Monitoring Tekanan Oksigen
(Wahid Nur Fattah1, Priyambada Cahya Nugraha2, Torib Hamzah3)
ABSTRAK
Monitoring Tekanan Oksigen merupakan alat life support yang berfungsi untuk memantau tekanan yang melalui outlet oksigen menuju ruangan – ruangan pasien yang bertujuan untuk mengantisipasi terjadinya pengurangan atau kelebihan tekanan yang bisa membahayakan pasien dan juga sebagai pengaman output oksigen agar operator dapat mengetahui saat tekanan oksigen kurang atau lebih yang disebabkan oleh kebocoran atau oksigen yang mulai menipis.
Pembuatan modul ini menggunakan sistem mikrokontroler sebagai pengendali, dan modul wireless HC 12 sebagai pengirim dan penerima data ADC yang dengan jarak pengiriman sampai 15 m. Alat ini menggunakan MPX 5700 yang menghubung pada pin ADC 0 IC mikrokontroler ATmega 8 untuk mengetahui pengukuran tekanan oksigen yang dapat dimunculkan pada display LCD , Kesalahan pengukuran bisa disebabkan karena human error dan fungsi alat itu sendiri yang sudah mulai menurun.
Pengujian dan keakuratan hasil pengukuran pada alat ini, penulis membandingkan nilai tekanan modul dengan alat pembanding pressure gauge dengan satuan kg/cm2 yang dikonversikan ke satuan Kpa. Pengukuran dan pengambilan data dilakukan sebanyak 5 kali. Berdasarkan pengukuran dan perbandingan antara data yang diperoleh dari pressure gauge dengan modul Monitoring Tekanan Oksigen , didapatkan nilai error tekanan tinggi 0.5%, nilai error tekanan rendah 0.56%, dan nilai error tekanan normal 0.99%.
Kata Kunci: Presure gauge, Oksigen, Tekanan dan, Kpa, HC 11
PENDAHULUAN Latar Belakang
Oksigen merupakan zat kimia yang keberadaannya sangat dibutuhkan oleh makhluk hidup. Oksigen juga media yang dibutuhkan oleh seorang pasien dalam masa pengobatan atau masa perawatan, dimana oksigen digunakan sebagai alat bantu untuk pernapasan. Oksigen pertama kali ditemukan oleh seorang ahli obat Carl Wilhelm Scheele. Ia menghasilkan gas oksigen dengan mamanaskan raksa oksida dan berbagai nitrat sekitar tahun 1772. Scheele menyebut gas ini “udara api” karena ia murupakan satu-satunya gas yang diketahui mendukung pembakaran. Sehingga oksigen sangat berperan penting dalam proses pernafasan. Pada ketinggian air laut konsentrasi oksigen dalam ruangan adalah 21% (Brunner & Suddarth, 2001).
Pemberian oksigen kepada pasien harus di control agar tidak menimbulkan masalah yang fatal (kematian) bagi penderita atau pasien . Persoalan yang biasanya terjadi terhadap pemberian oksigen adalah habisnya oksigen tanpa diketahui oleh perawat. Dengan mengetahui bahaya yang ditimbulkan oleh
keterlambatan tindakan perawat terhadap habisnya oksigen, maka penulis ingin membuat suatu alat yang dapat menanggulangi masalah tersebut (habisnya oksigen). Alat ini di desain untuk mendeteksi tekanan oksigen , sehingga perawat mengetahui seberapa besar tekanan oksigen agar tetap stabil sesuai setting.
Berdasarkan identifikasi dan latar belakang tersebut, maka penulis ingin merancang sistem kerja alat dengan judul Monitoring Tekanan Oksigen.
Batasan Masalah
Dari latar belakang masalah, maka penulis membatasi pokok – pokok yang akan dibahas yaitu :
1. Menggunakan MPX 5700 AP sebagai sensor regulator oksigen.
2. Menggunakan LCD dan Buzzer pada display ruang perawat.
3. Wireless (Tx) yang digunakan pasien harus berada pada ±15 meter dari display pemantauan (Rx) hal tersebut merupakan batas maksimum dari jarak uji yang dilakukan agar data yang dikirim
dapat diterima dengan baik oleh penerima (Rx).
