INKUBATOR BAYI BERBASIS MIKROKONTROLLER

DILENGKAPI SISTEM TELEMETRI DENGAN

JARINGAN RS 485

Oleh :

Roni Wijaya

NIM : 612007028

Skripsi ini untuk melengkapi syarat-syarat memperoleh

Gelar Sarjana Teknik

dalam

Konsentrasi Teknik Elektronika

FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA

SALATIGA

Juni 2012

 

i

INTISARI

Menurut data hasil Survei Demografi dan Kesehatan Indonesia tahun 2007,

Angka Kematian Bayi di Indonesia masih tinggi yaitu 34 kematian per 1000 kelahiran

hidup, jika dibandingkan negara tetangga seperti Singapura (3 kematian per 1000

kelahiran hidup). Salah satu penyebabnya adalah kurang meratanya penyebaran alat

kesehatan yang menunjang keadaan bayi baru lahir, terutama inkubator bayi. Mahalnya

inkubator menyebabkan banyak instansi kesehatan hanya menggunakan inkubator

sederhana.

Oleh karena itu, pada skripsi ini dibuat sebuah inkubator yang memiliki fasilitas

lebih baik dari inkubator sederhana, tetapi dengan harga terjangkau. Inkubator yang

dirancang dan direalisasikan ini dapat mendeteksi dan menampilkan suhu dan

kelembaban, serta menjaga kestabilan suhu. Selain itu, inkubator ini juga dilengkapi

sistem telemetri dengan program antarmuka yang dilengkapi data logger.

Hasil pengujian yang dilakukan dengan kondisi inkubator berisi kelinci,

menunjukkan inkubator dapat berfungsi dengan baik dan mampu menjaga kestabilan

suhu sesuai dengan suhu yang dikehendaki pada kisaran 28°C – 37°C dengan nilai galat

maksimal 1°C. Pengujian sistem telemetri dilakukan dengan menghubungkan inkubator

dengan sebuah personal komputer menggunakan kabel 10 meter, untuk mewakili jarak

antara inkubator dengan ruang pengawasan pada keadaan sebenarnya. Hasil dari

pengujian yang dilakukan, program antarmuka mengirimkan perintah permintaan data

pada inkubator setiap 30 detik dan data logger akan mencatat data hasil pengukuran

yang diterima dari inkubator setiap lima menit. Data yang dicatat oleh data logger pada

log file merupakan data hasil pengukuran terakhir yang valid dari setiap lima menit

pengukuran.

ii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus yang telah memberikan

hikmah, karunia, kekuatan dan kesabaran dalam menyelesaikan perancangan dan

penulisan skripsi sehingga skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik sebagai syarat

untuk menyelesaikan studi Strata satu di Fakultas Teknik Elektro dan Komputer

Universitas Kristen Satya Wacana.

Pada kesempatan ini juga, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada

berbagai pihak, antara lain:

1. Papih, Mamih, Je Lia dan Andre yang telah memberi dukungan kepada penulis baik

di dalam doa, nasehat, cinta, kasih sayang, materi, serta semangat yang telah

diberikan.

2. Bapak F. Dalu Setiaji, M.T dan Bapak Daniel Santoso, M.S yang telah

membimbing, mengkoreksi dan memberikan saran kepada penulis selama

pembuatan skripsi ini.

3. Bapak Ir. Handoko, M.Eng. selaku Dekan Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro

UKSW.

4. Seluruh tenaga pengajar Fakultas Teknik Jurusan Elektro yang telah memberikan

bekal ilmu pada penulis.

5. Keluarga besar GBI Johar dan Hassanudin Salatiga, yang sudah membentuk hidup

jasmani maupun hidup rohani saya selama ada di Salatiga.

