkaian SCA yang dibentuk dari dua buah diskriminator dan rangkaian antikoinsidence. Sistem spektroskopi gamma berfungsi untuk menganalisis sumber radiasi gamma atau isotop dengan mengukur distribusi energinya dan aktivitasnya. Sistem ini banyak digunakan sebagai komponen utama pencacah nuklir pada instrumentasi nuklir bidang kedokteran maupun industri. Di dalam sistem tersebut diperlukan rangkaian pengkondisi sinyal agar dapat diproses dengan penganalisis kanal tunggal-SCA.

Untuk memeriksa radiasi gamma pada renograf dibutuhkan alat yang disebut spektrometeri gamma yang terdiri dari detektor sintilasi NaI(Tl),

rangkaian elektronika penunjang berupa sumber tegangan tinggi (HV), sumber tegangan rendah (LV), pengkondisi sinyal (penguat awal (pre-amplifier), penguat (amplifier), counter/timer dan penganalisa saluran tunggal (Single Chanel Analyzer/SCA). Dari blok diagram perangkat renograf pada Gambar 2.6. dapat dijelaskan sebagai berikut :

Gambar 2.6. Blok Diagram Spektrometri Gamma Perangkat Renograf HV (High Voltage)

High Voltage atau tegangan tinggi dihubungkan dengan detektor memberikan tegangan kerja detektor yaitu diantara 0-1500 Vol dc.

LV (Low Voltage)

Low Voltage atau tegangan rendah digunakan untuk mengaktifkan modul-modul elektronik yang menggunakan tegangan rendah (-12V, 0V, +12V, +5V). Detektor

Detektor sebagai elemen yang merubah sinyal radiasi menjadi sinyal listrik. Dalam penelitian ini dipakai detektor NaI(Tl) sebagai pendeteksi radiasi gamma.

Pre Amplifier

Pre Amplifier adalah sebagai penguat awal pulsa yang mempunyai voltage sensitive (sensitifitas tegangan) pulsa detektor dan mempunyai sensitifitas

terhadap perubahan tegangan. Penguat awal memberikan penguatan pada pulsa keluaran dari detektor.

Amplifier

Amplifier memberikan penguatan linier dari bentukan pulsa yang dihasilkan oleh pre amplifier (penguat awal) agar dapat memberikan bentuk pulsa yang lebih sempurna.

SCA (Single Chanel Analyzer)

SCA adalah suatu sistem penganalisa bentuk pulsa agar dengan bentuk pulsa tersebut dapat diketahui dengan menggambarkan distribusi jumlah cacah untuk tiap tinggi pulsa tertentu. SCA dapat memisahkan urutan pulsa yang datang dengan mengabaikan tinggi pulsa, untuk dihitung dengan cacahan perbandingan intensitas suatu sumber radiasi. SCA juga mempunyai keunggulan dapat mengetahui saat radiasi datang ke detektor.

Counter/Timer

Counter adalah peralatan yang digunakan untuk mencacah jumlah pulsa yang memasukinya. Selang waktu pencacahan dapat dilakukan secara manual atau secara otomatis menggunakan timer.

Interface

Interface (antarmuka) berfungsi sebagai pengolah data dari intensitas radiasi SCA menjadi informasi hasil cacahan yang kemudian data tersebut dikirim ke komputer .

Komputer

Komputer sebagai perangkat otomatis penampil dan pengolah data. Secara elektronis memberikan hasil pengolahan data yang akurat dan teliti sesuai yang diinstruksikan, biasanya terdiri dari unit pemasukan, unit keluaran, unit penyimpanan serta unit pengontrolan. Data pada komputer dapat ditampilkan secara grafis.

Printer

Printer digunakan sebagai piranti pencetak data dan grafik hasil pemantauan distribusi aktivitas isotop didalam ginjal.

2.4 Digital to Analog Convertion (DAC)

Digital to Analog Convertion(DAC ) adalah perangkat atau rangkaian elektronika yang berfungsi untuk mengubah suatu isyarat digital (kode-kode biner) menjadi isyarat analog (tegangan analog) sesuai harga dari isyarat digital tersebut. Digital to Analog Convertion(DAC ) dapat dibangun menggunakan penguat penjumlah inverting dari sebuah operasional amplifier (Op-Amp) yang diberikan sinyal input berupa data logika digital (0 dan 1).

2.5 Single Channel Analyzer (SCA)

Pada dasarnya Singgle Channel Analyzer -SCA merupakan filter dimana akan memblokir pulsa yang puncak pulsanya diluar area jendela energi - ∆E dan meneruskan pulsa yang puncak pulsanya masuk dalam area jendela energi -∆E menjadi pulsa TTL standar 5 volt. (J.PAHOR,1997).

SCA merupakan salah satu perlengkapan elektronika nuklir yang sangat penting yang berfungsi sebagai penganalisa tinggi pulsa yang berasal dari detektor nuklir. SCA menghasilkan tinggi tegangan yang sebading dengan radiasi yang masuk pada detektor. Tinggi pulsa dapat memberikan informasi energi radiasi nuklir. SCA juga adalah bagian utama pada sistem spkeroskopi alfa, beta maupun gamma. Hanya pulsa dengan ketinggian pulsa tertentu saja yang kemudian akan diteruskan ke pencacah (counter). Penganalisa kanal tunggal ini terdiri dari rangkaian diskriminator dan rangkaian anti koinsiden. Rangkaian diskriminator dibentuk dari dua buah komparator untuk memberi batas bawah dan batas atas yang disebut jendela energi.

2.6 Counter

Counter atau pencacah adalah suatu rangkaian kombinasional gerbang-gerbang logika yang dapat menghitung banyaknya pulsa atau counter yang masuk.Rangkaian pencacah merupakan untai flip-flop yang disusun secara seri.Setiap flip-flop meawakili setiap bit output hasil pencacahan. Pertama kita

harus menentukan dulu jenis pencacah yang akan kita buat. Pencacah itu sendiri dibedakan menjadi 2 jenis, yaitu:

1. Pencacah Sinkron, adalah pencacah yang flip-flopnya bekerja secara bersamaan. Semua flip-flop dalam pencacah ini mendapatkan pulsa counter yang sama (dari satu sumber) secara bersamaan. Karena semua flip-flop bekerja secara bersamaan, sehingga pencacah ini bekerja lebih cepat (delay-nya kecil).

