1. Pendahuluan

Dalam merawat bayi premature dibutuhkan prasarana yang cukup memadai untuk menunjang perawatan dan kesehatan bayi. Salah satu prasarana yang sangat dibutuhkan untuk perawatan bayi premature adalah inkubator bayi. Inkubator bayi adalah alat yang berfungsi untuk menjaga suhu dan kelembaban di dalam ruang inkubator agar sesuai dengan kebutuhan suhu dan kelembaban bayi premature.

Sampai saat ini masih jarang inkubator bayi yang dapat dimonitor melalui jaringan LAN. Kebanyakan inkubator bayi hanya mengendalikan suhu dan kelembaban yang sistem monitoringnya terdapat pada inkubator. Berangkat dari hal tersebut timbul ide untuk merancang sistem hardware yang dapat mengukur suhu dan kelembaban menggunakan DT-Sense Temperature and Humidity Sensor yang dikendalikan dengan mikrokontroler ATMega8535 yang dapat dimonitoring dari jarak jauh menggunakan jaringan LAN.

2. Tinjauan Pustaka

Sebelumnya telah dilakukan penelitian berjudul Pembuatan Sistem Kendali Suhu Pada Inkubator Bayi Prematur, yaitu sistem kendali suhu yang menggunakan Mikrokontroler AT89S51 sebagai komponen utama yang berfungsi untuk trigger relay yang mengendalikan lampu pijar 60 watt dan kipas angin sebagai pendingin dan pensirkulasi udara dalam ruangan inkubator, sensor LM35 sebagai input dari Mikrokontroler yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan, ADC 0804 sebagai LCD yang menampilkan besar suhu pada inkubator[2].

Penelitian lainnya yaitu Sistem Monitoring Dan Kontrol Otomatis Inkubator Bayi Dengan Visual Basic 6.0 Berbasis Arduino, pada perancangan tersebut menggunakan sensor DHT11 yang dirangkai dengan Arduino yang kemudian data output dari Arduino diolah oleh visual basic kemudian outputnya akan muncul di komputer yang digunakan perawat menggunakan komunikasi USB. Dalam program Arduino ditentukan nilai set point untuk suhu yaitu antara 35º C- 36º C dan nilai kelembaban antara 55% -70%. Data output dari Arduino merupakan suatu perintah untuk perangkat keras yang disediakan untuk mengatur kestabilan suhu dan kelembaban di dalam inkubator yaitu bohlam dan fan. Jika suhu kurang dari nilai set point maka bohlam akan menyala, jika melebihi nilai set point bohlam otomatis mati. Begitu juga dengan kelembaban, jika kelembaban kurang dari nilai set point maka fan akan menyala dan jika melebihi nilai set point otomatis fan akan mati[3].

Perbedaan dari kedua penelitian yang sebelumnya adalah pada jalur komunikasi pengiriman data dan hardware yang digunakan, pada perancangan milik Elisabeth Sihombing menggunakan komunikasi pararel untuk menampilkan hasil data ke LCD sedangkan pada perancangan milik Ilmiyati menggunakan komunikasi USB untuk menampilkan data ke sistem aplikasi komputer. Ditinjau dari tugas akhir di atas maka dikembangkan dengan adanya sistem monitoring inkubator bayi melalui jaringan LAN (Local Area Network) menggunakan protokol TCP/IP, dimana aplikasi komputer meminta mikrokontroler untuk membaca suhu atau kelembaban kemudian hasilnya ditampilkan ke LCD dan dikirim kembali ke sistem aplikasi komputer melalui jaringan LAN.

DT-Sense Temperature and Humidity Sensor adalah sensor suhu dan kelembaban relatif dari Sensirion Corp yang berbasis SHT10. Sensor ini dapat digunakan sebagai alat pengindra suhu dan kelembaban dalam aplikasi pengendali suhu atau kelembaban ruangan maupun aplikasi pemantau suhu dan kelembaban relatif ruangan. Mempunyai kisaran pengukuran mulai dari 0 - 100% RH, dan akurasi RH absolute +/- 4,5% RH. Sedangkan

untuk akurasi pengukuran temperatur -40 - 123,8°C. Membutuhkan catu daya 4,8 - 5.4VDC. Sensor ini bekerja dengan interface I2C[6].

Gambar 1 DT-Sense Temperature and Humidity Sensor[6].

DT-I/O TCP/IP to UART Converter merupakan modul converter 2 arah serial UART to ethernet berbasis WIZ105SR. Modul ini cocok diaplikasikan untuk sistem presensi berbasis LAN dengan komputer sebagai server database maupun monitoring sensor melalui LAN. [7].