6. Harry ”Kulpang”, Junita, dan teman – teman kos XP langensuko 9, Jovi,

Chandra’kentung’, Acip, Adhy Purnomo, “Ncek” Ferry, Mekel ’Biksu Tong’,

thank’s banget untuk bantuan dukungan doa dan dukungan hiburannya disaat stress

melanda (DOT.A!!)

iii

7. Teman-teman fakultas elektro Mas Yayan’05, Mas Widji’05, Mas O’ong ’05,

Lukas’06, Arif’06, Ian’06, Dede’06, Deni’06,Sahat’06, Suryo’07, Pepe’07,

Heri’07, Rere’07 , dan seluruh teman – teman angkatan 2007 yang memberi

semangat, membantu, menemani, mengganggu, dan canda tawa susah maupun

senang selama kuliah dan pembuatan skripsi, ayo teman-teman semangat untuk

lulus!

8. Teman - teman penghuni Lab Skripsi, yang penulis tidak sebutkan satu-persatu

yang banyak memberi bantuan dan semangat dalam pembuatan skripsi,

Terimakasih banyak.

9. Staff administrasi dan laboran yang telah membantu selama mengikuti perkuliahan

di UKSW.

10. Semua pihak yang telah membantu dalam kelancaran pembuatan alat dan penulisan

tugas akhir ini yang belum disebutkan di atas.

Penulis berharap skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca sekalian.

Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, sehingga penulis

mengharap kritik dan saran dari pembaca sekalian yang dapat berguna untuk kemajuan

kita bersama. Tuhan Memberkati!

Salatiga, Juni 2012

Penulis

iv

DAFTAR ISI

INTISARI ................................................................................................................. i

KATA PENGANTAR ...................................................................................... ii

DAFTAR ISI .................................................................................................... iv

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ vii

DAFTAR TABEL ............................................................................................ x

BAB I PENDAHULUAN ................................................................................. 1

1.1. Latar Belakang Masalah ................................................................ 1

1.2. Tujuan ......................................................................................... 4

1.3. Pembatasan Masalah .................................................................... 4

1.4. Spesifikasi Skripsi ........................................................................ 5

1.5. Sistematika Penulisan .................................................................. 5

BAB II DASAR TEORI ................................................................................... 7

2.1. Inkubator Bayi ............................................................................ 7

2.2. Pengendali Mikro Atmega 8535 ................................................... 11

2.3. Sensor Suhu dan Kelembaban Udara ........................................... 13

2.4. TRIAC ........................................................................................ 19

2.5. Sensor Suhu LM 35 .................................................................... 20

2.6. Modul Komunikasi RS 232 dan RS 485 ...................................... 20

2.7. Sistem Pengendali Pemanas ........................................................ 21

v

BAB III PERANCANGAN .............................................................................. 23

3.1. Gambaran Umum Sistem ............................................................ 23

3.2. Perancangan dan Perealisasian Perangkat Keras .......................... 24

3.2.1. Box / Kotak Inkubator .................................................... 24

3.2.2. Modul Pemanas dan Pengendali Pemanas ...................... 25

3.2.3. Modul Pengendali Mikro ............................................... 26

3.2.4. Modul Sensor ................................................................ 29

3.2.5. Modul Komunikasi Data ................................................ 31

3.2.6. Modul Tombol – Tombol Pengaturan, LCD dan LED

Indikator ......................................................................... 33

3.2.7. Modul Kipas Penghisap dan Penghembus ...................... 33

3.2.8. Modul Emergency Stop .................................................. 35

3.3. Perancangan dan Realisasi Perangkat Lunak ............................... 40

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS .......................................................... 44