4. Menunjukkan tekanan dalam satuan “KPA”.
5. Tekanan kurang dari 500 kPa.
6. Kategori tekanan lebih adalah ≥ dari 420 kPa.
7. Kategori tekanan rendah adalah ≤ dari 345 kPa.
8. Kategori tekanan habis adalah ≤ 150 kPa.
9. Menggunakan hanya 1 output tabung 10. Pengiriman data secara terus menerus
Rumusan Masalah
“Dapatkah dirancang Monitoring Tekanan Oksigen?”
Tujuan Penelitian Tujuan Umum
Dirancangnya Monitoring Tekanan Oksigen.
Tujuan Khusus
1. Membuat rangkaian sensor untuk mendeteksi tekanan oksigen.
2. Membuat rangkaian ADC
3. Membuat rangkaian mikrokontroler 4. Membuat rangkaian buzzer
5. Membuat program mikrokontroler 6. Membuat rangkaian LCD
Manfaat
Manfaat Teoritis
Menambah pengetahuan alat elektromedik khususnya pada alat life support dan untuk referensi penelitian selanjutnya.
Manfaat Praktis
1. Dengan alat ini diharapkan dapat memudahkan perawat untuk menyelesaikan tugasnya dengan lebih efektif.
2. Menghindari agar pasien tidak terjadi keterlambatan penggantian oksigen
METODOLOGI Diagram Blok Sistem
Gambar 3.1 Diagram Blok transmitter
Ketika sensor mendeteksi aliran oksigen dari out regulator oksigen maka selanjutnya masuk pada blok ADC untuk diterjemahkan sehingga encoder membaca data ADC. Maka untuk proses selanjutnya masuk pada blok encoder untuk mendapatkan timing yang sedikit lama untuk dapat dideteksi oleh encoder untuk dikirim melalui modul HC 12 selanjutnya transmitter mengirim data
Gambar 3.2 Diagram Blok receiver
Receiver menerima sinyal dari transmiter dan masuk pada rangkaian modul hc 12 untuk diolah selanjutnya masuk pada rangkaian mikrokontroler, sebelumnya mikrokontroller di program terlebih dahulu. Selanjutnya ditampilkan pada LCD diolah untuk menggaktifkan buzzer akan berbunyi ketika nilai tekanan menurun untuk persiapan oksigen menipis dan habis
Diagram Alir Proses/Program
Gambar 3.3. transmiter Gambar 3.4. receiver Pada gambar 3.3 saat alat dihidukan dengan menekan tombol On selanjutnya alat akan melakukan inisialisasi Serial. Kemudian akan merubah sinyal analog dari sensor tekanan , suhu ruang menjadi sinyal digital. Setelah proses konversi ADC berjalan, serial komunikasi akan mengirimkan data yang berupa digital ke reciver.
Pada gambar 3.4 Saat dihidupkan dan setelah inisialisasi tranmiter menerima data dan data di transfer ke microkontroller , microkontroller akan memproses data sehingga dapat di tampilkan pada
Diagram Mekanis Sistem
Gambar 3.5 Diagram mekanik
Keterangan :
: LCD 2x8
: Led low : Led high
: Tombol RESET
Alat dan Bahan Alat 1) Toolset 2) Multimeter 3) Solder 4) Penyedot timah 5) Borde rangkaian 6) Timah Bahan 1) LCD 2) Push button 3) LED 4) Catu daya 5 V 5) Tombol ON/OFF 6) Kabel catu daya 7) Mpx 5700 Ap 8) Atmega 8 9) Hc 12 10) Multitune 20k 11) R 1 k 12) R 220 Ω 13) C 100 nF/50 V 14) C 22 pF/50 V 15) Crystal Jenis Penelitian
Metode penelitian dalam pembuatan modul ini adalah Pre-eksperimental dengan menggunakan jenis one group post test
design. Pada rancangan ini, peneliti hanya
melihat hasil perlakuan pada satu kelompok tanpa ada kelompok pembanding dan kelompok kontrol. Penelitian eksperimen model ini dapat digambarkan sebagai berikut :
Perlakuan Diukur
X = treatmen/perlakuan yg diberikan (variabel Independen)
O = Observasi (variabel dependen)
Variabel Penelitian Variabel Bebas
Sebagai variabel bebas yaitu tekanan tabung gas
Variabel Tergantung
Sebagai variabel tergantung yaitu sensor MPX5700, LED, buzzer.