2. Pencacah Asinkron, adalah pencacah yang flip-flopnya yang bekerja secara bergantian, maksudnya adalah flip-flop akan aktif dari LSB menuju MSB. Flip-flop paling kiri (LSB) akan mendapatkan pulsa counter pertama kali kemudian flip-flop di sebelah kanannya mendapatkan counter dari flip-flop di sebelah kirinya.

Pada perangkat renograf terdapat modul Counter yang menerapkan metode perhitungan jumlah pulsa yang dihasilkan oleh detektor per satuan waktu tertentu. Pulsa yang dihasilkan oleh detektor sebelumnya diolah oleh pengolah sinyal spektrometer gamma dengan saluran kanal tunggal - SCA, kemudian hasil pengolahan sinyal tersebut diteruskan untuk dicacah melaui suatu gerbang counter. Modul counter ini menerapkan metodeperhitungan jumlah pulsa yang dihasilkan oleh detektor dalam satu-satuan waktu tertentu.Pulsa yang dihasilkan oleh detektor sebelumnya diolah oleh pengolah sinyal (SCA),kemudian hasil pengolahan sinyal tersebut diteruskan untuk dicacah melaui suatu gerbang(gate) yang menggunakan IC 7400. Proses pencacahan hanya terjadi selama gerbang dalamkeadaan terbuka, interval waktu bagi gerbang tersebut ditentukan oleh perangkat lunakpada PC.Komponen utama modul ini adalah IC CD4040. Modul Counter terdiri dari clock masukan satu buah, bit control dua buah untuk mengatur nomor Counter dan pemilihan Byte,port Data 8 bit, serta catu daya. Komponen utama modul ini adalah IC CD4040 sebagai counter ( 8 bit) dan IC 74244sebagai gerbang data, data yang akan dibaca dikirim melalui Port A pada Terminal USB (Universal Serial Bus). Proses pembacaan data dilakukan dengan pemilihan Chipselect (Cs)oleh suatu decoder (lC74138) melalui Port C (PCO, PC I, PC2, PC3).

Pada kegiatan ini akan dibuat modul counter 2 x 24 bit dengan teknologi komunikasi data melalui port USB, dan pengatur Jendela energi pada Saluran Kanal Tunggal – SCA dengan jalur I2C I/O.Peningkatan kapasitas ke 24 bit ini dimaksudkan bahwa modul counter yang dibuat dapat digunakan untuk keperluan lain yang membutuhkan kapasitas lebih dari 16 bit. Port USB hingga saat ini masih merupakan perlengkapan standar dari sebuah komputer. Bahkan komputer laptop/notebook pun diberi fasilitas komunikasi data serial USB. Hal ini memberi keuntungan lain bagi modul jenis ini. Dengan dikembangkannya renograf yang berbasis USB, sehingga dapat dihubungkan ke komputer laptop/notebook maka peralatan ini menjadi praktis dan mudah perawatannya.

2.7 Ms.Visual Basic6.0

MS-Visual Basic 6.0 adalah bahasapemrograman yang bekerja dalam lingkup MSWindows.MS-Visual Basic 6.0 memanfaatkankemampuan MS-Windows secara optimal.Kemampuannya dapat dipakai untukmerancang program aplikasi lainnya berbasis MS-Windows.

Kata“Visual” menunjukkan cara yang digunakanuntuk membuat graphical user interface (GUI). Dengan cara ini anda tidak lagi menuliskan instruksi pemrograman dalamkode-kode baris, tetapi secara mudah user dapat melakukan drag dan drop objek-objekyang akan anda gunakan. Jika ingin menggunakan fasilitas program drawing,misalnya paint, secara efektif dapatmenggunakan interfacenya.Kata basic merupakan bagianbahasa basic (beginners all-purpose symbolic instruction code), yaitu sebuahbahasa pemrograman yang dalamsejarahnya sudah banyak digunakan oleh para programmer untuk menyusun aplikasi.Visual Basic dikembangkan dari bahasapemrograman basic dan sekarang berisibanyak statement, fungsi, dan keyword, yang beberapa diantaranya terhubung ke windowsGUI.(Retna, Prasetia, 2004).

Visual Basic terdiri atas 6 jendela penting : 1. Bagian Main Window

2. Bagian Form Window 3. Bagian Toolbox

4. Bagian Properties 5. Bagian Form Layout 6. Bagian Window Project

Gambar 2.7 dibawah ini menunjukkantampilan halaman muka dari program Visual Basic 6.0.

Gambar 2.7. Tampilan Visual Basic 6.0

Pembuatan program aplikasi menggunakan Visual Basic dilakukan denganmembuat tampilan aplikasi pada form, kemudian diberi script program di dalam

komponen-komponen yang diperlukan. Form disusun oleh komponen-komponen yang berada di [Toolbox], dan setiap komponen yang dipakai harus diaturpropertinya lewat jendela [Property].Menu pada dasarnya adalah operasional standar di dalam sistem operasiwindows, seperti membuat form baru, membuat project baru, membuka project danmenyimpan project. Di samping itu terdapat fasilitas-fasilitas pemakaian Visual Basicpada menu. Untuk lebih jelasnya Visual Basic menyediakan bantuan yang sangatlengkap dan detail dalam MSDN.

Konsep dasar pemrograman Visual Basic 6.0, adalah pembuatan form dengan mengikuti aturan pemrograman Property, Metode dan Event. Hal ini

1. Property: Setiap komponen di dalam pemrograman Visual Basic dapat diaturpropertinya sesuai dengan kebutuhan aplikasi. Property yang tidak

bolehdilupakan pada setiap komponen adalah “Name”, yang berarti nama

variabel(komponen) yang akan digunakan dalam scripting. Properti

“Name” ini hanyabisa diatur melalui jendela Property, sedangkan nilai peroperti yang lain bisadiatur melalui script seperti

Command1.Caption=”Play” Text1.Text=”Visual Basic” Label1.Visible=False Timer1.Enable=True

2. Metode: Bahwa jalannya program dapat diatur sesuai aplikasi denganmenggunakan metode pemrograman yang diatur sebagai aksi dari setiapkomponen. Metode inilah tempat untuk mengekpresikan logika pemrogramandari pembuatan suatu prgram aplikasi.

