1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Angka tingkat kematian bayi paling tinggi dilaporkan terjadi di sejumlah negara berkembang. Hal ini disebabkan oleh sebagian besar penduduk negara berkembang yang tidak cukup memiliki akses ke dokter dan tidak mampu membayar penggunaan peralatan perawatan kelahiran bayi prematur. Tingkat angka kematian bayi di Indonesia masih relatif tinggi. Sehubungan dengan itu, dapat dilihat dari hasil survei Badan Pusat Statistika (BPS) dari tahun 1971, 1980, 1990, 1994, 1997, 2000, 2002, 2007, 2010. Meskipun dari tahun 1971 sampai dengan 2010 ada penurunan angka kematian untuk rata-rata data sensus seluruh Indonesia, angka kematian bayi tersebut masih relatif tinggi. Seperti pada daerah Gorontalo pada tahun 2010 angka kematian bayi masih 56,33 [1]. Tingkat kelahiran bayi berat badan lahir rendah di Yogyakarta masih tinggi [2]. Di Indonesia, angka kematian bayi termasuk masih tinggi dibandingkan dengan negara ASEAN yang lain. Angka kematian bayi di Indonesia 4,6 kali lebih tinggi dari Malaysia, 1,3 kali lebih tinggi dari Philipina, dan 1,8 kali lebih tinggi dari Thailand [2]. Di Amerika Serikat lebih dari 490.000 bayi lahir prematur pada tahun 2003 [3].
Kematian bayi adalah kematian yang terjadi antara saat setelah bayi lahir sampai dengan bayi belum berusia tepat satu tahun. Banyak faktor yang dikaitkan dengan kematian bayi. Dari sisi penyebabnya, kematian bayi ada dua macam, yaitu: endogen dan eksogen. Kematian bayi endogen atau disebut juga dengan kematian neonatal adalah kematian bayi yang terjadi pada bulan pertama setelah dilahirkan dan umumnya disebabkan oleh faktor-faktor yang dibawa oleh anak sejak lahir, yang diperoleh dari orang tuanya pada saat konsepsi atau didapat selama kehamilan. Kematian bayi eksogen atau kematian post-neonatal, adalah kematian bayi yang terjadi setelah usia satu bulan sampai dengan menjelang usia satu tahun yang disebabkan oleh faktor-faktor yang bertalian dengan pengaruh lingkungan luar. Adapun penyebab kematian bayi antara lain: 39,8% disebabkan
2
karena komplikasi akibat pengaturan suhu bayi, 23,4% karena komplikasi pada saat kehamilan dan saat ibu melahirkan, dan 23,1% akibat gangguan pernafasan dan cardiovascular. Di pedesaan, umur neonatus saat meninggal paling banyak adalah neonatus umur kurang dari 24 jam (78,0%) [2]. Selain itu, hipotermia dan hipertermia merupakan salah satu gangguan kesehatan dan penyebab kematian bayi baru lahir yang diakibatkan oleh ketidakseimbangan termal tubuh bayi. Hal ini terjadi karena mekanisme produksi panas dan kehilangan panas (termoregulasi) pada bayi tidak seimbang akibat lingkungan sekitar bayi baru lahir yang kurang optimal. Hipotermia ataupun hipertermia yang diderita oleh bayi beresiko menyebabkan terjadinya ketidakseimbangan metabolisme tubuh, gangguan pertumbuhan dan IQ, trauma dingin, bahkan kematian [4].
Kondisi bayi baru lahir belum stabil. Ketidakstabilan kondisi tersebut juga dialami bayi prematur baru lahir, yaitu tingkat pertukaran panas antara permukaan kulitnya dengan kondisi lingkungan sekitar sangat tinggi, bahkan tingkat pengeluaran panas yang terjadi dapat melebihi total produksi panas metabolisme bayi itu sendiri [5]. Bayi prematur adalah bayi yang lahir dalam kondisi yang tidak normal, disebabkan karena umur kandungan yang belum cukup atau berat badan saat lahir di bawah rata-rata bayi normal. Jika hal ini dibiarkan akan berakibat bayi meninggal [6][7][8]. Salah satu tempat untuk meletakkan bayi adalah inkubator bayi. Inkubator bayi adalah sebuah wadah tertutup yang kehangatan lingkungannya dapat diatur dengan cara memanaskan udara dengan suhu tertentu, yang berfungsi untuk menghangatkan bayi [7][9]. Inkubator bayi membutuhkan kelembapan yang stabil agar kondisi dalam inkubator tetap terjaga sesuai dengan set point [10]. Menurut data statisitik, pengukuran dan kalibrasi yang dilakukan oleh BPFK Surabaya tahun 2006-2007, terjadi kecenderungan masalah pada kelembapan dan Over Heat di matras [7][11]. Dengan pemanfaatan inkubator bayi sudah mengurangi hingga 22% permasalahan penurunan suhu bayi baru lahir [11].
