30

BAB IIIPERENCAAN SISTEM

3.1. Jenis PenelitianJenis penelitian yang di pergunakkan pada penelitian ini adalah jenis penelitian dasar dan penelitian terapan, karena ada perhatian dan keingintahuan terhadap sistem dan cara kerja suatu perlatan elektronik khususnya perlatan elektromedik, dan hasil penelitian tidak harus suatu penemuan baru, tetapi merupakkan aplikasi baru dari penelitian terdahulu.3.2. BahanBahan atau komponen yang digunakan dalam pembuatan modul pesawat defibrillator monophasic.3.2.1. Bahan Pembuatan Rangkaian a) PCB polos untuk mencetak gambar rangkaianb) Larutan HCL dan H2O2 untuk melarutkan PCB yang telah dicetak rangkaian,c) Bor untuk melubangi PCB d) Tenol untuk merekatkan komponen pada PCB3.2.2. Bahan atau Komponen Rangkaian A. Rangkaian InverterTabel 3.1. Daftar komponen inverterNo Komponen Spesifikasi Jumlah

1Fuse 5 A1

2Diode 2N41482

3Relay 12 V1

4Resistor 1 k / 0.25 watt3

5Resistor 470 / 1 watt1

6Resistor 560 / 1 watt1

7Trafo CT3 A1

8Transistor BD1393

9Transistor 2N30555

B. Rangkaian pengisian dan pengosongan kapasitorTabel 3.2. Daftar komponen rangkaian pengisian dan pengosongan kapasitorNo Komponen Spesifikasi Jumlah

1Diode bridge3 A1

2Kapasitor milar100 nF / 630 V1

3Kapasitor milar 2.2 uF / 400 V1

4Kapasitor polar470uF / 450 V2

5Relay 12 V3

6Resistor 10 / 20 Watt1

7Resistor 22 / 20 watt1

8Resistor 1k / 0.25 watt3

9Resistor 1 M / 0.25 watt1

10Resistor 10 K / 0.25 Watt1

11Transistor BD1393

C. Rangkaian Charger AkiTabel 3.3. Daftar komponen charger akiNo Komponen Spesifikasi Jumlah

1Diode 1N4008 / 1 A2

2Diode bridge 1 A1

3Kapasitor 3300uF / 50 V1

4Kapasitor470uF / 50 V1

5Resistor 220 / 0.5 W1

6Resistor 1 K / 0.5 W1

7Resistor 470 / 1 W1

8Trafo CT1 A1

9IC regulatorLM 3171

10Potensiometer 1 K1

11LED5 V1

D. Rangkaian mikrokontroler dan penampil Tabel 3.4. Daftar komponen mikrokontroler dan penampilNo Komponen Spesifikasi Jumlah

1Diode 1N4001 / 1 A1

2Atmega 161

3Kapasitor 22pF2

4Kapasitor100nF1

5Kapasitor 10uF / 16 V1

6Resistor 10 K/ 0.5 watt1

7LCD16x21

8Crystal 12 MHz1

9IC regulator78051

10Push button3

11LED5 V1

12Tombol power1

3.3. Alat yang digunakan pada saat pembuatan dan pengujian 3.3.1. Peralatan yang digunakan pada saat pembuatan

Tabel 3.5. Daftar peralatan penunjang untuk pembuatanNoAlatSpesifikasi / merk

1Obeng plusLippro

2Obeng min Lippro

3Tang kombinasiBlitz

5Tang potongFortune

5Tang cucutFortune

6Pinset ESD7-sa

7Cutter Anata

8Solder Deko

9Atractor -

10Gergaji -

3.3.2. Peralatan yang digunakan pada saat pengujian Tabel 3.6. Daftar peralatan penunjang untuk pengujianNoAlatSpesifikasi / merk