Gambar 5 DT-I/O TCP/IP to UART Converter[7].

Protokol TCP/IP dikembangkan pada akhir dekade 1970-an hingga awal 1980-an sebagai sebuah protokol standar untuk menghubungkan komputer-komputer dan jaringan untuk membentuk sebuah jaringan yang luas. TCP/IP merupakan sebuah standar jaringan terbuka yang bersifat independen terhadap mekanisme transport jaringan fisik yang digunakan, sehingga dapat digunakan di mana saja. Protokol ini menggunakan skema pengalamatan yang sederhana yang disebut sebagai alamat IP (IP Address) yang mengizinkan hingga beberapa ratus juta komputer untuk dapat saling berhubungan satu sama lainnya.Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) adalah satu set aturan standar komunikasi data yang digunakan dalam proses transfer data dari satu komputer ke komputer lain di jaringan komputer tanpa melihat perbedaan jenis hardware[5]. TCP/IP dibagi menjadi empat layer, tiap layer mempunyai fungsi yang berbeda diantaranya adalalah sebagai berikut : Network Interface Layer, bertanggung jawab mengirim dan menerima data ke dan dari

media fisik. Internet Layer, bertanggungjawab dalam proses pengiriman paket ke alamat yang tepat. Transport Layer, bertanggung jawab untuk mengadakan komunikasi antara dua

host/komputer. Application Layer, pada layer inilah terletak semua aplikasi yang menggunakan protokol

TCP/IP.Mikrokontroler adalah sebuah system microprocessor dimana didalamnya sudah

terdapat CPU, ROM, RAM, I/O, Clock dan peralatan internal lainnya yang sudah saling terhubung dan terorganisasi (teralamati) dengan baik oleh pabrik pembuatnya dan dikemas dalam satu chip yang siap pakai. Sehingga kita tinggal memprogram isi ROM sesuai aturan penggunaan oleh pabrik yang membuatnya[4].

ATMega8535 adalah mikrokontroler CMOS 8 bit daya rendah berbasis arsitektur RISC. Instruksi dikerjakan pada satu siklus mendekati 1 MIPS per MHz, hal ini membuat ATMega8535 dapat bektinggi walaupun dengan penggunaan daya renpin dengan 32 pin diantaranya digunakan sebagai pin, sehingga jumlah port pada mikrokontroler adalah 4

Gambar 2

3. Perancangan Sistem

Perancangan Sistem HardwareBerbasis LAN terdiri dari dua bagian, yaitu perangkat keras berfungsi sebagai pengendali utama dari perancangan sistem inkubator bayi. Perangkat keras dibagi menjadi enam Mikrokontroler ATMega8535 DT-Sense Temperature and Humidity Sensor DT-I/O TCP/IP to UART Converter LCD Lampu KipasPerangkat lunak berperan sebagai pengendali mikrokontroler agar dapat bekerja sesuai dengan yang diharapkan. Perangkat lunak dibuat dengan bahasa C dengan software Code Vision AVR 2.05.0. Diagram blok dari perancangan

Gambar 3

ATMega8535 adalah mikrokontroler CMOS 8 bit daya rendah berbasis arsitektur RISC. Instruksi dikerjakan pada satu siklus clock, ATMega8535 mempunyai mendekati 1 MIPS per MHz, hal ini membuat ATMega8535 dapat bekerja dengan kecepatan tinggi walaupun dengan penggunaan daya rendah. Mikrokontroler ATMega8535 memiliki 40

diantaranya digunakan sebagai port paralel. Satu port paralelpada mikrokontroler adalah 4 port, yaitu port A, B, C dan D

Gambar 2 Pinout ATmega8535[8].

Hardware Monitoring Suhu dan Kelembaban Inkubator Bayi N terdiri dari dua bagian, yaitu perangkat keras dan perangkat lunak. Bagian

sebagai pengendali utama dari perancangan sistem inkubator bayi. njadi enam yaitu :

Mikrokontroler ATMega8535Sense Temperature and Humidity Sensor

/IP to UART Converter

Perangkat lunak berperan sebagai pengendali mikrokontroler agar dapat bekerja sesuai dengan yang diharapkan. Perangkat lunak dibuat dengan bahasa C dengan software Code Vision AVR 2.05.0. Diagram blok dari perancangan sistem ditunjukan pada gambar 3

Gambar 3 Diagram Blok Perancangan Sistem.