3. Event: Setiap komponen dapat beraksi melalui event, seperti event click padacommand button yang tertulis dalam layar script Command1_Click, atau eventMouse Down pada picture yang tertulis dengan Picture1_MouseDown.

Pengaturan event dalam setiap komponen yang akan menjalankan semua metodeyang dibuat.

BAB 3

PERANCANGAN SISTEM

Pada kegiatan ini proses perancangan sistem merupakan bagian yang sangat penting karena akan menentukan seperti apa alat yang akan dibuat. Perancangan sistem yang akan dibuat terdiri dari rancangan SCA dan counter dengan antarmuka devasys USB I2C I/O yang akan digunakan pada perangkat renograf. Adapun blok diagram perancangan sistem adalah seperti Gambar 3.1 dibawah.

Gambar 3.1. Blok Diagram Rancangan Sistem

Seperti yang telah dibahas pada bab sebelumnya, bahwa pada teknik pemeriksaan fungsi ginjal kanan dan ginjal kiri diperlukan beberapa modul . Pada penelitian ini, adapun modul yang dirancang adalah modul SCA dan modul Counter berbasis Devasys USB I/O. Pulsa yang dihasilkan oleh detektor sebelumnya diolah oleh pengolah sinyal spektrometer gamma dengan saluran kanal tunggal – SCA. Keluaran SCA berupa pulsa standar TTL . Banyaknya pulsa yang keluar dari SCA sebanding dengan distribusi radiofarmaka pada kedua ginjal pasien. Pulsa TTL tersebut selanjutnya diteruskan untuk dihitung

SCA kiri KOMPUTER USB Modul devasys USB_I2CIO REV. B3 Kontrol Data USB PortA PortC

Modul Yang Dirancang

SCA kanan Counter kiri Counter kanan DAC

Jendela Energi 8bit

I2C I/O Dari Pengkondisi sinyal Dari Pengkondisi sinyal

melaui suatu gerbang counter. Hasil counter kemudian dikirim ke komputer melalui antar muka serial USB

3.1 Rancangan SCA

Adapun bagian- bagian SCA adalah ditunjukkan pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2. Blok Diagram SCA

Pada rangkaian SCA, tiap pulsa input dilengkapi dua diskriminator yaitu Lower Level Discriminator ( LLD) dan Upper Level Diskriminator ( ULD) dan tiap diskriminator membangkitkan sebuah pulsa keluaran jika masing – masing ambang ini melebihi tinggi pulsa masukan. Untuk operasi integral atau normal ambang diskriminator diatur berdiri sendiri, untuk operasi window ambang ULD didasarkan pada pengaturan LLD terhadap ground. Jika saklar mode dipilih integral, tiap respon LLD akan membangkitkan sebuah keluaran SCA. Dengan mengatur saklar pada salah satu window, sebuah keluaran SCA dibangkitkan jika LLD dipicu dan ULD tidak dipicu.

Pada gambar, digambarkan dua kemungkinan kondisi pulsa input. Pertama adalah sebuah pulsa yang melebihi ambang LLD tanpa melebihi ULD dan pulsa lainnya adalah pulsa yang melebihi kedua ambang. Jika dipilih operasi integral, sebuah pulsa keluaran SCA dibangkitkan untuk setiap pulsa input jika pada saat pulsa input turun melintasi batas LLD. Jika dipilih operasi diferensial ( salah satu

Q1:74LS123

window), sebuah pulsa keluaran SCA dibangkitkan untuk pulsa pertama. Sinyal keluaran LLD dan ULD tersedia bila diskriminator yang sesuai dipicu sinyal input saat mulai naik.

Jika tinggi pulsa lebih kecil dari batas bawah ( aras bawah ) atau lebioh besar dari batas atas (aras atas+ lebar jendela), maka tidak terdapat keluaran pada SCA. SCA hanya memilih keluaran jika tinggi pulsa yang masuk berada diantara batas bawah dan batas atas. SCA dapat memisahkan pulsa yang yang rendah. Pulsa yang berasal dari energi sinar gamma dengan pulsa yang berasal dari energi sinar gamma lainnya dapat dibedakan SCA yang disebut juga dengan diskriminator karena dapat membedakan tinggi pulsa.

Pada SCA hanya terdapat satu salu pencacah yang dibatasi oleh suatu ambang dan celah yang lebarnya dapat diatur, yang biasa disebut jendela (window). Hanya pulsa yang berada diatara jendela energi yang dapat diteruskan menuju Counter. Pada rangkaian SCA, LLD diberi tegangan sebesar E dimana merupakan batas bawah dari sinyal yang dapat dilewatkan, sedangkan ULD diberi

tegangan sebesar E+∆E yang merupakan batas atas dari sinyal yang dapat

dilewatkan. LLD dan ULD menentukan tingka tegangan dalam rangkaian elektronik yang akan dibandingkannya. Bila input ada dalam range tersebut maka akan diumpankan ke rangkaian anti-coincidence, hal ini terjadi bila tegangan

input antara E dan E+∆E. Rangkaian anti-coincidence mempunyai dua input, masing – masing merupakan output dari komparator ULD dan LLD. Fungsi rangkaian anti-coincidence adalah memberikan output (sebuah pulsa) hanya apabila pada output diskriminator muncul pulsa. Bila outpu muncul dua pulsa atau tidak muncul sama sekali, maka rangkaian anti-coincidence tidak akan memberikan output.

3.2 Rancangan dual counter 24 bit berbasis USB pada alat renograf

Pada perangkat renograf terdapat modul Counter yang menerapkan metode perhitungan jumlah pulsa yang dihasilkan oleh detektor per satuan waktu tertentu. Pulsa yang dihasilkan oleh detektor sebelumnya diolah oleh pengolah sinyal spektrometer gamma dengan saluran kanal tunggal - SCA, kemudian hasil

pengolahan sinyal tersebut diteruskan untuk dicacah melaui suatu gerbang counter.

