Seminar Tugas Akhir Juni 2015digilib.poltekkesdepkes-sby.ac.id/public/POLTEKKESSBY...dibidang alat...

Seminar Tugas Akhir Juni 2015

INCUBATOR ANALYZER PORTABEL BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA32

(SENSOR SUHU DAN SENSOR ALIRAN UDARA)

(Ahmad Syaifudin, Tri Bowo Indrato, Triwiyanto)

Jurusan Teknik Elektromedik Politeknik Kesehatan Surabaya

Jln. Pucang Jajar Timur No. 10 Surabaya

ABSTRAK

Incubator analyzer merupakan perangkat yang dirancang untuk memverifikasi pengoperasian

dan kondisi lingkungan inkubator bayi yang dapat melakukan perekaman parameter seperti aliran

udara (air flow), kebisingan (noise), suhu (temperature) dengan empat mode pengukuran individual,

dan kelembaban relatif (relative humidity) dengan tingkat kelayakan kebocoran suhu luar ± 1°C,

tingkat kelembaban >70%, laju aliran udara <0,35 m/s, dan tingkat kebisingan di dalam inkubator <60

dBA.

‘Incubator Analyzer Portabel Berbasis Mikrokontroler ATMEGA32’ ini memiliki parameter

suhu menggunakan sensor LM 35 untuk pembacaan T1, T2, T3 dan T4 dengan range pembacaan 30-

50°C, kelembaban menggunakan sensor HSM 20G dengan range 50-90 %RH, kebisingan dengan

range 40-60 dB, dan air flow meter dengan rang 0-0,7 m/s yang kemudian diolah oleh mikrokontroller

ATMEGA32 dan ditampilkan pada LCD 4x20. Perhitungan kalibrasi dapat dilakukan oleh modul,

tetapi hanya sebatas nilai error pada suhu, nilai rata-rata pengukuran tiap 6x pengukuran, dan

standart deviasi untuk setiap pengukuran parameter.

Berdasarkan dari hasil pengujian pada Baby Incubator dengan suhu setting 350C, dan 370C,

didapatkan nilai rata – rata yang tidak jauh berbeda dengan nilai pembanding, yaitu dengan rata –

rata error pengukuran sebesar untuk data suhu, dan rata-rata error pengukuran sebesar untuk air

flow.

Setelah melakukan proses studi literature, perencanaan, percobaan, pembuatan modul,

pengujian alat, dan pendataan, secara umum dapat disimpulkan bahwa alat ‘Incubator Analyzer

Portabel Berbasis Mikrokontroler ATMEGA32’ dapat digunakan dan sesuai dengan perencanaan.

1. Pendahuluan

1.1. Latar Belakang

Incubator analyzer merupakan perangkat

yang dirancang untuk memverifikasi

pengoperasian dan kondisi lingkungan inkubator

bayi yang dapat melakukan perekaman

parameter seperti aliran udara / air velocity / air

flow, kebisingan / noise, suhu / temperature (

dengan empat mode pengukuran individual ),

dan kelembaban relatif / relative humidity

(Flukebiomedical). Inkubator bayi berfungsi

menjaga temperatur di sekitar bayi supaya tetap

stabil, atau dengan kata lain dapat

mempertahankan suhu tubuh bayi dalam batas

normal. Selain itu, di inkubator bayi juga perlu

diperhatikan kebisingan ruang inkubator,

kelembaban, dan aliran udara. Untuk

memverifikasi seluruh parameter pada inkubator

bayi, maka perlu dilakukan pengkalibrasian alat.

Dewan Standarisasi Nasional (DSN/1990)

mendefinisikan bahwa kalibrasi adalah kegiatan

untuk menentukan kebenaran konvensional

penunjukan instrumen ukur dan bahan ukur

dengan cara membandingkannya terhadap

standart ukurannya yang ditelusuri (traceable) ke

standart Nasional atau Internasional. Definisi


lain kalibrasi adalah kegiatan penerapan untuk

menentukan kebenaran nilai penunjukan alat

ukur dan data bahan ukur (Permenkes No. 363

Tahun 1998).

Menurut pengamatan penulis pada alat

incu analyzer yang ada di labolatorium kalibrasi

Teknik Elektromedik Surabayapada saat

digunakan untuk praktek pengukuran (kalibrasi),

untuk melihat nilai per-parameter pintu

inkubator bayi harus dibuka tutup, sedangkan

untuk melihat hasil perhitungan error maupun

standart deviasi masih menggunakan

perhitungan secara manual,belum ada

fitur/fasilitas perhitungan otomatis nilai error,

standart deviasi, dan masih menggunakan 1

display tampilan parameter. Kondisi seperti ini

menyebabkan proses pengkalibrasian

membutuhkan waktu yang lama karena harus

menunggu 1 menit untuk stabilisasi pengukuran

serta masih harus menghitung manual error alat

dan standart deviasi (stdv). (pengalaman

praktikum di lab. kalibrasi teknik elektromedik).