ATMega8535 adalah mikrokontroler CMOS 8 bit daya rendah berbasis arsitektur , ATMega8535 mempunyai throughput

erja dengan kecepatan Mikrokontroler ATMega8535 memiliki 40

port paralel terdiri dari 8 A, B, C dan D[8].

Monitoring Suhu dan Kelembaban Inkubator Bayi perangkat keras dan perangkat lunak. Bagian

sebagai pengendali utama dari perancangan sistem inkubator bayi.

Perangkat lunak berperan sebagai pengendali mikrokontroler agar dapat bekerja sesuai dengan yang diharapkan. Perangkat lunak dibuat dengan bahasa C dengan software Code

istem ditunjukan pada gambar 3.

Mikrokontroler ATMega8535 adalah perangkat keras yang berfungsi sebagai pengendali utama dari perancangan sistem ini. Mikrokontroler ini akan digunakan untuk mengendalikan beberapa modul yang lain, yaitu : Modul DT-Sense Temperature and Humidity Sensor, mengendalikan dan menerima data

pembacaan suhu dan kelembaban. Modul DT-I/O TCP/IP to UART Converter, menerima perintah dari Komputer dan

mengirim data sesuai perintah. Modul LCD, menampilkan hasil pembacaan suhu dan kelembaban dalam ruang inkubator

bayi. Modul Lampu, mengendalikan waktu pemicuan rangkaian relay pada modul lampu. Modul Kipas, mengendalikan waktu pemicuan rangkaian relay pada modul kipas.

Gambar 4 Rangkaian Sistem Minimum ATmega8535.

Tabel 1 Konfigurasi Pin ATmega8535.

PORT FungsiA Terhubung pada LampuB Terhubung pada LCDC Terhubung pada Kipas

D.0Terhubung pada DT-I/O TCP/IP to UART Converter pin RX(receiver)

D.1Terhubung pada DT-I/O TCP/IP to UART Converter pin TX(transmitter)

D.2Terhubung pada DT-Sense Temperature and Humidity Sensor pin SDA

D.3Terhubung pada DT-Sense Temperature and Humidity Sensor pin SCL

DT-Sense Temperature and Humidity Sensor adalah modul sensor yang berbasis SHT10, modul ini digunakan untuk mengukur suhu dan kelembaban pada ruang inkubator bayi. DT-Sense Temperature and Humidity Sensor mempunyai kisaran pengukuran mulai dari 0-100% RH, dan akurasi RH absolute +/- 4,5% RH. Sedangkan akurasi pengukuran temperatur -40 - 123,8°C. Membutuhkan catu daya 4,8 - 5.4VDC. Modul ini memiliki komunikasi I2C(Inter Integrated Circuit) yang dapat digunakan untuk menerima perintah atau mengirim data. Pada perancangan sistem ini mikrokontroler menggunakan komunikasi I2C untuk berkomunikasi dengan modul sensor, dengan konfigurasi pin SDA(Serial Data)sebagai jalur komunikasi data dua arah dan SCL(Serial Clock) merupakan jalur clock yang digunakan untuk mensinkronkan transfer data.

Tabel 2 Konfigurasi Pin DT-Sense Temperature and Humidity Sensor.

Dalam perancangan sistem ini DT-I/O TCP/IP to UART Converter digunakan untuk membagun sebuah jaringan komunikasi data antara pengendali mikrokontroler dengan komputer, sehingga suhu dan kelembaban dapat dimonitor melalui komputer dengan protokol TCP/IP. LCD digunakan untuk menampilkan suhu dan kelembaban pada ruang inkubator bayi. LCD yang digunakan adalah LCD karakter 16x2. Modul ini terhubung dengan mikrokontroler pada PORT B.

Pin Nama Fungsi1 GND Titik referensi untuk catu daya input2 VCC Terhubung ke catu daya 4.8 - 5.4 Volt3 RX TTL Input serial level TTL ke modul4 TX TTL Output serial level TTL dari modul5 SDA I2C-bus data input/output6 SCL I2C-bus clock input

Lampu berfungsi sebagai pemanas untuk menaikan suhu dalam ruang inkubator agar sesuai dengan nilai setpoint yang telah ditentukan. Perangkat pemanas menggunakan bolham 12 Volt 10 Watt yang dikendalikan dengan metode on-off menggunakan rangkaian relay.

Gambar 5 Rangkaian Relay Lampu.

Kipas berfungsi sebagai penurun suhu dan kelembaban dalam ruang inkubator agar sesuai dengan nilai setpoint yang telah ditentukan. Kipas yang digunakan adalah kipas DC 12 Volt yang dikendalikan dengan metode on-off menggunakan rangkaian relay.