Rancangan dualcounter 2 x 24 bit ini dibuat dengan teknologi komunikasi data melalui port USB, dan pengatur Jendela energi pada Saluran Kanal Tunggal

– SCA dengan jalur I2C I/O.Peningkatan kapasitas ke 24 bit ini dimaksudkan bahwa modul counter yang dibuat dapat digunakan untuk keperluan lain yang membutuhkan kapasitas lebih dari 16 bit.

Blok diagram pencacah 24 bit dan antar mukanya untuk Renograf dengan teknologi komunikasi data USB diperlihatkan pada Gambar 3.3. dibawah.

Adapun cara kerja dari pencacah 24 bit yang dirancang adalah mula-mula DAC 8 bit diprogram secara serial melalui jalur I2C untuk mengatur jendela energi sesuai isotop yang digunakan yang sebanding dengan tinggi pulsanya. Didalam SCA, pulsa yang datang diseleksi tinggi pulsanya sesuai jendela energi isotop yang digunakan dan diubah menjadi pulsa TTL. Kemudian melalui jalur kontrol port-C mulai start counter. Pewaktu terprogram disetting dari komputer selama 10 detik. Pulsa keluaran SCA akan dicacah oleh counter biner CD4040. Maksimum counter 24 bit (16.777.215). Perintah stop dilakukan oleh komputer

Modul yang dirancang KOMPUTER Pentium IV Modul devasys USB_I2CI/O REV. B3 Dual Counter biner CD4040 24 bit Dual I2C ADDA Ver 2.0 DAC 8 bit Dual

Spektrometri Gamma dengan Saluran Kanal Tunggal _ SCA

Gambar 3.3. Blok Diagram Pencacah 24 bit dan Antar mukanya Kontrol Data I2C Analog Jendela energi Out1 In1 USB USB Port A Port C D in A out In2 Out2

melalui jalur kontrol port-C. Selanjutnya counter akan dibaca 3 kali 8 bit oleh komputer melalui jalur data 8 bit port-A modul devasys USB_I2C I/O untuk ginjal kiri. Hasil pembacaan disimpan pada variabel A, B dan C. Kemudian dibaca lagi 3 kali 8 bit oleh komputer melalui jalur data 8 bit port-A modul devasys USB_I2C I/O untuk ginjal kanan. Hasil pembacaan disimpan pada variabel D, E dan F. Kemudian dihitung Hasil cacah kiri = A+(Bx256) + (Cx256x256). Dan hasil cacah kanan = D+(Ex256) + (Fx256x256). Pencacahan diulang kembali untuk 10 detik ke dua, ke tiga dan seterusnya sampai total waktu pemeriksaan fungsi ginjal kurang lebih 15 menit hingga 18 menit. Hasil pencacahan kemudian diproses komputer dalam bentuk grafik renograf cacah fungsi waktu dan numerik hasil perhitungan tertentu yang mencerminkan keadaan fungsi ginjal pasien. Komponen counter biner dari IC CD4040 yang disusun seri, sehingga membentuk 24 bit.

3.3Pengujian

Pengujian dimaksudkan untuk mengetahui apakah unjuk kerja alat yang dirancang telah memenuhi spesifikasi yang ditentukan dan layak digunakan. Dan hasil pengujian akan dibandingkan dengan perhitungan secara teori.

Blok diagram SCA dan counter dengan antarmuka devasys USB_I2C I/O pada perangkat renograf yang akan diuji ditunjukkan pada Gambar 3.4.

Gambar 3.4. Blok Diagram Modul SCA dan modul Counter serta Antar Mukanya Berbasis devasys USB_I2C I/Oyang akan Diuji pada Perangkat Renograf

3.3.1 Pengujian Digital to analog DAC 8 Bit ADDA Melalui Antarmuka

Devasys USB_I2C I/O

Pengujian modul DAC digunakan sebagai tegangan referensi untuk LLD dan jendela energi pada penganalisa saluran kanal tunggal-SCA. Tegangan ini digunakan saat akuisisi spektrum isotop yang digunakan dan untuk kalibrasi lebar jendela saat akuisisi data pasien.

3.3.1.1 Pengujian Jendela Energi (E) Digital to analog DAC 8 Bit ADDA Melalui AntarmukaDevasys USB_I2C I/O

Cara pengujian:

1. Disusun peralatan seperti pada Gambar 3.5.

2. Dihiidupkan komputer, panggil progran uji DAC-USB. 3. Diberi masukan energi (E) digital 0 sampai 255.

4. Diamati dan dicatat keluaran analog yang tertampil pada multimeter digital Fluke 8021B. SCA kiri KOMPUTER USB Modul devasys USB_I2CIO REV. B3 Kontrol Data USB PortA PortC

Modul Yang Diuji

SCA kanan Counter kiri Counter kanan DAC

Jendela Energi 8bit

I2C I/O Dari Pengkondisi sinyal Dari Pengkondisi sinyal

5. Dibuat tabel masukan digital VS keluaran analog. 6. Dihiitung jumlah cacah secara teoritis dengan rumus:

Out put Analog DAC = (input digital/256)x Vref (3.1) Vref yang digunakan adalah 2,5 volt

3.3.1.2 Pengujian Tinggi Pulsa (∆E) Digital to analog DAC 8 Bit ADDA Melalui AntarmukaDevasys USB_I2C I/O

Cara pengujian:

1. Disusun peralatan seperti pada Gambar 3.5.

2. Didupkan komputer, panggil progran uji DAC-USB. 3. Diberi masukan tinggi pulsa (dE) digital dari 0 sampai 255.

4. Diamati dan dicatat keluaran analog yang tertampil pada multimeter digital Fluke 8021B.

5. Dibuat tabel masukan digital VS keluaran analog. 6. Dihitung output analog secara teoritis dengan rumus:

Out put Analog DAC = (input digital/256)x Vref (3.2) Vref yang digunakan adalah 2,5 volt

3.3.2 Pengujian SCA

Pengujian modul SCA dilakukan dengan cara memberikan pulsa masukan dari pulse generator untuk mengetahui apakah SCA telah bekerja dengan baik atau tidak dan dilakukan pengamatan pulsa keluaran pada tiap titik pengujian. Pengujian pada modul SCA ini, digunakan sistem operasi jendela (window),

dengan tidak mengubah nilai ∆E yaitu ditetapkan 0,1. Dimana pengaturan jendela energi yang masuk ke SCA dikirim dari energi DAC.