4.1. Pengujian Modul Pengendali Mikro ........................................... 44

4.1.1. Pengujian Port Pengendali Mikro .................................. 44

4.1.2. Pengujian Timer Pengendali Mikro ................................ 44

4.2. Pengujian Modul Pemanas ......................................................... 45

4.3. Pengujian Modul Sensor SHT 11 ............................................... 46

4.4. Pengujian Modul Komunikasi Data RS 485 ............................... 48

4.5. Pengujian Komparator Histeresis ............................................... 49

4.6. Pengujian Sistem Secara Keseluruhan ........................................ 50

4.6.1 Pengujian Waktu Pemanasan Awal Inkubator ................. 50

vi

4.6.2. Pengujian Sistem Telemetri dengan Jaringan RS 485 ...... 52

4.6.3. Pengujian Perubahan Pengalamatan Inkubator ................ 57

4.6.4. Pengujian Kestabilan Pemanasan Inkubator .................... 58

4.6.5. Pengujian Konsumsi Daya Keseluruhan Alat .................. 66

4.6.6. Pengujian Modul Buzzer dan LED Indikator .................. 68

4.6.7. Penghitungan Biaya Pembuatan Alat .............................. 68

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................ 71

5.1. Kesimpulan ............................................................................... 71

5.2. Saran Pengembangan ................................................................. 72

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................... 73

LAMPIRAN

I. LEMBAR DATA KOMPONEN

II. SOURCE CODE PROGRAM DAN PETUNJUK PEMAKAIAN

III. DOKUMENTASI ALAT

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Inkubator bayi sanes BIC-301 produksi Sanes Medical ................. 2

Gambar 2.1. Pin ATMega8535 .......................................................................... 12

Gambar 2.2. Bentuk Fisik Sensor SHT 11 ........................................................ 13

Gambar 2.3. Blok Diagram SHT 11 .................................................................. 14

Gambar 2.4. Koneksi SHT 11 dengan Pengendali Mikro .................................. 14

Gambar 2.5. Timing Diagram Pengukuran Kelembaban ................................... 17

Gambar 2.6. Frame Data Pengukuran Sensor SHT 11 ...................................... 17

Gambar 2.7. Tingkat Akurasi Sensor SHT 11 ................................................... 17

Gambar 2.8. Simbol TRIAC ............................................................................. 19

Gambar 2.9. Bentuk Fisik LM 35 ..................................................................... 20

Gambar 2.10. Bentuk Fisik RS 232 dan RS 485 ................................................ 21

Gambar 2.11. Ilustrasi Kontroler on – off .......................................................... 22

Gambar 2.12. Ilustrasi Kontroler on – off dengan Histeresis ............................. 22

Gambar 3.1. Blok Diagram Alat Keseluruhan ................................................... 24

Gambar 3.2. Modul Kontrol Pemanas ............................................................... 25

Gambar 3.3. Schematic Rangkaian Pengendali Inkubator .................................. 27

viii

Gambar 3.4. Sensor SHT 11 ............................................................................. 29

Gambar 3.5. Jaringan Half Duplex RS 485 ....................................................... 31

Gambar 3.6. Rangkaian Antarmuka Kipas ........................................................ 34

Gambar 3.7. Rangkaian Antarmuka Pengendali Relay ...................................... 36

Gambar 3.8. Rangkaian Penguat Non Inverting dan Komparator Inverting

dengan Histeresis ............................................................................................. 38

Gambar 3.9. Diagram Alir Perangkat Lunak ..................................................... 42

Gambar 3.10. Diagram Alir Perangkat Lunak ................................................... 43

Gambar 4.1. Pengujian Modul Pemanas ........................................................... 45

Gambar 4.2. Grafik Hasil Pengukuran Suhu Sensor SHT 11 ............................. 47

Gambar 4.3. Grafik Hasil Pengukuran Kelembaban Sensor SHT 11 .................. 48

Gambar 4.4. Pengujian Modul Komunikasi Data RS 485 .................................. 49

Gambar 4.5. Rangkaian Pengujian Komparator Histeresis ................................. 49

Gambar 4.6. Grafik Hasil Pengujian Waktu Pemanasan Inkubator .................... 51

Gambar 4.7. Tampilan Program Antarmuka Sistem Telemetri Inkubator .......... 53

Gambar 4.8. Hasil Pengujian Program Antarmuka Sistem Telemetri ................ 55