1Multimeter Analog HELLES

2Multimeter digitalSANWA

3Defibrillator AnalyzerBIO-TEK / QED-5

3.4. Blok diagram pesawat defibrillator

Gambar 3.1. Blok Diagram

3.4.1. Cara Kerja Blok DiagramPada gambar 3.1 diatas menggunakan aki sebagai power supply untuk semua rangkaian, arus dari aki akan menuju blok mikrokontroler dan inverter. Pada blok inverter akan merubah tegangan DC dari aki diubah ke AC tegangan tinggi yang kemudian akan disearahkan lagi untuk mengisi kapasitor.Proses pengisian kapasitor di atur oleh mikrokontroler, ketika setting energy dipilih sesuai kebutuhan maka tegangan dari inverter yang sudah disearahkan akan mulai mengisi kapasitor sesuai dengan yang telah diseeting, ketika tegangan didalam kapasitor sudah tercapai maka proses pengisian akan berhenti. Selain itu tegangan di kapasitor juga tertampil pada rangkaian penampil.Setelah proses pengisian selesai tegangan yang ada di dalam kapasitor dapat langsung di lepaskan ke pasien melalui pedal, tetapi jika tidak digunakan tegangan pada kapasitor dapat dibuang ke resistor yang terdapat didalam alat, sehingga tidak membahayakan.Rangkaian charger batteray/aki digunakan ketika tegangan pada aki sudah mulai berkurang, sehingga alat ini bisa digunakan tanpa harus selalu terhubung dengan jala-jala PLN.3.4.2. Fungsi Masing-masing Blok A. Rangkaian charger batteray/akiBerfungsi untuk mengisi ulang atau charge terhadap batteray / aki ketika tegangan didalam batteray /aki tersebut berkurang.B. Aki / BatterayBerfungsi sebagai power supply untuk seluruh rangkaian pada alat.C. Inverter Berfungsi untuk merubah DC tegangan rendah ke AC tegangan tinggi, yang kemudian akan disearahkan lagi sebelum masuk ke rangkaian pengisian dan pengosongan kapasitor.D. Rangkaian Pengisian dan Pengosongan KapasitorBerfungsi untuk melakukan proses pengisian dan pengosongan kapasitor yang diatur melalui mikrokontroler.E. Mikrokontroler ATmega 16Berfungsi untuk mengotrol inverter dan proses pengisian serta pengosongan kapasitor.F. Setting EnergyBerfungsi untuk mengatur nilai energy yang akan digunakan untuk mengisi kapasitor. G. Penampil Berfungsi untuk menampilkan nilai setting energy serta tegangan yang terdapat pada kapasitor.

3.5. Rangkaian Keseluruhan

Gambar 3.2. Rangkaian Keseluruhan

3.6. Rangkaian Charger Batteray / Aki Gambar 3.3. Rangkaian charger batteray / aki

3.6.1. Cara Kerja Rangkaian Charger Bateray / akiTegangan AC 220 V masuk melalui trafo kemudian di searahkan oleh diode bridge, kemudian masuk melewati kapasitor dan menuju IC LM371 yang berfungsi sebagai regulator yang dikombinasikan dengan R2 dan R3.Selain itu terdapat 2 buah diode yang berfungsi untuk melindungi rangkaian dan aki terhadap hubung singkat atau konsleting maupun pada saat pemasangan aki/batteray dengan polaritas yang terbalik.3.7. Rangkaian Inverter

Gambar 3.4. Rangkaian Inverter

3.7.1. Cara Kerja Rangkaian InverterInverter merupakan rangkaian elektronik yang merubah DC atau arus searah menjadi AC atau arus bolak-balik. Rangkaian pada gambar menggunakan 2 inputan yaitu 12V dan 24 V yang diatur oleh sebuah relay, inputan 12 V digunakan untuk energi 5 joule dan inputan 24 V digunakan untuk energi 10 joule, 15 joule, dan 20 Joule, sehingga pada saat energi disetting pada 5 joule maka kontaktor relay akan berpindah menuju 12 V. Rangkaian pada gambar menggunakan transistor BD139 yang digunakan sebagai saklar yang diatur oleh mikrokontroler. Transitor BD139 yaitu Q2 dan Q3 bekerja secara bergantian dengan frekuensi tertentu, pada saat Q2 aktif makaarus mengalir mengalir melalui Q4 dan Q5 menuju ground, sehingga terjadi induksi magnet pada lilitan trafo. Kemudian pada saat Q3 aktif maka arus mengalir melalui Q7 dan Q6 menuju ground, sehingga akan menimbulkan induksi magnet pula pada lilitan trafo, ini akan terjadi secara terus menerus sehingga akan menimbulkan arus bolak balik pada keluaran trafo.3.8. Rangkaian Pengisian dan Pengosongaan Kapasitor

Gambar 3.5. Rangkaian Pengisian dan Pengosongaan Kapasitor

3.8.1. Cara Kerja Rangkaian Pengisian dan Pengosongaan Kapasitor

Pada awalnya arus dari rangkaian inverter akan disearahkan oleh diode bridge sebelum masuk ke rangkaian berikutnya, karena untuk mengisi kapasitor membutuhkan tegangan DC, sehingga keluaran dari inverter harus disearahkan. Setelah arus disearahkan kemudian masuk melewati kapasitor milar C1 yang digunakan sebagai filter atau untuk mengurangi tegangan, kemudian arus akan disimpan sementara pada kapasitor C3.Kemudian setelah Q8 mendapatkan trigger akan bekerja sehingga kontaktor relay akan berpindah, kemudian arus dari C3 akan mengalir melalui C2 kemudian diteruskan oleh relay RL2 sehingga masuk untuk mengisi kapasitor C4 sesuai dengan energi yang telah disetting.Sebelum diberikan terhadap pasien maka energy akan tetap tersimpan didalam kapasitor C4, setelah tombol shock ditekan maka kontaktor relay akan berpindah sehingga arus akan mengalir melalui tubuh pasien, namun jika energy dalam kapsitor tidak digunakan maka arus dapat dibuang melalui resistor R10. Pembuangan arus melalui resistor diatur oleh transistor Q9, ketika transitor Q9 mendapat trigger dari mikrokontroler maka kontaktor relay RL3 akan berpindah sehingga arus dalam kapasitor Q4 akan mengalir ke resistor R10 sampai arus dalam kapasitor habis.