Variabel Terkendali
Sebagai variabel terkendali yaitu ATmega 8
Tabel 3.1 Definisi Operasional
Definini Operasional
Dalam kegiatan oprasionalnya, variabel-variabel yang digunakan dalam pembuatan modul, baik variabel terkendali, tergantung maupun bebas memiliki fungsi-fungsi antara lain: Jadwal Kegiatan
Jadwal kegiatan yang disusun oleh menurut jadwal kalender Akademik yang ada di Poleteknik Kesehatan Jurusan Teknik Elektromedik Surabaya.
HASIL DAN ANALISA
Pengujian dan Pengukuran Modul Data 1
Tabel 4.1 Pengukuran tekanan
Data 2
Tabel 4.2 Pengukuran tekanan
No kg/cm2 Kpa Kpa 1 ADC v.out
1 1 98 80.3 62 1.28 2 1.5 147 132.9 76 1.63 3 2 196 188.6 92 1.94 4 2.5 245 246.6 110 2.3 5 3 294 294.9 126 2.6 6 3.5 343 343.5 143 2.92 7 4 392 387.6 159 3.27 8 4.5 441 438.9 178 3.59 9 5 490 476.7 192 3.9 10 5.5 539 520.3 207 4.25 11 6 588 574.3 225 4.59
No kg/cm2 Kpa Kpa 1 ADC v.out
1 1 98 80.3 62 1.32 2 1.5 147 143.7 79 1.63 3 2 196 195.3 94 1.95 4 2.5 245 246.6 111 2.3 5 3 294 291.9 125 2.6 6 3.5 343 343.5 143 2.9 7 4 392 387.6 159 3.27 8 4.5 441 438.9 178 3.6 9 5 490 479.4 193 3.93 10 5.5 539 523.3 209 4.24 11 6 588 580.2 227 4.57
Data 3
Tabel 4.3 Pengukuran tekanan
Data 4
Tabel 4.4 Pengukuran tekanan
No kg/cm2 Kpa Kpa 1 ADC v.out
1 1 98 80.3 62 1.31 2 1.5 147 143.7 79 1.62 3 2 196 192 93 1.69 4 2.5 245 243.5 109 2.28 5 3 294 291 124 2.59 6 3.5 343 335.1 140 2.9 7 4 392 390.3 160 3.24 8 4.5 441 433.6 176 3.58 9 5 490 482 193 3.9 10 5.5 539 534.4 212 4.23 11 6 588 574.3 227 4.59 4.1.5 Data 5
Tabel 4.5 Pengukuran tekanan
No kg/cm2 Kpa Kpa 1 ADC v.out
1 1 98 80.3 62 1.32 2 1.5 147 136.6 76 1.63 3 2 196 188.6 92 1.94 4 2.5 245 243.5 108 2.27 5 3 294 294.9 125 2.61 6 3.5 343 340.7 143 2.92 7 4 392 390.3 160 3.2 8 4.5 441 433.6 175 3.58 9 5 490 490.3 194 3.88 10 5.5 539 534.4 212 4.21 11 6 588 574.3 227 4.56
Hasil Perhitungan/Analisis Data
Tabel Pengukuran Tekanan 1 kg/cm2= 98
Kpa
Tabel 4.6 Pengukuran tekanan
X hasil pengukuran (KPA) Rata -rata Simpangan Eror % X1 80.3 79.5 18.5 23.2 X2 80.3 X3 80.3 X4 76.4 X5 80.3
Tabel Pengukuran Tekanan 1,5 kg/cm2 =147
Kpa
Tabel 4.7 Pengukuran tekanan
X hasil pengukuran (KPA) Rata -rata Simpangan Eror % X1 132.9 140.1 6.9 4.9 X2 143.7 X3 143.7 X4 143.7 X5 136.6
Tabel Pengukuran Tekanan 2 kg/cm2= 196
Kpa
Tabel 4.8 Pengukuran tekanan