Gambar 6 Rangkaian Relay Kipas.

Proses kerja perangkat lunak dimulai dari inisialisasi variabel, UART, I2C, LCD dan sinkronisasi antara sensor dan modul komunikasi jaringan. Kemudian mikrokontroler terus menerus mengecek isi variabel request apakah berisi “t” atau “h”, jika “t” maka akan membaca data suhu kemudian jika “h” akan membaca data kelembaban. Hasil pengukuran dari sensor akan ditampilkan di LCD kemudian dikirim kembali melalu jaringan LAN.

Gambar 7 Diagram Alir Perangkat Lunak.

Start

request = "t"? request = "h"?

Tampilkan"Temp : °C"pada baris ke 1 LCD

Tampilkan"Humi : %RH"pada baris ke 2 LCD

NO

YES YES

Baca data suhu dantampilkan ke LCD kemudian

kirimkan data tersebut via UART

Baca data kelembaban dantampilkan ke LCD kemudian

kirimkan data tersebut via UART

Suhu = "< 35"?Lampu ONKipas OFF

Kelembaban = "> 70"?

Suhu = "> 36"?Kipas ON

Lampu OFF

Endloops

Kipas ONYES

YES

NO

NO

NO

YES

NO

Kelembaban = "<=70"? Kipas OFFYES

NO

request = "r"?

Lampu OFFKipas OFF

NO

YES

Inisialisasi VariabelInisialisasi UART

Inisialisasi I2CInisialisasi LCD

Variabel Input

4. Hasil dan Pembahasan

Pengujian dan analisis bertujuan untuk mengetahui apakah sistem yang dirancang sudah berjalan dan sesuai dengan yang diharapkan. Pengujian mikrokontroler dilakukan pada seluruh PORT dengan program sederhana menggunakan LED. Sebelumnya tiap PORT diberi logika low yang berarti LED akan padam selanjutnya diberi logika high yang berarti LED akan menyala.

Kode Program 1 Program Sederhana Pengujian Mikrokontroler.

1. while (1)2. {3. // Place your code here4. PORTA=0x00;5. PORTB=0x00;6. PORTC=0x00;7. PORTD=0x00;8. delay_ms(500);9. PORTA=0xFF;10. PORTB=0xFF;11. PORTC=0xFF;12. PORTD=0xFF;13. }14. }

Pengujian modul sensor ini untuk membandingkan hasil pembacaan suhu dan kelembaban pada ruang inkubator yang dirancang dengan thermometer dan thermo-hygrometer standart.

Tabel 3 Hasil Perbandingan Sistem dengan Alat Ukur.

No Suhu°C Thermometer °C Kelembaban %RH Hygro-Meter %RH

1 29 28.5 73 772 30 30.1 72 753 31 30.9 68 714 32 31.8 65 695 33 32.5 62 65

Pengujian LCD dilakukan dengan menghubungkan PORTB pada LCD 16x2. Dengan program sederhana yang hasilnya ditunjukan pada gambar 8.

Gambar 8 Hasil Pengujian LCD.

Kode Program 2 Program Sederhana Pengujian LCD.

1. lcd_init(16);2. define_char(char0,0); // simpan simbol derajat ke CGRAM LCD3. lcd_gotoxy(2,0);lcd_putsf("BAMBANG S GS");4. lcd_gotoxy(1,1);lcd_putsf("Nim :672006150");5. delay_ms(3000);

Pengujian modul komunikasi dilakukan dengan cara mengatur konfigurasi LAN Cardkomputer agar dalam satu jaringan, kemudian dilakukan deteksi dengan aplikasi dari bawaan modul tersebut serta dilakukan ping IP.

Gambar 9 Pengujian Modul Komunikasi.

Gambar 10 Ping Ke Modul Komunikasi.

Pengujian seluruh sistem yang dirangcang dengan menggabungkan semua perangkat keras serta perangkat lunak untuk mikrokontroler dan aplikasi dekstop yang dibuat oleh rekan saya Daniel Priyo Yuwono dalam penelitian yang berjudul Perancangan Sistem Aplikasi Monitoring Suhu dan Kelembaban Inkubator Bayi berbasis LAN. Pada saat awal power supply ON, maka perangkat keras inkubator siap menerima perintah dari sistem aplikasidekstop.

Gambar 11 Keadaan Awal Perangkat Keras.