Untuk meminimalisir hal tersebut, maka

diharapkan hasil pengukuran dalam Incu

Analyzer dapat ditampilkan pada display secara

bersamaan yang mencakup seluruh parameter

serta hasil error dan standart deviasi (stdv).

Alat Incubator Analyzer sebelumnya

pernah dibuat oleh Herlina Candra Putri dan

Rohmantus Sholihah (Tahun 2006) dengan 3

parameter (suhu, kebisingan, kelembaban) yang

tampil bersamaan dalam satu display. Alat

tersebut menurut pengamatan penulis masih

memiliki kelemahan karena belum portable

(masih menggunakan kabel power)dan belum

ada parameter air flow. Kemudian

dikembangkan oleh Aljaziroh JannatulMaghfiroh

dan GhafurSlamet (Tahun 2014) dengan

penambahan baterai (dibuat portabel). Alat ini

masih memiliki kekurangan, dimana sensor

kebisingan tidak dapat mendeteksi range 30 dB -

44 dB (yang terbaca range 45 dB – 60 dB)dan

belum ada parameter air flow.

Berdasarkan identifikasi masalah diatas,

maka penulis ingin mengembangkan modul yang

sebelumnya sudah pernah dibuatdengan

penambahan perhitungan otomatis nilai kalibrasi

dan menambahkan parameter aliran udara / air

flow.

1.2. Batasan Masalah

1.2.1. LM35 sebagai sensor suhu pada 4 titik

pengukuran suhu I (konveksi), suhu II

(konveksi), suhu III (konveksi), suhu IV

(konduksi) berbasis mikrokontroller yang

kemudian ditampilkan pada LCD

1.2.2. Range suhu yang dapat diukur adalah 300

– 500C

1.2.3. Range air flow yang dapat diukur

maksimal 0,7 m/s

1.2.4. Resolusi tampilan (display) suhu dua digit

dibelakang koma dan resolusi tampilan

(display)air flowsatu digit di belakang

koma

1.2.5. Menggunakan display LCD Karakter 4x20

1.2.6. Hasil perhitungan kalibrasi hanya

mencakup nilai koreksi (Error) dan nilai

ketidakpastian (stdv), nilai koreksi hanya

berlaku untuk parameter suhu

1.3. Rumusan Masalah

Dapatkah dikembangkan Incubator

Analyzer Portabel Berbasis Mikrokontroler

ATMEGA32?

1.4. Tujuan

1.4.1. Tujuan Umum

Dikembangkannya Incubator Analyzer

Portabel Berbasis Mikrokontroler

ATMEGA32.

1.4.2. Tujuan khusus

1.4.2.1. Membuat rangkaian sensor suhu yang

dapat mengukur suhu dari 300 – 500C

1.4.2.2. Membuat rangkaian sensor air flow

1.4.2.3. Membuat rangkaian minimum sistem

1.4.2.4. Membuat rangkaian LCD karakter 4x20

1.4.2.5. Membuat program display suhu,

perhitungan error dan perhitungan

ketidakpastian pengukuran

1.4.2.6. Melakukan uji fungsi sensor suhu,

sensor air flow, perhitungan error dan

perhitungan ketidakpastian pengukuran

1.5. Manfaat

1.5.1. Manfaat Teoritis

Diharapkan dapat meningkatkan

pengetahuan mahasiswa Teknik Elektromedik

dibidang alat kalibrasi terutama Incubator


Analyzer dan dapat menjadi acuan / referensi

penelitian berikutnya.

1.5.2. Manfaat Praktis

1.5.2.1. Memberikan informasi tentang nilai

suhu dan kecepatan aliran udara dalam

baby incubator

1.5.2.2. Meningkatkan efisiensi waktu dalam

melakukan praktek pengkalibrasian baby

incubator

2. Tinjauan Pustaka

2.1 Baby Incubator

Baby Incubator / Inkubator Bayi adalah

suatu wadah yang tertutup, dikondisikan untuk

bayi dengan temperatur lingkungan terkontrol (

Badan Pengamanan Fasilitas Kesehatan ).

Pada Baby Incubator meliputi beberapa

parameter yaitu temperatur, kelembaban, aliran

udara dan kebisingan dengan tingkat kelayakan

kebocoran suhu luar ±1o C, tingkat kelembaban

relatif antara ≥ 70 % , laju aliran udara < 0,35

m/s, dan tingkat kebisingan didalam Incubator <

60 dBA . Dalam artian bahwa persyaratan

tersebut harus terpenuhi untuk mendapatkan

kriteria keselamatan dan keamanan dalam

penggunaannya (Freddy Artadima Silaban).

2.2. Kalibrasi

2.2.1. Definisi Kalibrasi

Kalibrasi menurut definisi Per-

Menkes. No. 363 Tahun 1998 adalah adalah

kegiatan peneraan untuk menentukan kebenaran

nilai penunjukan alat ukur dan atau bahan ukur.

Dengan kata lain, kalibrasi adalah kegiatan yang

membandingkan suatu alat ukur terhadap

standart ukurnya yang tertelusur (ke standart

nasional dan/atau internasional) untuk

menentukan besaran konvensionalnya.