3.9. Rangkaian Mikrokontroler Atmega 16Gambar 3.6. Rangkaian mikrokontroler ATmega16

3.9.1. Cara kerja Rangkaian Mikrokontroler Atmega16Pada rangkaian diatas menggunakan mikrokontroler ATmega16 sebagai komponen utamanya, karena supply dari aki yaitu sebesar 12V DC sedangkan pada mikrokontroler membutuhkan supply hanya 5V DC, maka pada rangkaian ini ditambahkan IC regulator 7805 untuk meregulasi tegangan menjadi 5V. Rangkaian ini digunakan untuk mengontrol semua perintah untuk menjalankan rangkaian yang lain. Terdapat 4 port pada ATmega 16 yaitu port A, port B, port C, dan port D, pada rangkaian diatas hanya beberapa port saja yang digunakan, yaitu port A.0 yang digunakan untuk membaca output tegangan dari kapasitor kemudian ditampilkan pada LCD, port A.5, A.6, dan A.7 digunakan sebagai inputan dari push button.Kemudian untuk port C dihubungkan dengan LCD yang digunakan sebagai penampil, port D.0 digunakan sebagai pengontrol transistor Q8 pada rangkaian pengisian dan pengosongan kapasitor, ketika push button untuk charge kemudian mikrokontroler akan bekerja sehingga keluaran pada D.0 akan memberikan triger pada transistor Q8 sehingga kontaktor relay akan berpindah, sedangkan port D.1 untuk mengontrol transistor Q9 pada rangkaian pengisian dan pengosongan kapasitor. Untuk port D.3 untuk mengotrol transistor Q1 pada inverter sebagai pengatur inputan pada inverter, port D.4 untuk mengontrol transistor Q10 untuk shock terhadap pasien. sedangkan port D6 dan D7 sebagai pengotrol transistor Q2 dan Q3 sebagai saklar untuk mengatur inverter.3.10. Rangkaian penampil

Gambar 3.7. Rangkaian Penampil

3.10.1. Cara Kerja Rangkaian penampilRangkaian ini menggunakan LCD 16x2 sebagai penampil, masukan pada LCD sebesar 5V, pengaturan kontras menggunakan trimpot RV1.A. Tampilan pada saat stand by :

Gambar 3.8. Tampilan pada saat standby

B. Tampilan Pada Saat Setting energy

Gambar 3.9. Tampilan pada saat setting energy

C. Tampilan Pada Saat Charge

Gambar 3.10. Tampilan Pada Saat Charge

D. Tampilan Pada saat Discharge

Gambar 3.11. Tampilan Pada Saat discharge

3.11. Implementasi Perangkat LunakPerangkat lunak yang dirancang merupakan proses perancangan pembuatan program yang nantinya akan dijalankan oleh mikrokontroler. Program ini dibuat dengan bahasa C (compiler) yang ditunjang dengan perangkat lunak CodeVisionAVR sebagai media penghubung antara program yang akan diisikan ke mikrokontroler Atmega16 dengan computer. Program ini akan disimpan pada EEPROM yang ada didalam mikrokontroler, sehingga hanya perlu sekali mendownloadken program ke mikrokontroler, karena program masih tersimpan dalam EEPROM walaupun tidak mendapatkan supply tegangan.3.11.1. Diagram Alir Defibrillator Monophasic

Gambar 3.12. Diagram Alir 1

Gambar 3.13. Diagram Alir 2

Keterangan Diagram Alir1. Mulai / startDigunakan untuk memulai system pada mikrokontroler Atmega16.2. Inisialisasi PortInisialisasi Port digunakan untuk mengirimkan sejumlah instruksi-instruksi ke dalam SRAM untuk mengidentifikasikan setiap Port mikrokontroler,3. Inisialisasi LCDInisialisasi LCD digunakan mengirimkan sejumlah instruksi-instruksi ke dalam LCD