X hasil pengukuran (KPA) Rata -rata Simpangan Eror % X1 188.6 192 4 2.1 X2 195.3 X3 195.3 X4 192 X5 188.6 No kg/cm2 Kpa Kpa 1 ADC v.out
1 1 98 76.4 61 1.32 2 1.5 147 143.7 79 1.64 3 2 196 195.3 94 1.97 4 2.5 245 243.5 109 2.28 5 3 294 291.9 125 2.6 6 3.5 343 343.5 143 2.94 7 4 392 384.9 158 3.23 8 4.5 441 447.5 180 3.58 9 5 490 479.4 193 3.92 10 5.5 539 526 210 4.25 11 6 588 580.2 227 4.57
Tabel Pengukuran Tekanan 2,5 kg/cm2= 245
Kpa
Tabel 4.9 Pengukuran tekanan
X hasil pengukuran (KPA) Rata -rata Simpangan Eror % X1 246.6 244.7 0.3 0.11 X2 246.6 X3 243.5 X4 243.5 X5 243.5
Tabel Pengukuran Tekanan 3 kg/cm2= 294
Kpa
Tabel 4.10 Pengukuran tekanan
X hasil pengukuran (KPA) Rata -rata Simpangan Eror % X1 294.9 292.9 1.1 0.37 X2 291.9 X3 291.9 X4 291 X5 294.9
Tabel Pengukuran Tekanan 3,5 kg/cm2= 343
Kpa
Tabel 4.11 Pengukuran tekanan
X hasil pengukuran (KPA) Rata -rata Simpangan Eror % X1 343.5 341.3 1.7 0.51 X2 343.5 X3 343.5 X4 335.1 X5 340.7
Tabel Pengukuran Tekanan 4 kg/cm2= 392
Kpa
Tabel 4.12 Pengukuran tekanan
X hasil pengukuran (KPA) Rata -rata Simpangan Eror % X1 387.6 388.1 3.9 0.99 X2 387.6 X3 384.9 X4 390.3 X5 390.3
Tabel Pengukuran Tekanan 4,5 kg/cm2= 441
Kpa
Tabel 4.13 Pengukuran tekanan
X hasil pengukuran (KPA) Rata -rata Simpangan Eror % X1 438.9 438.5 2.5 0.6 X2 438.9 X3 447.5 X4 433.6 X5 433.6
Tabel Pengukuran Tekanan 5 kg/cm2= 490
Kpa
Tabel 4.14 Pengukuran tekanan
X hasil pengukuran (KPA) Rata -rata Simpangan Eror % X1 476.7 481.6 8.4 1.8 X2 479.4 X3 479.4 X4 482 X5 490.3
Tabel Pengukuran Tekanan 5,5 kg/cm2= 539
Kpa
Tabel 4.15 Pengukuran tekanan
X hasil pengukuran (KPA) Rata -rata Simpangan Eror % X1 537.2 531.1 7.9 1.5 X2 523.3 X3 526 X4 534.4 X5 534.4
Tabel Pengukuran Tekanan 6 kg/cm2= 588
Kpa
Tabel 4.16 Pengukuran tekanan
X hasil pengukuran (KPA) Rata -rata Simpangan Eror % X1 574.3 576.7 11.3 2 X2 580.2 X3 580.2 X4 574.3 X5 574.3 PEMBAHASAN Pembahasan Rangkaian
Rangkaian Minimum Sistem ATmega8 (Transmiter)
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 ATmega8 dengan fitur ADC internal
3) Menggunakan PINC sebagai input ADC dari sensor tekanan.
4) Memerlukan PINB.1 sebagai output ADC yang dikirim ke reciever
5) Membutuhkan sambungan MISO, MOSI, SCK, dan RESET untuk dapat memprogram ATmega8
6) Memerlukan multiturn untuk mengatur Vref
7) Memerlukan Led sebagai indikator power.