Dikatakan kalibrasi jika kegiatan

tersebut menghasilkan :

a) Sertifikat Kalibrasi

b) Lembar Hasil / laporan kalibrasi yang berisi

angka koreksi, deviasi/penyimpangan,

ketidakpastian, dan batasan – batasan atau

standar penyimpangan yang diperkenankan.

c) Label / Penandaan

\

Gambar 2.1. Contoh Label Merah dan Hijau

2.2.1.1. Alat Ukur Kinerja Baby Incubator

Pada Pasal 16 ayat 2 ditegaskan bahwa

Peralatan medis harus diuji dan dikalibrasi

secara berkala oleh Balai Pengujian Fasilitas

Kesehatan dan/atau Institusi Penguji Yang

Berwenang. Balai Pengamanan Fasilitas

Kesehatan (BPFK) sebagai institusi penguji dan

kalibrasi alat kesehatan berdasarkan Peraturan

Menteri Kesehatan (Permenkes)

No.363/Menkes/Per/IV/1998, diberi tugas

melakukan pengujian dan kalibrasi peralatan

kesehatan di sarana pelayanan kesehatan untuk

menjamin mutu (ketelitian, ketepatan dan

keamanan) peralatan kesehatan. Oleh karena itu,

perlu dilakukan kalibrasi untuk menjaga kondisi

baby incubator agar tetap dalam kondisi baik.

Alat ukur yang digunakan untuk

kalibrasi baby incubator adalah Incubator

Analyzer. Incubator Analyzer merupakan alat

yang difungsikan untuk menguji kerja dan

lingkungan baby incubator. Terdiri dari

pengukuran parameter yang sangat penting bagi

keamanan baby incubator yaitu aliran udara,

kebisingan, kelembaban relatif, dan temperatur

(4 titik ukur).

1) Temperature Sensor T1 : Untuk pengukuran

konveksi

2) Temperature Sensor T2 : Untuk pengukuran

konveksi atau radiasi

3) Temperature Sensor T3 : Untuk pegukuran

konveksi

4) Relative Humidity : Untuk mengukur

kelembaban relatif

5) Air Flow : Untuk mengukur

laju aliran udara

6) ON/OFF switch : Jika cover

ditutup, maka secara otomatis alat pada

posisi OFF, dan sebaliknya


7) Temperature Probe Holder : Digunakan untuk

menahan pemeriksaan suhu T2 ketika

melakukan pengukuran konveksi. Hanya

mekanik koneksi saja; tidak ada sambungan

listrik

8) Sound Sensor :Internal

Microphone untuk mengukur tingkat

kebisingan ruangan

9) Temperatur Sensor T4 : Untuk mengukur

suhu matras.

Gambar 2.2 Incubator Analyzer

2.4 Sensor Air Flow

Dalam rancangan ini, sensor air flow

yang digunakan merupakan perpaduan dari

sensor suhu LM35 dan resistor yang didekatkan

pada LM35. Dimana resistor merupakan

“heater” yang berperan sebagai penghasil panas,

dan LM35 sebagai pemonitor suhu heater. Suhu

heater dikondisikan pada suhu 500C dengan

driver yang dikendalikan oleh mikrokontroller.

Nilai air flow didapatkan dari konversi

hasil perubahan tegangan sensor suhu LM35

dengan membandingkan pada standar alat

ukurnya. Rumus yang digunakan untuk konversi

ke nilai Air Flow adalah dengan menggunakan

rumus linieritas:

y= nilai air flow yang dicari (m/s)

m= gradient (linieritas)

x= nilai tegangan output LM35

c= konstanta

Dengan rumus tersebut nantinya akan

diperoleh hasil konversi nilai Air Flow/aliran

udara.

2.5 Sensor Suhu IC LM35

Sensor suhu IC LM 35 merupakan chip IC yang

berfungsi untuk mengetahui temperature suatu

objek atau ruangan dalam bentuk besaran

elektrik, atau dapat juga didefinisikan sebagai

komponen elektronika yang berfungsi untuk

mengubah perubahan temperature yang diterima

dalam perubahan besaran elektrik.

Bentuk fisik sensor suhu LM 35

merupakan chip IC dengan kemasan yang

berfariasi, pada umumnya kemasan sensor suhu

LM35 adalah kemasan TO-92 seperti terlihat

pada gambar dibawah.

Gambar 2.3 Sensor Suhu LM 35

Sensor suhu IC LM35 memiliki

keakuratan cukup tinggi dan mudah dalam

perancangan jika dibandingkan dengan sensor

suhu yang lain, sensor suhu LM35 juga

mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan

linieritas yang cukup tinggi sehingga dapat

dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian

kontrol khusus serta tidak memerlukan setting

tambahan karena output dari sensor suhu LM35

memiliki karakter yang linier dengan perubahan

10 mV / °C. Tegangan output sensor suhu IC

LM35 dapat diformulasikan sebagai berikut :

Vout LM35 =Temperature º x 10 mV

y=mx + c


2.6. Minimum sistem

Pada penelitain ini, peneliti

menggunakan ATmega32 yang terdapat elemen

tambahan ( optional ), yaitu rangkaian

pengendalian ADC: AGND ( = GND ADC ),

AVCC ( VCC ADC ), dan AREF (= Tegangan

Referensi ADC). Jangan lupa tambahkan

konektor ISP untuk mengunduh ( download )

program ke mikrokontroler.