Apabila aplikasi dekstop sudah dijalankan dengan menekan tombol Conect maka inkubator mulai bekerja dengan membaca suhu dan kelembaban pada ruang inkubator. Kemudian hasil pembacaan akan ditampilkan di LCD dan dikirim melalui jaringan LAN ke sistem aplikasi dekstop.

Gambar 12 Pembacaan Awal Perangkat Keras.

Dari pembacaan awal menunjukan nilai suhu 28°C dan kelembaban 74%RH, maka lampu pemanas akan ON karena suhu kurang dari nilai set point yaitu 35-36°C begitu juga dengan kipas akan ON karena nilai kelembaban kurang dari nilai set point yaitu 70%RH. Begitu juga pada saat suhu diatas set point maka kipas akan ON untuk menurunkan suhu. Berdasarkan pengujian yang dilakukan selama 24 jam, lampu pemanas dan kipas pendingin akan selalu bekerja untuk menjaga suhu dan kelembaban sesuai nilai set point.

5. Simpulan

Bab ini merupakan bagian akhir dari keseluruhan tugas akhir yang berisi kesimpulan dari hasil pengujian yang telah dilakukan, yang selanjutnya akan diakhiri dengan ringkasan saran perbaikan yang diajukan penulis. Berdasarkan hasil perancangan dan pengujianperangkat keras dan perangkat lunak didapatkan kesimpulan yaitu, alat dapat memonitor suhu dan kelembaban ruang inkubator dengan baik, bekerja pada suhu 35-36°C dan kelembaban 70%RH. Dari hasil pengujian dengan aplikasi dekstop perangkat keras bekerja dengan baik menerima perintah maupun mengirim data melalui jaringan LAN dengan protokol TCP/IP. Pengontrolan suhu dan kelembaban ruang inkubator sudah sesuai dengan nilai setpoint, apabila suhu kurang dari 35°C lampu menyala dan bila suhu lebih dari 36°C kipas menyala. Untuk kelembaban memiliki nilai setpoint 70%RH, yaitu jika kelembaban lebih dari 70% makan kipas akan menyala untuk menurunkan kelembaban menjadi 70%RH. Perangkat keras memiliki akurasi RH absolute -/+ 4,5% RH, sedangkan akurasi pengukuran temperatur -40 -123,8°C. Terdapat LCD untuk menampilkan nilai hasil pembacaan suhu dan kelembaban.Dari sistem yang telah dirancang, masih terdapat hal-hal yang kurang sempurna sehingga ada beberapa pengembangan yang dapat dilakukan pada sistem ini yang mengarah pada kesempurnaan sistem yang dibuat. Melengkapi perancangan perangkat lunak dapat ditambahkan pengaturan nilai set point. Sistem komunikasi dapat dikembangkan tidak hanya dengan jaringan LAN, misalkan wireless. Dapat ditambahkan sensor pengukur oksigen, untuk mengetahui kadar oksigen dalam ruang inkubator bayi.

6. Daftar Pustaka

[1] Nurcahyo, Sidik, 2012, Aplikasi dan Teknik Pemograman Mikrokontroler AVR Atmel, Penerbit : ANDI Yogyakarta.

[2] Sihombing, Elisabeth, 2009, Pembuatan Sistem Kendali Suhu Pada Bayi Prematur, Medan : Program Studi Fisika Instrumentasi, Universitas Sumatera Utara.

[3] Ilmiyati, Rayzah Nur, 2012, Sistem Monitoring dan Kontrol otomatis Inkubator Bayi dengan Visual Basic 6.0 Berbasis Arduino, Jakarta : Jurusan Teknik Elektro, Universitas Mercu Buana.

[4] Winoto, Ardi, 2008, Mikrokontroler AVR ATmega8/16/32/8535 dan Pemrogramannya dengan Bahasa C pada WinAVR. Bandung : Informatika.

[5] Hartono, Puji, 2013, Komunikasi Data ala TCP/IP, http://www. puji.files.wordpress.com/2008/03/komdat_tcpip.pdf. Diakses tanggal 17 April 2013.

[6] DT-SENSE Temperature and Humidity Sensor, http://www.innovativeelectronics.com/innovative_electronics/pro_DT-Sense_Temperature_n_Humidity_Sensor.htm. Diakses tanggal 19 Mei 2013.

[7] DT-I/O TCP/IP TO UART CONVERTER, http://www.innovativeelectronics.com/innovative_electronics/pro_dtio_TCPIP_TO_UART_CONVERTER.htm. Diakses tanggal 20 Mei 2013.

[8] Atmega8535, http://www.atmel.com/Images/2502s.pdf. Diakses tanggal 20 Mei 2013.