Gambar 5.1 Rangkaian pengirim Langkah – langkah pengaturan/pengujian yaitu :
1) Dapat diisi program ataupun dihapus dengan programmer (dengan syarat rangkaian telah terhubung dengan catu daya 5V)
2) Melakukan pengaturan untuk pengiriman data melalui PIND.1 sebagai PIN trasmiter
3) Menjalankan program untuk mengirim data
Berikut merupakan subprogram pengriman data ADC :
Penjelasan Subprogram :
1) Printf = mencetak data yang di kirim dan menampilkan karakter 2) putchar = mengirimkan karakter
ADC yang masuk pada pin adc(0) dengan variable input
Rangkaian penerima (Reciever) Spesifikasi modul rangkaian minimum system Atmega 8 yang diperlukan adalah:
1) Tegangan kerja yang dibutuhkan maksimum 5 VDC dan ground
lcd_gotoxy(0,0);//menentukan posisi
lcd_puts("Monitoring o2");
lcd_gotoxy(0,1); // posisi tampilan tekanan
pada lcd
count=count+1;
hasilfil[count]=rx_buffer[0];//
menerima data dari rx
if(count>=8){
count=0;
hasilfil2=(hasilfil[1]+hasilfil[2]+hasilfil[3]+
hasilfil[4]+hasilfil[5]
+hasilfil[6]+hasilfil[7]+hasilfil[8])/8; //filer
moving average
}
hasil
=0.00003*hasilfil2*hasilfil2*hasilfil2-
0.016*hasilfil2*hasilfil2+5.535*hasilfil2-208.5;
// hasil regresi
if(hasil>420)
{PORTB.1=0;PORTB.0=1;PORTC.1=1;}
//led low off, busser on ,led high on
else if(hasil<345)
{PORTB.1=1;PORTB.0=1;PORTC.1=0;}
//led low on, busser on ,led high off
else
{ PORTB.1=0;PORTB.0=0;PORTC.1=0;}
// Semua off
if(hasil<=46 ) hasil =0;
2) IC Mikrokontroller yang digunakanadalah ATmega8 dengan fitur ADC internal
3) Membutuhkan sambungan MISO, MOSI, SCK, dan RESET untuk dapat memprogram ATmega8
4) Memerlukan multiturn untuk mengatur Vref
5) Memerlukan Led sebagai indikator power.
6) Memerlukan PIND.0 sebagai input ADC dari transmitter
7) Menggunakan push button sebagai input pada PORTB untuk pemilihan sistem.
8) Menghubungkan LCD karakter 16x4 pada PORTD sebagai tampilan.
Gambar 5.2 Rangkaian penerima
Langkah – langkah pengaturan/pengujian yaitu : 1) Dapat diisi program ataupun dihapus
dengan programmer (dengan syarat rangkaian telah terhubung dengan catu daya 5V)
2) Melakukan pengaturan untuk pengiriman data melalui PIND.1 sebagai PIN trasmiter
3) Menjalankan program untuk menerima data
4) Menjalankan program untuk mengaktifkan Lcd
5) Menjalankan program untuk
menghidupkan led dan busser sebagai indikator #else if (data=='#'||rx_wr_index == RX_BUFFER_SIZE) rx_wr_index=0; if (++rx_counter == RX_BUFFER_SIZE) Penjelasan Subprogram : # = menerima data dari transmitter
Pengujian dan Pengukuran
Gambar 5.3 Teknik Pengujian dan Pengukuran
Langkah– langkah pengukuran dan pengujian modul ini dapat diuraikan sebagai berikut:
1) Menyiapkan peralatan yang dibutuhkan terutama pressure gauge sebagai pembanding dari hasil pengukuran
2) Menyiapkan sambungan selang yang akan digunakan
3) Menyiapkan tabel untuk mencatat hasil pengukuran
4) Menghubungkan rangkaian pada catudaya, mengecek tegangan input dan output setiap TP pada rangkaian.
5) Melakukan pengukuran tekanan oksigen dan membandingkan dengan pressure gauge pada titik – titik tertentu yang meliputi 1 , 1.5 , 2, 2.5, 3 , 3.5 , 4 , 4.5 , 5 , 5.5 , 6. Pada satuan kg/cm2
6) Pengukuran dilakukan selama 5-6 kali untuk mendapatkan data yang lebih akurat.