Gambar 2.4 Minimum Sistem ATmega32

3. Metodologi

3.1 Diagram Blok

Cara Kerja Blok Diagram:

Ketika alat dinyalakan, maka sensor

suhu 1, 2, 3, 4, kelembaban, dan kebisingan akan

melakukan pembacaan (pendeteksian). Data

hasil pembacaan kemudian masuk ke port ADC

pada IC Mikrokontroler ATMEGA32 yang

sudah diberi program dan diolah sedemikian

rupa sehingga mendapatkan hasil (output) yang

ditampilkan ke LCD karakter 4x20. Sedangkan

ketika tombol start ditekan, maka proses

perhitungan nilai error dan ketidakpastian

dimulai dan hasilnya ditampilkan ke LCD

karakter 4x20.

J10

Program

mer

123456

R4

4K7

MU

LTITUN

1

100k

2 3

1

J11enb V

CC

12

J6

PB.0 - PB.7

12345678

VC

C

R3

220

SW

8

Y1

J18

PC.7 - PC.0

12345678 J8

PA.0 - PA.7

12345678

VC

C

C622pF

+

C1

10uf

J17

PD.0 - PD.7

12345678

VC

C

D6DIO

DE

ZE

NE

R

VC

C

VC

C

J7

ATM

EG

A 16

135791113 1517192123 25 27 29 31 33 35 37 39

24681012 1416182022 24 26 2830 32 34 36 38 40

PB

0 ( XCK

/T0 )

PB

2 (INT1/A

IN0)

PB

4 (SS

)

PB

6 (MIS

O)

RE

SE

TG

ND

XTAL1

PD

1 (TXD)

PD

3 (INT1)

PD

5 (OC

1A)

PD

7 (OC

2)(S

DA

) PC

1

PC

3

PC

5

(TOS

C2) P

C7

GN

D

(AD

C7) P

A7

(AD

C5) P

A5

(AD

C3) P

A3

(AD

C1) P

A1

PB

1 (T1)

PB

3 (OC

0/AIN

1)

PB

5 (MO

SI)

PB

7 (SC

K)

VC

C

XTAL2

PD

0 (RXD

)

PD

2 (INT0)

PD

4 (OC

1B)

PD

6 (ICP

1)(S

CL) P

C0

PC

2

PC

4

(TOS

C1) P

C6

AV

CC

AR

EF

(AD

C6) P

A6

(AD

C4) P

A4

(AD

C2) P

A2

(AD

C0) P

A0

SW

5

RE

SE

T

12

C5

22pF

SW

8


3.2 Diagram Alir

Cara Kerja Diagram Alir:

Saat program dimulai , mikrokontroler

akan melakukan inisialisasi pada LCD dan mulai

melakukan pembacaan sensor. Kemudian saat

tombol pilih setting suhu ditekan, maka

mikrokontroler akan melakukan penyimpanan

perintah untuk menggunakan setting suhu yang

mana ketika menentukan nilai error

suhu.Tombol start ditekan, jika YA maka akan

Tidak Tekan Start

?

Begin

Insialisasi

Baca sensor suhu, sensor

air flow

Pilih Suhu

Setting

A

Ya

Tidak

A

Delay 2 menit

Ambil data

Delay 1 menit

Ambil data

6 kali

pengambilan

data?

Tampilkan data kalibrasi suhu,

air flow

End

Ya


terjadi delay 2 menit sebelum

pengambilan data sensor suhu dan sensor air

flow, setelah itu delay 1 menit untuk

pengambilan data dan berulang sampai tercapai

6 kali pengambilan data. Jika pengambilan data

selesai, maka hasil kalibrasi akan ditampilkan

pada display LCD.

3.3 Diagram Mekanis Sistem

Gambar 2.5 Diagram Mekanis Sistem

3.4 Urutan Kegiatan

1. Pengajuan proposal

2. Ujian dan Revisi proposal

3. Pembuatan modul

4. PKL

5. Uji kelayakan

6. Seminar awal

7. Ujian sidang KTI dan revisi

8. Pengesahan dan pengumpulan Karya

Tulis Ilmiah

3.5 Tempat dan Jadwal Penelitian

3.5.1 Tempat Penelitian

Peneliti melakukan penelitian ini di

kampus teknik elektromedik Surabaya.

3.5.2 Jadwal Penelitian

Penulis menyusun kegiatan jadwal

kegiatan menurut kalender Akademik yang ada

di Politeknik Kesehatan Jurusan Teknik

Elektromedik Surabaya.