3.3.3 PengujianCountermelaluiAntarmukaSerial USB

Adapun cara pengujiancounteryang telah dirancang dengan antarmuka Devasys USB_I2C I/O pada perangkat renograf adalah :

1. Disusun peralatan seperti Gambar 3.6.

Function Generator FG 503

Universal counter DC 503

Modul Counter Renograf 24 bit

Antarmuka Devasys USB I/O

0-255 0-255

COUNTER KIRI

COUNTER KANAN

SET INTERVAL

START CLEAR

STOP Tampilan Komputer

E _dE

Data I/O

Gambar 3.6. Uji Rancangan Modul Counter Renograf 2. Dihidupkan komputer, panggil program uji counter SCA 3. Diatur masukan pulsa generator 1kHz

4. Diatur waktu dengan interval 10 detik

6. Dicaatat hasil pengukuran counter standard, tampilan komputer counter Kiri dan counter Kanan

7. Diulangi langkah no.5 dan no.6 untuk pulsa generatoryang telah diatur frekuensi

8. Dihitung hasil cacah secara teoritis dengan rumus:

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini, akan dibahas pengujian alat dan analisis pengujiannya.

4.1 Pengujian Alat

Rangkaian pengujian alat secara keseluruhan dimuat pada lampiran. Hal ini dilakukan untuk mengetahui unjuk kerja dari alat yang dirancang. Adapun hasil pengujiannya adalah sebagai berikut.

4.1.1 Hasil Pengujian DAC

Hasil pengujian DAC ini digunakan tegangan referensi untuk LLD dan jendela energi pada penganalisa saluran kanal tunggal–SCA.

4.1.1.1 Pengujian Energi (E) Digital to analog (DAC)8 Bit ADDA Melalui Antar MukaDevasys USB I2C I/O

Dalam pengujian energi Digital to analog (DAC) diperoleh hasil tegangan output yang ditampilkan oleh multimeter digital Fluke 8021B. Tegangan keluaran DAC, digunakan sebagai tegangan referensi untuk LLD dan jendela energi pada penganalisa saluran kanal tunggal-SCA.. Kemudian memberikan input energi (E) dari 0 – 255 dan hasil keluaran analognya dibaca oleh multimeter digital Fluke 8021B. Hasil pengujian energi (E) digital to analog DAC 8 bit ADDA melalui antarmuka devasys USB I2C I/O dibandingkan dengan hasil teori seperti pada Tabel 4.1 dibawah.

Tabel 4.1Pengujian Energi (E) Digital to analog (DAC) 8 bit ADDA melalui antarmuka I2C I/O USB

Digital Input

Output Analog (miliVolt)

Perhitungan (miliVolt)

Penyim pangan (miliVolt)

Penyimpangan (%)

0 0 0 0 0,00

1 8 9 -1 11,11

2 16 19 -3 15,78

3 25 29 -4 13,79

4 35 39 -4 10,25

5 38 48 -10 20,83

251 2.406 2.451 -45 1,83

252 2.416 2.460 -44 1,78

253 2.425 2.470 -45 1,82

254 2.435 2.480 -45 1,81

255 2.445 2.490 -45 1,81

Out put Analog DAC = (input digital/256)x Vref (4.1) Vref yang digunakan adalah 2,5 volt

Untuk data pertama diperoleh penyimpangan (miliVolt) sebagai berikut : Penyimpangan (miliVolt) = {OutputAnalog(miliVolt)}-

{Perhitungan(miliVolt)} (4.2) = { 8 - 9 }

= - 1 miliVolt

Untuk data kedua diperoleh penyimpangan %) sebagai berikut :

– _(4.3)

= 11 %

Dengan menggunakan cara yang sama, pengujian energi digital to analog DAC 8 bit ADDA melalui antarmukadevasys USB I2C I/O dan penyimpangan tiap data ditunjukkan pada Tabel 4.1 maka dapat dibuat grafik perbandingan antara cacah dengan frekuensi seperti yang terlihat pada Gambar 4.1.

Gambar 4.1. Grafik Pengujian Energi (E) Digital to analog DAC 8 Bit ADDA Melalui Antarmuka Devasys USB I2C I/O

Dari pengujian energi DAC terhadap perubahan frekuensi diperoleh kurva dengan persamaan Y = aX – b = 9,753X – 33,4 ,sehingga di dapat garis regresi linier R2 = 0,999 dan rata – rata penyimpangannya adalah sebesar 5,07 % , artinya bahwa alat yang dipakai dalam melakukan pengujian tersebut mempunyai nilai linearitas yang baik terhadap perubahan frekuensi, namun hasil output analog yang dihasilkan oleh alat menyimpang dari nilai output teori. Hasil penyimpangan tersebut disebabkan oleh pulse generator yang mengalami fluktuasi.

4.1.1.2 Pengujian Jendela Energi (∆E)Digital to analog DAC 8 Bit ADDA Melalui AntarmukaDevasys USB I2C I/O

Pengujian Jendela Energi (∆E) dilakukan dengan cara memberikan input tinggi pulsa energi (∆E) dari 0 – 255 dan hasil keluaran analognya dibaca oleh multimeter digital Fluke 8021B. Hasil pengujian jendela energi ∆E digital to analog DAC 8 bit ADDA melalui antarmuka devasys USB I2C I/O dibandingkan dengan hasil teori dan dimasukkan kedalam Tabel 4.2dibawah.

y = 9.693x - 31.63 R² = 0.999

-500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000

0 100 200 300

Ou

tp

u

t

D

ig

ital

Input Analog

Output Analog (miliVolt)

Linear (Output Analog (miliVolt))

Tabel 4.2 Pengujian Jendela Energi (∆E) digital to analog DAC 8 bit ADDA melalui antarmuka I2C I/O USB