4. Tombol 1 = 1?Untuk mengirimkan perintah ke mikrokontroler jika tombol di tekan maka pemilihan energi akan bertambah.5. Tombol 2=1?Untuk mengirimkan perintah terhadap mikrokontroler jika tombol 2 di tekan maka inverter akan hidup selama beberapa detik untuk mengisi kapasitor.6. Cek ADCDigunakan untuk mengecek nilai tegangan set apakah sudah sesuai atau belum.7. Tombol 3 =1?Digunakan untuk mengirimkan perintah kepada mikrokontroler jika tombol 3 ditekan maka relay 3 akan hidup dan membuang tegangan pada kapasitor melalui resistor dalam alat.8. Tombol 4 =1?Digunakan untuk mengirimkan perintah kepada mikrokontroler jika tombol 4 ditekan maka relay 2 akan mati dan relay 4 akan mati, setelah itu delay 2 detik kemudian relay 4 akan mati.9. EndDigunakan untuk mengakhiri semua instruksi dalam mikrokontroler.3.12. Tempat dan Waktu penelitian3.12.1. Tempat PenelitianPenelitian dilakukan di laboratorium elektronika ATEM semarang dan di lapangan. Di laboratorium ATEM semarang penneliti melakukan pembuatan hardware serta pemasangan komponen, sedangkan di lapangan peneliti melakukan uji coba menggunakan alat ukur yang telah ditentuka.3.12.2. Waktu PenelitianWaktu penelitian dimulai dari pembuatan proposal pada bulan desember 2013, selanjutnya melakukan pengajuan proposal pada bulan maret 2014. Pembuatan rangkaian serta pemilihan komponen yang akan digunakan dalam pembuatan modul pesawat defibrillator yaitu dilakukan mulai tanggal 24 maret 2014 sampai dengan tanggal 30 april 2014.Pengujian dilakukan pada bulan mei 2014, untuk selanjutnya melakukan seminar hasil serta ujian akhir program pada bulan juli 2014. 3.13. Metode PengukuranPengukuran dilakukan setelah komponen selesai di rangkai dan telah menjadi sebuah modul pewasat defibrillator monophasic, pengukuran dilakukan hanya di beberapa titik untuk mengetahui keluaran dari tiap rangkaian di dalam modul tersebut, sehingga hasilnya dapat diketahui secara langsung.3.14. Titik PengukuranPengukuran dilakukan di beberapa titik, sebagai berikut :a) Titik pengukuran 1 (TP1)Pengukuran pada keluaran rangkaian charger aki / batterai untuk mengetahui nilai tegangan agar sesuai dengan yang dibutuhkan.b) Titik pengukuran 2 (TP2)Pengukuran pada keluaran rangkaian inverterc) Titik pengukuran 3 (TP3)Pengukuran pada keluaran dioda bridge pada rangkaian pengisian dan pengosongan kapasitor untuk mengetahui nilai tegangan maksimal untuk masukan tegangan pada kapasitor. d) Titik Pengukuran 4 (TP4)Pengukuran pada keluaran tegangan kapasitor pada saat charge kapasitor.

e) Titik pengukuran 5 (TP5)Pengukuran pada keluaran pedal untuk mengetahui keluaran energi dan disesuaikan dengan perhitungan serta pembacaan dalam alat.3.15. Desain Alat dan Cara Pengoperasian3.15.1. Desain Alat

Gambar 3.14. Desain Alat

Gambar 3.15. Pedal apex dan Sternum

Keterangan gambar :1. Fuse2. Display 3. Konektor ke pedal sternum4. Konektor ke pedal apex5. Tombol setting energy6. Tombol charge7. Tombol discharge8. Tombol power9. Tombol shock

3.15.2. Cara Pengoperasian1. Pasangkan pedal apex dan sternum ke konektor,2. Tekan tombol power pada posisi ON untuk menghidupkan alat3. Tempelkan pedal pada bagian dada pasien, apex pada bagian dada sebelah kiri bawah dan sternum pada bagian dada sebelah kanan atas,4. Tekan tombol setting energy untuk memilih energy yang dibutuhkan,5. Setelah itu tekan tombol shock pada pedal untuk memberikan energy kejut terhadap pasien6. Ulangi lagi langkah 3-5 jika masih terjadi fibrillasi,7. Jika masih ada sisa energy pada kapasitor atau tidak digunaka untuk shock terhapad pasien, maka tekan tombol discharge pada alat alat untuk membuang energy pada kapasitor.8. Setelah selesai digunakan tekan tombol power pada posisi OFF,9. Lepas kembali pedal,10. Rapikan alat.23

START

Init. Port

Init. LCD

Tombol 1=1?

Tombol 2 = 1?

Select = Select +1

Tampil Joule

Inverter=ONJalankan timer Inverter

Cek ADC

Teg set?

1

2

Y

T

Y

T

Y

T

2

Tombol 3 = 1?

Tombol 4 = 1?

End

Relay 3 = ON

Delay 2 detik

1

Relay 2 = OFFRelay 4 = ON

Delay 2 detik

Relay 4 = OFF