Tabel 3.1 Jadwal Kegiatan


4. Pengambilan Data Dan Pengujian

4.1 Hasil Pengukuran Test Poin

Tabel 4.1 Tes Point Rangkaian Pada Suhu

350C

T1

TP1 (Volt) TP2 (Volt) TP3 (Volt)

0.345 -0.1 0.989

0.351 -0.105 1.028

0.352 -0.107 1.051

0.354 -0.11 1.082

0.357 -0.112 1.1

0.359 -0.115 1.126

T2

TP1

(Volt) TP2 (Volt) TP3 (Volt)

0.342 -0.093 0.969

0.345 -0.909 0.933

0.347 -0.96 1.023

0.351 -0.1 1.045

0.352 -0.102 1.059

0.354 -0.104 1.087

T3

TP1


0.35 -0.102 1.02

0.349 -0.101 1.014

0.348 -0.1 1.007

0.347 -0.1 1.004

0.347 -0.99 0.993

0.346 -0.98 0.986

T4

TP1


0.376 -0.129 1.277

0.376 -0.129 1.279

0.376 -0.129 1.276

0.376 -0.129 1.28

0.376 -0.129 1.276

0.376 -0.129 1.279

Tabel 4.2 Tes Point Rangkaian Pada Suhu

370C

T1

TP1


0.37 -0.215 2.184

0.368 -0.212 2.153

0.368 -0.115 1.185

0.364 -0.111 1.158

0.362 -0.11 1.149

0.361 -0.109 1.095

T2

TP1


0.367 -0.115 1.185

0.365 -0.114 1.183

0.363 -0.112 1.165

0.365 -0.111 1.158

0.362 -0.11 1.149

0.361 -0.11 1.145


T3

TP1


0.379 -0.131 1.321

0.378 -0.131 1.307

0.377 -0.13 1.308

0.378 -0.13 1.309

0.378 -0.131 1.311

0.378 -0.131 1.316

T4

TP1


0.391 -0.143 1.425

0.391 -0.143 1.424

0.391 -0.144 1.427

0.391 -0.143 1.427

0.391 -0.144 1.427

0.391 -0.143 1.425

4.2 Tabel Pengukuran

Tabel 4.3 Pengukuran Suhu pada Setting

Baby Incubator 370C untuk T1

Pengukura

n Modul

Termomete

r

LM35

(Volt)

X1 37.21 37.2 0.37

X2 37.01 37.1 0.368

X3 36.98 37.1 0.368

X4 36.49 36.5 0.364

X5 36.26 36.2 0.362

X6 36.13 36.1 0.362

Rata-rata 36.680 36.700 0.366

%Error 0.05



Pengukura

n Modul

Termomete

r

LM35

(Volt)

X1 36.85 37 0.367

X2 36.65 36.7 0.365

X3 36.49 36.5 0.363

X4 36.46 36.5 0.365

X5 36.36 36.4 0.362

X6 36.36 36.3 0.361

Rata-rata 36.53 36.57 36.38

%Error 0.05



Pengukura

n Modul

Termomet

er

LM35

(Volt)

X1 38.12 38.6 0.379

X2 37.99 38.5 0.378

X3 37.96 38.4 0.377

X4 38.02 38.5 0.378

X5 38.02 38.5 0.378

X6 38.2 38 0.378

Rata-rata 38.052 38.417 0.378

%Error 0.93




Pengukura

n Modul

Termomet

er

LM35

(Volt)

X1 39.02 38.8 0.91

X2 39.03 38.6 0.91

X3 39.03 39 0.91

X4 39.06 38.8 0.91

X5 39.06 38.8 0.91

X6 39.06 38.7 0.91

Rata-rata 39.043 38.783 0.910

%Error 0.66

Tabel 4.7 Pengukuran Air Flow pada

Setting Baby Incubator 370C

Pengukuran Modul

(m/s)

Anemometer

(m/s)

X1 0 0

X2 0 0

X3 0 0

X4 0 0

X5 0 0

X6 0 0

Rata-rata 0 0

%Error 0



Pengukura

n Modul

Termomet

er

LM35

(Volt)

X1 34.73 34.4 0.345

X2 35.12 34.7 0.351

X3 35.32 35 0.352

X4 35.61 35.4 0.354

X5 35.77 35.5 0.357

X6 36.7 35.9 0.359

Rata-rata 35.542 35.150 0.353

%Error 1.097



Pengukura

n Modul

Termomet

er

LM35

(Volt)

X1 34.5 34.5 0.342

X2 34.8 34.8 0.345

X3 35.06 35.2 0.347

X4 35.22 35.4 0.351

X5 35.48 35.5 0.352

X6 35.64 35.9 0.354

Rata-rata 35.117 35.217 0.349

%Error 0.285




Pengukura

n Modul

Termomet

er

LM35

(Volt)

X1 35.03 34.9 0.35

X2 34.99 34.8 0.349

X3 34.96 34.8 0.348

X4 34.83 34.7 0.347

X5 34.77 34.6 0.347

X6 34.67 34.5 0.346

Rata-rata 34.875 34.717 0.348

%Error 0.452



Pengukuran Modul Termometer LM35

(Volt)

X1 37.6 37.7 0.376

X2 37.6 37.2 0.376

X3 37.6 37.2 0.376

X4 37.6 37.3 0.376

X5 37.66 37.3 0.376

X6 37.63 37.3 0.376

Rata-rata 37.615 37.333 0.376

%Error 0.82


Setting Baby Incubator 350C

Pengukuran Modul

(m/s)

Anemometer

(m/s)

X1 0 0

X2 0 0

X3 0 0

X4 0 0

X5 0 0

X6 0 0

Rata-rata 0 0

%Error 0


Lab. Mikro suhu 27.70C dengan

hembusan blower/fan

Pengukuran Modul

(m/s)

Anemometer

(m/s)

X1 0.80 0.9

X2 0.85 0.9

X3 0.87 0.9

X4 0.90 0.9

X5 1 0.9

X6 0.80 0.72

Rata-rata 0.87 0.72

%Error 0.208


Tabel 4.11 Pengukuran Air Flow pada Lab.