Digital Input

OutputAnalog (miliVolt)

Per-hitungan (miliVolt)

Penyim pangan (miliVolt)

Penyimpangan (%)

0 0 0 0 0

1 7 9 -2 22,22

2 17 19 -2 10,52

3 27 29 -2 6,89

4 33 39 -6 15,38

5 40 48 -8 16, 67

102 959 996 -37 3,71

103 969 1.005 -36 3,58

104 979 1.015 -36 3,54

252 2.426 2.460 -34 1,38

253 2.436 2.470 -34 1,37

254 2.446 2.480 -34 1,37

255 2.455 2.490 -35 1,41

Out put Analog DAC = (input digital/256)x Vref Vref yang digunakan adalah 2,5 volt

Untuk data pertama diperoleh penyimpangan (miliVolt) sebagai berikut : Penyimpangan (miliVolt) = {OutputAnalog(miliVolt)} –

{ Perhitungan(miliVolt) } (4.4) = { 7-9 }

= -2 miliVolt

– _(4.5)

= 22 %

Dengan menggunakan cara yang sama, pengujian energi digital to analog DAC 8 bit ADDA melalui antarmuka devasys USB I2C I/O dan penyimpangan tiap data ditunjukkan padaTabel 4.2. Dari Tabel 4.2maka dapat dibuat grafik perbandingan antara cacah dengan frekuensi seperti yang terlihat pada Gambar 4.2 di bawah.

Gambar 4.2. Grafik Pengujian Jendela Energi ∆E Digital to analog DAC 8 Bit ADDA Melalui Antarmuka Devasys USB I2C I/O

Dari pengujian jendela energi ( ∆E) DAC terhadap perubahan frekuensi diperoleh kurva dengan persamaan Y = aX – b = 9,753X – 33,34, sehingga di dapat garis regresi linier R2 = 0,999 dan rata – rata penyimpangannya adalah sebesar 5,22 % , artinya bahwa alat yang dipakai dalam melakukan pengujian tersebut mempunyai nilai linearitas yang baik terhadap perubahan frekuensi, namun hasil output analog yang dihasilkan oleh alat menyimpang dari nilai output teori.

4.1.2 Hasil Pengujian SCA

Analisa rangkaian Single Channel Analyzer (SCA) yaitu : 1. Rangkaian Diskriminator

Rangkaia diskriminator menggunakan dua buah IC LM710 sebagai komparator. Masing – masing IC berfungsi sebagai dskriminator level bawah (LLD) dan diskriminator level atas (ULD), seperti ditunjukkan pada gambar dibawah .

Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat seperti ditunjukkan pada Gambar 4.3.

y = 9.692x - 31.59 R² = 0.999

-500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000

0 100 200 300

Ou

tp

u

t

an

al

o

g

Input Digital

Output Linear (Output)

Gambar 4.3. Blok Rangkaian Diskriminator

Pada diskriminator level bawah, input LLD dibandingkan dengan input sinyal dari amplifier sehingga menghasilkan keluaran LLD’ .Ketika pulsa input

lebih tinggi dari LLD, maka keluaran LLD’ berlogika 1 (high) dan jika lebih

rendah maka keluaran LLD’ berlogika 0 (low). Sedangkan pada diskriminator level atas input ULD dibandingkan dengan sinyal dari amplifier sehingga

menghasilkan ULD’. Dimana ketika pulsa input lebih tinggi dari ULD, maka

keluaran ULD’ berlogika 1 ( high ) dan jika pulsa input lebih rendah dari ULD,

maka keluaran ULD’ akan berlogika 0 (low).

Gambar 4.4. Timing Diskriminator LLD

ULD

LLD ULD

2. Rangkaian One Shot

Rangkaian one shot digunakan untuk satu tembakan pulsa tunda dengan lebar 0,5 µs yang dihasilkan dari LLD sebagai delay time ( waktu tunda) pada SCA.

Blok rangkaian tersebut diperlihatkan pada Gambar 4.4 dibawah .

One shot 1

Q A Q One Shot 2 Q

Q

Gambar 4.5 Blok Rangkaian one shot untuk waktu tunda 3. Rangkaian Flip – Flop

Rangkaian flip – flop digunakan untuk mereset output SCA apabila puncak pulsa berada diatas batas atas diskriminator (ULD).

Flip – flop bernilai 1 (preset) bila ada perubahan input ULD’ dari logika 0 ke 1 sedangkam reset terjadi bila ada perubahan input Q2 (one shot 2) dari logika 1 ke 0.

Adapun analisis dari keadaan rangkaian flip – flop pada SCA ditunjukkan pada Tabel 4.3.

Tabel 4.3. Keadaan Keluaran Flip – flop pada SCA

No Masukan ULD’ Q2 Keluaran flip – flop

1. 0 0 0

2. 1 0 1

3. 0 0 0

4. 0 1 1

5. 0 0 0

6. 0 1 0

LLD

Q Q

Ke rangkaian flip - flop Ke gerbang NOR

A A

Output dari keluaran flip – flop dan one shot 1 digunakan sebagai masukan pada rangkaian NOR Gate.

Adapun keluaran SCA yang dihasilkan dapat dilihat sesuai dengan tabel kebenaran gerbang NOR pada SCA yang terdapat pada Tabel 4.4.

Tabel 4.4 Kebenaran gerbang NOR pada SCA

Input Output

Output Flip – Flop One Shot 1 SCA

0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 0

Diagram timing SCA secara keseluruhan ditunjukkan pada Gambar 4.6 dibawah ini.

Gambar 4.6. Timing Diagram SCA

Pada rangkaian SCA ini yang berperan sebagai rangkaian anti-coincidence adalah IC 74LS123 sebagai rangkaian NOR dan IC 74HC02 sebagai multivibrator. Dari hasil pengujian diagram timing SCA pada Tabel 4.5, SCA yang dibuat telah bekerja dengan operasi jendela. Pengujian Sca dilakukan dengan memberi masukan dari pulse generator.