7) Mencatat hasil setiap pengukuran pada tabel yang sudah disiapkan sebelumnya
Setelah dilakukan pengukuran, hasil dari pengukuran dibandingkan dengan hasil dari perhitungan rumus (secara teori). Selisih untuk tegangan output antara perhitungan teori dengan pengukuran langsung tidak berbeda jauh ± 0.01
s/d ± 0.025 Volt. Selisih yang tidak stabil ini bisa terjadi karena beberapa faktor, antara lain :
a) Tegangan yang tidak stabil
b) Kinerja sensor yang menurun karena terlalu sering dioperasikan
c) Nilai toleransi error dari komponen penunjang yang cukup besar. (missal resistor dan kapasitor)
Pembahasan Kinerja Sistem Keseluruha Hasil pengukuran yang didapat di peroleh dari perbandingan antara pressure gauge dengan modul agar diketahui hasil simpangan dan eror yang di hasilkan sebagai tolak ukur agar pembuatan modul selanjutnya dapat meminimalisir nilai kesalahan eror, jika nilai kesalahan eror semakin tinggi maka akan terjadi dampak bahaya
Keunggulan dari sistem modul
1. Menggunakan wireless sebagai pengiriman data
2. Menggunakan Led dan busser sebagai indikator high dan low Kelemahan dari sistem modul 1. Nilai eror masih tinggi
1. Tidak menggunakan baterai dan level baterai
2. Sambungan selang yang kurang vakum mengakibatkan tekanan perlahan menurun
PENUTUP KESIMPULAN
Secara menyeluruh pada penelitian ini dapat disimpulkan bahwa:
1. Dapat dibuat rangkaian minimum system mikrokontroller atmega 8 dan berjalan sesuai program.
2. Minimum system dapat menampilkan hasil dari tekanan untuk tampil ke display LCD.
3. Dapat dibuat rangkaian untuk sensor MPX700.
4. Setiap pengukuran terdapat error pembacaan karena spesifikasi dari sensor tersebut.
sprintf(tampung,"P:%.2f
A:%.2f",hasil,hasilfil2);
//menampung hasil perhitungan tekanan dan
adc
lcd_puts(tampung); menampilkan hasil
delay_ms(200);
}
}
PERLA KUAN SISTEM MODUL PENGU KURANSARAN
Berikut ini adalah beberapa saran yang dapat dipertimbangkan untuk penyempurnaan penelitian lebih lanjut : 1. Desain simulasi menggunakan
sambungan yang kuat dan vakum 2. Dapat di buat dengan menggunakan
baterai dan indikator
3. Dapat dibuat dengan system perpindahan tabung dan tekanan tabung yang mengalami pergerakan
DAFTAR PUSTAKA
1) [Albert de Prane. 2009. Penyimpangan2 Pada Instalasi Gas Medis Pada Sarana Pelayanan Kesehatan. Senin, 6 April 2009. http://albertdeprane.blogspot.com/2009/0 4/penyimpangan2-pada-instalasi-gas-medis.html.[5] (diakses Selasa, 18
November 2014 18:01).
Ardi Winoto. 2008, Mikrokontroler AVR ATmega8 dan Pemrogramannya dengan Bahasa C pada WinAVR, Informatika, Cirebon
Budiharto. Widodo. 2008.Panduan Praktikum Microkontroller AVR ATMega8535. Jakarta: Elex Media Komputindo
Nasir, abd, Abdul Muhith, M.E Ideputri. 2011. Buku Ajar Metodologi Penelitian Kesehatan Konsep Pembuatan Karya Tulis dan Thesis untuk Mahasiswa Kesehatan. Muha Medika. Yogyakarta. Soekidjo Notoatmodjo. 2010. Metodologi
Penelitian Kesehatan. Rineka Cipta, Jakarta
Soraya Andiyanni, 2012. blogger-raya//LCD.html (diakses pada 25 September 2014)
Supri Ono, 2013. MPX5700+ATMEGA 8+BASKOM AVR2013.
http://mekatronika- corner.blogspot.com/2013/01/mpx5700-atmega-8-bascom-avr-huahahah.html. (diakses Selasa, 25 November 2014 18.00). Yohanes, H. 1979. Dasar-Dasar Elektronika.
Jakarta : Ghalia Indonesia ---.Datasheed ATMega8.www.alldatasheet.com , (diakses 2 Nopember 2014) ---.Oksigen (online) ,http://id.wikipedia.org/wiki/Oksigen ( diakses 2 Nopember 2014)