Mikro suhu 27.70C dengan hembusan

Hairdryer dengan suhu udara diatas 38

Pengukuran Modul (m/s) Anemometer

(m/s)

X1 0.80 0.9

X2 0.85 0.9

X3 0.87 0.9

X4 0.90 0.9

X5 1 0.9

X6 0.80 0.72

Rata-rata 0.87 0.72

%Error 0.208

5. Pembahasan

5.1 Pembahasan Blok Hardware dan Software

5.1.1 Rangkaian Minimum Sistem

ATMEGA32

Spesifikasi modul rangkaian

minimum system Atmega 8 yang

diperlukan adalah:

1) Tegangan kerja yang dibutuhkan

maksimum 5 VDC dan ground

2) IC Mikrokontroller yang digunakan

adalah Atmega32 dengan fitur ADC

internal dan Timer internal

3) Membutuhkan sambungan MISO,

MOSI, SCK, dan RESET untuk

dapat memprogram Atmega32

4) Menggunakan push button sebagai

input pada PORTB.6 dan PORTB.7

untuk pemilihan sistem.

5) Menghubungkan LCD karakter

16x20 pada PORTC sebagai

tampilan.

6) Menggunakan PINA sebagai input

ADC dari sensor suhu dan sensor

air flow

Langkah–langkah pengaturan/pengujian

yaitu :

1) Dapat diisi program ataupun

dihapus dengan programmer

(dengan syarat rangkaian telah

terhubung dengan catu daya 5V)

2) Mengatur referensi ADC (tekanan)

dengan mengatur multiturn pada pin

AREF sebesar 3.33 volt (pada pin

21 ATmega8)

3) Melakukan pengaturan kecerahan

LCD 16x20 dengan mengatur

multiturn yang terhubung pada pin

2 CON16.

4) Menjalankan program sederhana

untuk mengecek fungsi push button

ketika tidak ditekan dan ketika

ditekan (push button terhubung

pada PINB.6 dan PINB.7)

5) Menjalankan program sederhana

untuk ADC dengan memberikan

inout tegangan max 5 volt pada PIN

ADC


6) Menjalankan program sedrhanan

untuk TIMER yang ditampilkan

pada LCD

5.1.2 Rangkaian Sensor Suhu LM35 (T1,

T2, T3, T4)

Gambar 5.1 Rangkaian Sensor Suhu

Lm35

a. Spesifikasi rangkaian:

1. Rangkaian membutuhkan

tegangan 5 volt terhadap

ground

2. PIN nomor 2 merupakan

output sensor yang berupa

tegangan (max 150 mV)

3. Setiap 10 mV = 10 C

b. Cara kerja rangkaian:

Rangkaian mendapatkan

tegangan input 5V, sehingga

membuat sensor LM35 aktif.

Sensor LM35 mendeteksi

suhu sekitar, yang membuat

tegangan output (PIN2)

berubah per 10mV tiap terjadi

perubahan suhu 10C pada

ruangan. Tegangan output

nantinya akan dikondisikan

melalui Pengondisi Signal

Analog (PSA) sebelum masuk

ke ADC Mikrokontroler.

c. Pengecekan dan Pengujian

1. Memberikan tegangan

input 5v pada

rangkaian

2. Mengukur tegangan

output sensor LM35

pada PIN2.

to ADC

C1uf

J64

CON3

123

R75ohm

VCC

to ADC

C1uf

J64

CON3

123

R75ohm

VCC

to ADC

C1uf

J64

CON3

123

R75ohm

VCC

to ADC

C1uf

J64

CON3

123

R75ohm

VCC


5.1.3 Rangkaian Pengkondisi Sinyal

Analog (PSA)

Gambar 5.2 Rangkaian Pengkondisi Sinyal

a. Cara kerja rangkaian:

Tegangan output Lm35 masuk ke

dalam buffer/voltage follower.

Fungsi buffer adalah untuk

menyangga tegangan LM35 agar

tidak ada yang lost/hilang ketika

masuk ke rangkaian PSA. Setelah

dibuffer, tegangan (+) dipotong oleh

adder (dikondisikan ketika suhu

LM35 0,25 mV sama dengan 0),

kemudian hasil adder diinverting

tanpa penguatan sehingga tegangan

jadi minus (-). Pada rangkaian

terakhir, tegangan dari inverting

pertama dikuatkan 10 kali dengan

penguatan inverting, sehingga hasil

tegangan output adalah (+), tegangan

tersebut kemudian masuk ke dalam

PORT ADC mikrokontroler yang

kemudian diolah menjadi data suhu.