Tabel 4.5. Hasil Pengujian SCA

No. Input SCA (Posisi Puncak Pulsa Output SCA TTL

1 Puncak pulsa berada dibawah jendela energi

(ΔE)

0

2 Puncak pulsa berada di dalam jendela energi

(ΔE)

1

3. Puncak pulsa berada di atas jendela energi (ΔE)

0

SCA merupakan rangkaian penganalisa pulsa dari suatu detektor ataupun pulse generator . Dimana pulsa – pulsa yang keluar dari penguat pulsa akan dianalisa oleh IC TL082 dengan cara melakukan pemilihan tinggi pulsa. Pulsa tersebut masuk pada dua IC LM710 yang berfungsi sebagai diskriminator. Dan pulsa komparasi tersebut akan distabilkan ole IC 74LS123 sebagai keluaran data. Keluaran SCA menghasilkan pulsa berupa TTL dengan tinggi 5 volt dan lebar pulsa 0,5 s . Dan keluaran SCA selanjutnya akan dioulah oleh counter.

4.2.3 Hasil Pengujian Counter

Setelah rancangan counter dibuat,maka dilakukan pengujian terhadap modul yang dibuat. Untuk mengetahui unjuk kerja sistem, maka perlu dilakukan pengujian. Pengujian ini dilakukan sebagai suatu tolak ukur, apakah sistem pencacah gamma yang dibuat sudah dapat bekerja sesuai dengan yang diharapkan.

Disamping itu juga diperlukan Aplication Program Interface - API dari devasys. Dari pengujian counter diperoleh data uji dan perhitungan secara teoritis seperti terlihat pada Tabel 4.6. Dari Tabel 4.6 tersebut terlihat bahwa hasil uji counter menunjukkan nilai cacah yang sama dengan standard dan tidak ada data yang hilang saat pengambilan melalui komunikasi USB.

Pengujian ini dilakukan dengan memberikan input pulsa TTL dari pulse generator yang memiliki variasi frekuensi antara 1 kHz – 70 kHz, selanjutnya dilakukan pencacahan dalam jangka waktu 10 detik (second).

Gambar 4.7. Pengujian Counter Kiri

Hasil cacah akan dibandingkan dengan teori dan dimasukkan ke dalam Hasil pengujian counter diperlihatkan pada Tabel 4.6 dibawah.

Tabel 4.6 Hasil pengujian Counter No Input

PG (Hz) (cacah /detik) Waktu Cacah (s) Cacah Teori Counterk anan (cacah/1 0detik) Counter Kiri (cacah/ 10 detik) Cacah Rata –

Rata (cacah/1 0detik) Penyim pangan (%)

2 20 10 200 205 211 208.0 4.00

3 30 10 300 304 285 294.5 1.90

16 400 10 4000 4025 3975 4000.0 0.00

17 500 10 5000 4462 4967 4714.5 5.71

28 3470 10 34700 34587 34761 34674.0 0.07 29 3673 10 36730 36695 36711 36703.0 0.07 30 3770 10 37700 37666 37479 37572.5 0.34 35 4400 10 44000 43707 44036 43871.5 0.29 36 4500 10 45000 44990 44922 44956.0 0.09 37 5000 10 50000 49641 50026 49833.5 0.33 38 6000 10 60000 60148 59955 60051.5 0.08 39 6500 10 65000 64849 65272 65060.5 0.09