Gambar 4.9. Peringatan Kesalahan Permintaan Data pada Program Antarmuka . 56

Gambar 4.10. Log File Hasil Data Logger pada Program Antarmuka ................ 57

ix

Gambar 4.11. Pengujian Program Antarmuka Sistem Telemetri Inkubator 2 ...... 58

Gambar 4.12. Hasil Pengujian Kestabilan Pemanas dengan Suhu Setelan 30°C . 59

Gambar 4.13. Hasil Pengujian Kestabilan Pemanas dengan Suhu Setelan 31°C . 60

Gambar 4.14. Hasil Pengujian Kestabilan Pemanas dengan Suhu Setelan 32°C . 61

Gambar 4.15. Hasil Pengujian Kestabilan Pemanas dengan Suhu Setelan 33°C . 62

Gambar 4.16. Hasil Pengujian Kestabilan Pemanas dengan Suhu Setelan 34°C . 63

Gambar 4.17. Hasil Pengujian Kestabilan Pemanas dengan Suhu Setelan 35°C . 64

Gambar 4.18. Hasil Pengujian Kestabilan Pemanas dengan Suhu Setelan 36°C . 65

Gambar 4.19. Hasil Pengujian Kestabilan Pemanas dengan Suhu Setelan 37°C . 66

Gambar 4.20. Hasil Pengukuran Konsumsi Daya Inkubator saat Pemanas Aktif 67

Gambar 4.21. Hasil Pengukuran Konsumsi Daya Inkubator saat Pemanas Tidak

Aktif ................................................................................................................. 67

Gambar 4.22. Hasil Pengujian Penanda Terjadinya Kesalahan .......................... 68

x

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1. Perbandingan Inkubator Bayi Produksi Sanes Medical,UNDIKSHA,

Khrisma Jatiajie, dan Inkubator Bayi yang Akan Dirancang .............................. 3

Tabel 2.1. Daftar Perintah SHT 11 (Application Notes SHT 11) ........................ 16

Tabel 2.2. Pengukuran Kelembaban .................................................................. 18

Tabel 2.3. Pengukuran Suhu ............................................................................. 18

Tabel 3.1. Konfigurasi PORT Pengendali Mikro ............................................... 28

Tabel 3.2. Pengukuran Kelembaban .................................................................. 30

Tabel 3.3. Pengukuran Suhu ............................................................................. 30

Tabel 4.1. Hasil Pengukuran Suhu Sensor SHT 11 ............................................ 46

Tabel 4.2. Hasil Pengukuran Kelembaban Sensor SHT 11 ................................ 47

Tabel 4.3. Hasil Pengujian Waktu Pemanasan Awal Inkubator ......................... 50

Tabel 4.4. Hasil Pengujian Kestabilan Pemanas (Suhu Setelan 30°C) ................ 59

Tabel 4.5. Hasil Pengujian Kestabilan Pemanas (Suhu Setelan 31°C) ................ 59

Tabel 4.6. Hasil Pengujian Kestabilan Pemanas (Suhu Setelan 32°C) ................ 60

Tabel 4.7. Hasil Pengujian Kestabilan Pemanas (Suhu Setelan 33°C) ................ 61

Tabel 4.8. Hasil Pengujian Kestabilan Pemanas (Suhu Setelan 34°C) ................ 62

xi

Tabel 4.9. Hasil Pengujian Kestabilan Pemanas (Suhu Setelan 35°C) ................ 63

Tabel 4.10. Hasil Pengujian Kestabilan Pemanas (Suhu Setelan 36°C) .............. 64

Tabel 4.11. Hasil Pengujian Kestabilan Pemanas (Suhu Setelan 37°C) .............. 65

Tabel 4.12. Perbandingan Spesifikasi Inkubator Sanes BIC – 301 dan

Inkubator yang Dibuat ....................................................................................... 69

Tabel 4.13. Rincian Harga Komponen Perangkat Keras yang Dibutuhkan ........ 69