5.1.4 Rangkaian Air Flow Meter

a. Rangkaian suhu LM35

Gambar 5.3 Rangkaian Sensor

Suhu LM35

Penjelasan rangkaian sama seperti

penjelasan sebelumnya.

R14

100k

R45

POT

VCC

R16

1k

LM35

VCCD3

DIODE ZENER

ADC

+

-

U6

LM741N

3

26

7 14 5

R50

75

+

-

U21

LM741N

3

26

7 14 5

R17

1k

- VCC

- VCC

+

-

U5

LM741N

3

26

7 14 5

VCC

R13

1k

- VCC

- VCC

J17

CON1

1

R15

1k

to ADC

C1uf

J64

CON3

123

R75ohm

VCC


b. Rangkaian Pengkondisi Sinyal

Analog (PSA)

Gambar 5.4 Rangkaian Pengkondisi Sinyal

Penjelasan rangkaian sama seperti

penjelasan sebelumnya.

c. Heater

Gambar 5.5 Rangkaian Heater

Cara kerja rangkaian:

Resistor 10 Ohm mendapat

tegangan dari baterai sebesar 5v

dengan output arus maksimum

baterai 1 A. Resistor 10 Ohm

yang digunakan merupakan

resistor dengan watt yang kecil

(1/4 watt). Perbedaan daya (watt)

resistor dengan daya (watt) yang

mensuplai resistor menyebabkan

resistor panas. Panas tersebut

kemudian dimonitor oleh LM35,

jika terjadi perubahan suhu,

maka nilai tegangan output

LM35 juga akan berubah.

Perubahan nilai tegangan itulah

yang digunakan untuk konversi

ke nilai laju angin (air flow).

d. Driver Heater

Gambar 5.6 Rangkaian Driver

Heater

Cara kerja rangkaian:

R14

100k

R45

POT

VCC

R16

1k

LM35

VCCD3

DIODE ZENER

ADC+

-

U6

LM741N

3

26

7 14 5

R50

75

+

-

U21

LM741N

3

26

7 14 5

R17

1k

- VCC

- VCC

+

-

U5

LM741N

3

26

7 14 5

VCC

R13

1k

- VCC

- VCC

J17

CON1

1

R15

1k

R

10 Ohm

VCC

VCC Baterai

Gro

und B

ate

rai

J3

Ke heater

12

dari mikro Q3TIP31CISO1

OPTO ISO

12

43

ke ground mikro

VCC

J1

123456 R2

220

R1 220


Opto coupler terhubung

dengan mikrokontroler, opto

coupler berfungsi sebagai saklar

bersama transistor TIP31C untuk

memutus arus yang mengalir pada

heater ketika suhu telah mencapai

500C. VCC baterai terhubung

dengan kolektor transistor, dan

ground terhubung dengan emitor

transistor. Anoda Opto coupler

terhubung ke PORTD.0

mikrokontroler, sementara katoda

terhubung dengan ground. Ketika

PORTD.0 mikrokontroler berlogika

1 (5 volt) maka opto coupler

saturasi, menyebabkan transistor

juga saturasi, sehingga heater

mendapatkan supply arus dari

baterai. Ketika panas heater

mencapai 500C, maka PORTD.0

mikrokontroler memberikan logika

0 (0 volt) sehingga opto coupler cut

off begitu juga transistor TIP31C,

sehingga heater tidak mendapatkan

arus (heater mati).

6. Penutup

6.1 Kesimpulan

Setelah dilakukan pengukuran dan

analisa data dapat disimpulkan bahwa :

1. Dapat dibuat rangkaian sensor suhu

LM35

2. Dapat dibuat rangkaian sensor Air

Flow sederhana dengan mengukur

perubahan suhu oleh sensor suhu

LM35

3. Sensor LM35 dapat mendeteksi

perubahan suhu dengan baik,

presentase error yang didapatkan

adalah T1=0.57%, T2=0.17%,

T3=0.69%, dan T4=0.74%

4. Sensor air flow berjalan dengan

baik ketika dibandingkan dengan

anemometer pada suhu ruangan

27.70C di lab. Mikro yang diuji

coba dengan blower/fan, tetapi

respon lebih lambat untuk menuju

nilai maksimal daripada alat ukur

pembanding. Nilai error yang

terjadi pada 6x pengukuran dalam 6

menit adalah sebesar 0.208%

5. Pada pengukuran di baby incubator,

air flow hanya menunjukkan nilai 0

sesuai dengan alat pembanding

(anemometer). Hal ini belum

diketahui kebenarannya karena

keterbatasan alat pembanding yang

tidak bisa membaca laju udara pada

range 0.2-0.6 m/s


6. Kelemahan pada sensor air flow ini

adalah pembacaan yang

dipengaruhi oleh suhu keadaan

sekitar, karena itu adalah salah satu

karakteristik dari air flow thermal

sensor

7. Dapat dibuat rangkaian

mikrokontroler ATMEGA32

8. Dapat dibuat rangkaian LCD 4x20

9. Dapat dilakukannya uji fungsi

Secara umum dapat disimpulkan

bahwa sensor suhu pada alat ‘Incubator

Analyzer Portabel Berbasis ATMEGA32’

bisa untuk digunakan. Sementara untuk

sensor air flow masih memerlukan

pengembangan dalam kesensitifannya dan

kepresisian pengukurannya.