DEVASYS

COUNTER SCA

96 900 937 -37 3,94

97 910 947 -37 3,91

98 920 957 -37 3,86

99 930 966 -36 3,72

100 939 976 -37 3,79

101 949 986 -37 3,75

102 959 996 -37 3,71

103 969 1.005 -36 3,58

104 979 1.015 -36 3,54

105 988 1.025 -37 3,61

106 998 1.035 -37 3,57

107 1.008 1.044 -36 3,44

108 1.018 1.054 -36 3,41

109 1.028 1.064 -36 3,38

110 1.037 1.074 -37 3,44

111 1.047 1.083 -36 3,32

112 1.057 1.093 -36 3,29

113 1.067 1.103 -36 3,26

114 1.077 1.113 -36 3,23

115 1.087 1.123 -36 3,21

116 1.097 1.132 -35 3,09

117 1.107 1.142 -35 3,06

118 1.117 1.152 -35 3,03

119 1.127 1.162 -35 3,01

120 1.137 1.171 -34 2,90

121 1.146 1.181 -35 2,96

122 1.156 1.191 -35 2,93

123 1.166 1.201 -35 2,91

124 1.176 1.210 -34 2,81

125 1.186 1.220 -34 2,78

126 1.196 1.230 -34 2,76

127 1.206 1.240 -34 2,74

128 1.216 1.250 -34 2,72

129 1.226 1.259 -33 2,62

130 1.236 1.269 -33 2,60

131 1.245 1.279 -34 2,65

132 1.255 1.289 -34 2,64

133 1.264 1.298 -34 2,62

134 1.274 1.308 -34 2,59

135 1.284 1.318 -34 2,57

136 1.294 1.328 -34 2,56

137 1.303 1.337 -34 2,54

138 1.313 1.347 -34 2,52

139 1.322 1.357 -35 2,57

140 1.332 1.367 -35 2,56

142 1.352 1.386 -34 2,45

143 1.361 1.396 -35 2,51

144 1.371 1.406 -35 2,48

145 1.380 1.416 -36 2,54

146 1.390 1.425 -35 2,45

147 1.400 1.435 -35 2,43

148 1.410 1.445 -35 2,42

149 1.419 1.455 -36 2,47

150 1.429 1.464 -35 2,39

151 1.439 1.474 -35 2,37

152 1.449 1.484 -35 2,35

153 1.458 1494 -36 2,41

154 1.468 1.503 -35 2,32

155 1.478 1.513 -35 2,31

156 1.488 1.523 -35 2,29

157 1.498 1.533 -35 2,28

158 1.507 1.542 -35 2,26

159 1.517 1.552 -35 2,25

160 1.527 1.562 -35 2,24

161 1.537 1.572 -35 2,22

162 1.546 1.582 -36 2,27

163 1.556 1.591 -35 2,19

164 1566 1.601 -35 2,18

165 1.576 1.611 -35 2,17

166 1.586 1.621 -35 2,15

167 1.596 1.630 -34 2,08

168 1.606 1.640 -34 2,07

169 1.615 1.650 -35 2,12

170 1.625 1.660 -35 2,11

171 1.635 1.669 -34 2,03

172 1.645 1.679 -34 2,02

173 1.655 1.689 -34 2,01

174 1.664 1.699 -35 2,06

175 1.674 1.708 -34 1,99

176 1.684 1.718 -34 1,97

177 1.694 1.728 -34 1,96

178 1.703 1.738 -35 2,01

179 1.713 1.748 -35 2,00

180 1.723 1.757 -34 1,93

181 1.733 1.767 -34 1,92

182 1.743 1.777 -34 1,91

183 1.752 1.787 -35 1,95

184 1.762 1.796 -34 1,89

185 1.772 1.806 -34 1,88

186 1.782 1.816 -34 1,87

188 1.801 1.835 -34 1,85

189 1.811 1.845 -35 1,89

190 1.821 1.855 -34 1,83

191 1.831 1.865 -34 1,82

192 1.840 1.875 -35 1,86

193 1.850 1.884 -34 1,80

194 1.860 1.894 -34 1,79

195 1.870 1.904 -34 1,78

196 1.880 1.914 -34 1,77

197 1.889 1.923 -34 1,76

198 1.899 1.933 -34 1,75

199 1.909 1.943 -34 1,74

200 1.918 1.953 -35 1,79

201 1.928 1.962 -34 1,73

202 1.938 1.972 -34 1,72

203 1.948 1.982 -34 1,71

204 1.957 1.992 -35 1,75

205 1.967 2.001 -34 1,69

206 1.977 2.011 -34 1,69

207 1.986 2.021 -35 1,73

208 1.996 2.031 -35 1,72

209 2.006 2.041 -35 1,71

210 2.016 2.050 -34 1,65

211 2.026 2.060 -34 1,65

212 2.035 2.070 -35 1,69

213 2.045 2.080 -35 1,68

214 2.055 2.089 -34 1,62

215 2.065 2.099 -34 1,62

216 2.075 2.109 -34 1,61

217 2.084 2.119 -35 1,65

218 2.094 2.128 -34 1,59

219 2.104 2.138 -34 1,59

220 2.114 2.148 -34 1,58

221 2.124 2.158 -34 1,57

222 2.133 2.167 -34 1,56

223 2.143 2.177 -34 1,56

224 2.153 2.187 -34 1,55

225 2.163 2.197 -34 1,54

226 2.172 2.207 -35 1,58

227 2.182 2.216 -34 1,53

228 2.192 2.226 -34 1,52

229 2.202 2.236 -34 1,52

230 2.211 2.240 -29 1,29

231 2.221 2.255 -34 1,51

232 2.231 2.265 -34 1,50

234 2.250 2.285 -35 1,53

235 2.260 2.294 -34 1,48

236 2.270 2.304 -34 1,47

237 2.279 2.314 -35 1,51

238 2.289 2.324 -35 1,51

239 2.299 2.333 -34 1,45

240 2.308 2.343 -35 1,49

241 2.318 2.353 -35 1,48

242 2.328 3.363 -35 1,04

243 2.338 2.373 -35 1,47

244 2.348 2.382 -34 1,42

245 2.357 2.392 -35 1,46

246 2.367 2.402 -35 1,45

247 2.377 2.412 -35 1,45

248 2.387 2.421 -34 1,40

249 2.396 2.431 -35 1,43

250 2.406 2.441 -35 1,43

251 2.416 2.451 -35 1,42

252 2.426 2.460 -34 1,38

253 2.436 2.470 -34 1,37

254 2.446 2.480 -34 1,37

255 2.455 2.490 -35 1,41

Tabel 3 Hasil Pengujian Counter

No Input

PG (Hz) (caca h/deti k) Waktu Cacah (s) Cacah Teori Counter kanan (cacah/1 0detik) Counte r Kiri (cacah/ 10 detik) Cacah Rata –

Rata (cacah/1 0detik) Penyim pangan (%)

1 10 10 100 103 90 95 5.00

2 20 10 200 205 211 208.0 4.00

3 30 10 300 304 285 294.5 1.90

4 40 10 400 401 401 401.0 2.50

5 50 10 500 497 493 495.5 0.90

6 60 10 600 599 579 589.0 1.80

7 70 10 700 696 695 695.5 0.60

8 80 10 800 801 801 801.0 0.12

9 90 10 900 887 892 889.5 1.16

10 100 10 1000 1044 998 1021.0 2.10

11 150 10 1500 1499 1494 1496.5 0.23

12 200 10 2000 2014 1984 1999.0 0.05

13 250 10 2500 2500 2475 2487.5 0.50

14 300 10 3000 3001 2985 2993.0 0.23

15 350 10 3500 3502 3484 3493.0 0.20

16 400 10 4000 4025 3975 4000.0 0.00

17 500 10 5000 4462 4967 4714.5 5.71

18 600 10 6000 5949 5966 5957.5 0.71

19 625 10 6250 6198 6220 6209.0 0.65

20 675 10 6750 6694 6743 6718.5 0.47

21 701 10 7010 6987 6962 6974.5 0.51

22 717 10 7170 7112 7127 7119.5 0.70

23 737 10 7370 7334 7325 7329.5 0.54

24 800 10 8000 8188 7952 8070.0 0.87

25 820 10 8200 8128 8165 8146.5 0.65

26 900 10 9000 8976 8943 8959.5 0.45

27 1000 10 10000 9922 9954 9938.0 0.62

28 3470 10 34700 34587 34761 34674.0 0.07

29 3673 10 36730 36695 36711 36703.0 0.07

30 3770 10 37700 37666 37479 37572.5 0.34

31 4008 10 40080 39726 40047 39886.5 0.48

32 4212 10 42120 41966 41829 41897.5 0.52

33 4325 10 43250 43501 43165 43333.0 0.19

34 4350 10 43500 43398 43450 43424.0 0.17

35 4400 10 44000 43707 44036 43871.5 0.29

36 4500 10 45000 44990 44922 44956.0 0.09

37 5000 10 50000 49641 50026 49833.5 0.33

39 6500 10 65000 64849 65272 65060.5 0.09