6.2 Saran

1. Untuk pengkondisi signal analog

suhu, bisa dicoba rangkaian

differensial amplifier supaya tidak

membutuhkan tegangan minus pada

rangkaian

2. Gunakan komponen yang benar-

benar bagus, karena suhu

membutuhkan tegangan yang stabil

untuk pembacaan yang lebih baik

3. Gunakan modul air flow yang lebih

presisi dan respon time cepat untuk

sensor air flow, atau kalau mungkin

meningkatkan sensor air flow yang

penulis buat

4. Membutuhkan alat ukur pembanding

yang lebih presisi untuk suhu,

terutama air flow

5. Buat rangkaian suhu yang lebih stabil

dengan kenaikan 0.1 untuk tiap

sensor suhu

Daftar Pustaka

Departemen Pendidikan Nasional, 2008. Kamus

Besar Bahasa Indonesia Edisi Ketiga.

Jakarta : Balai Pustaka

Elektronika Dasar, 2012. LCD (Liquid Cristal

Display), http://elektronika-

dasar.web.id/teori-elektronika/lcd-liquid-

cristal-display/ ( diakses 1 Oktober 2014

)

-----------------------, 2012. Sensor Suhu IC LM

35, http://elektronika-

dasar.web.id/tag/spesifikasi-sensor-suhu-

lm35/ ( diakses 1 Oktober 2014 )

Flukebiomedical, Incubator Analyzer.

http://www.flukebiomedical.com/biome

dical/usen/incubator-analyzer/incu-

incubator-analyzer.htm?PID=56329 (

diakses 1 Oktober 2014)

Komunitas Pengusaha Muslim Indonesia.

Menentukan Jenis Flow Meter.

http://www.kpmi.or.id/tulisan/1800/Men

entukan+Jenis+Flow+Meter ( diakses 19

Oktober 2014 )

Komisi metrology Dewan standarisasi nasional,

1990. Direktori pengukuran kalibrasi

perawatan perbaikan dan pengadaan

instrumentasi pengukuran edisi 90/91.

http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/lcd-liquid-cristal-display/



http://elektronika-dasar.web.id/tag/spesifikasi-sensor-suhu-lm35/



http://www.flukebiomedical.com/biomedical/usen/incubator-analyzer/incu-incubator-analyzer.htm?PID=56329



http://www.kpmi.or.id/tulisan/1800/Menentukan+Jenis+Flow+Meter

http://www.kpmi.or.id/tulisan/1800/Menentukan+Jenis+Flow+Meter


komisi metrology dewan satandarisasi

nasional, Jakarta

Marilyn J. Hockenberry, David Wilson , 2009.

Wong's Essentials of Pediatric Nursing

Edition 8. Chicago : Mosby/Elsevier

Menteri Kesehatan, 1998. Peraturan Menteri

Kesehatan tentang Pengujian dan

Kalibrasi Alat Kesehatan pada sarana

Pelayanan Kesehatan no. 363. Peraturan

Menteri Kesehatan, Jakarta

Putri, Herlina Candra, 2006. Incu Analyzer

dengan Tiga Parameter yaitu Suhu

Kelembaban dan Kebisingan Berbasis

Microkontroller AT89s51, Tugas Akhir

1tidak diterbitkan, Prodi D-3 Teknik

Elektromedik Poltekkes Kemenkes

Surabaya, Surabaya

Slamet, Abdul Ghafur, 2013. Incu Analyzer

dengan Tiga Parameter Berbasis

ATMEGA8535, Tugas Akhir tidak

diterbitkan, Prodi D-3 Teknik

Elektromedik Poltekkes Kemenkes

Surabaya, Surabaya

Sugiyono, (2012), Metode Penelitian Kuantitatif

Kualitatif dan RD, Bandung : Alfabeta

Texas Instrument, 2013, LM35 Precision

Centigrade Temperature Sensors

Widodo Budhiarto, 2008, Panduan Praktikum

Mikrokontroler AVR ATmega16, Jakarta

: PT Elex Media Komputindo

Wijayanegara, Hidayat., (2009), Prematuritas,

cetakan pertama, Bandung : PT Refika

Aditama

World Health Organization (WHO). 2009. World

Health Statistics

BIODATA PENULIS

Nama :

TTL :

Alamat :

Pendidikan:

Seminar Tugas Akhir Juni 2015digilib.poltekkesdepkes-sby.ac.id/public/POLTEKKESSBY...dibidang alat...

Documents

Transcript of Seminar Tugas Akhir Juni 2015digilib.poltekkesdepkes-sby.ac.id/public/POLTEKKESSBY...dibidang alat...