Pengendalian kelembapan sangat penting untuk dilakukan karena jika kelembapan udara berada di atas ataupun di bawah keadaan normal akan berpengaruh pada kesehatan. Pada umumnya orang akan merasa nyaman ketika
3
berada dalam ruangan dengan kelembapan 30% RH sampai 60% RH. Jika di bawah 30% RH akan mengalami kekeringan pada hidung dan tenggorokan, dan jika di atas 60% RH akan mengalami rasa tidak nyaman dan lengket [12]. Perubahan kelembapan relatif yang begitu tinggi akan membuat infeksi pernafasan bahkan alergi karena inilah kelembapan relatif perlu untuk dijaga dan dikendalikan.
Menurut data statisitik pengukuran dan kalibrasi yang dilakukan untuk wilayah Jawa-Kalimantan, Bali dan Lombok oleh BPFK Surabaya terjadi kecenderungan masalah pada kelembapan, dengan setting suhu dari 32 sampai dengan 36°C, kelembapannnya kurang dari 70% RH. Pada inkubator bayi sistem kelembapannya hanya mengandalkan penguapan air pada humidity reservoir [7]. Kelembapan relatif yang diizinkan dalam inkubator bayi adalah 50 sampai dengan 60% RH [4][13].
Selain kelembapan, suhu juga berpengaruh pada keadaan tubuh bayi baru lahir. Tingkat kehangatan yang didapat bayi antara masih berada di dalam kandungan dengan saat di luar kandungan sangat berbeda jauh. Karena, tingkat adaptasi tubuh bayi dengan lingkungan di luar kandungan masih sangat kurang, maka perlu dilakukan perawatan yang intensif untuk membantu bayi supaya dapat melakukan adaptasi dengan baik. Adapun bayi baru lahir membutuhkan kondisi lingkungan dengan suhu di antara 32°C sampai dengan 36°C [7][4].
Sistem yang digunakan dalam membantu bayi baru lahir dengan menjaga kondisi suhu dan kelembapan relatifnya dari lingkungan di luar kandungan maka dibuat suatu tempat yang lebih kecil sesuai dengan ukuran bayi baru lahir. Tempat itu harus mengkondisikan nilai suhu dan kelembapan relatif sesuai dengan kebutuhan bayi yang ada di dalam tempat atau ruang tersebut. Inkubator bayi adalah tempat yang dapat digunakan untuk mengaplikasikan kebutuhan tersebut. Selain itu, inkubator bayi juga merupakan salah satu alat yang dapat membantu bayi baru lahir untuk beradaptasi dengan lingkungan di luar kandungan. Inkubator bayi ini dirancang untuk dapat menjaga suhu dan kelembapan relatif yang diinginkan. Selain itu, sirkulasi udara di dalam inkubator juga dijaga.
4
Untuk penentuan suhu dan kelembapan sesuai dengan kebutuhan bayi di dalam plant inkubator dibutuhkan suatu logika pengendalian yang mempunyai logika tidak tegas. Logika tidak tegas dibutuhkan dalam penentuan tingkat suhu dan kelembapan suhu itu dingin atau panas, begitupun dengan kelembapan termasuk lembap atau kering. Penentuan jarak nilai tingkat keadaan tidak dapat ditentukan dengan nilai 1 atau 0, tapi dapat ditentukan nilai dengan jarak 0 sampai 1. Logika fuzzy dikembangkan untuk menangani permasalahan yang tidak dapat ditangani oleh logika tradisional (logika crisp), dengan logika tradisional hanya dikenal 0 dan 1 atau ‘ya’ dan ‘tidak’. Logika fuzzy mengakomodasi nilai yang berada antara ‘ya’ dan ‘tidak’ [14]. Oleh karena kebutuhan bayi yang menggunakan plant inkubator tersebut berbeda-beda. Ukuran suhu yang hangat antara pengguna plant sangat berbeda. Penelitian ini memanfaatkan metode pengendalian logika fuzzy. Sehubungan dengan metode logika fuzzy yang digunakan adalah logika yang memungkinkan untuk memperhitungkan nilai kompleks yang dinamis dari peubah suhu dan kelembapan secara langsung. Selain itu, sistem kendali logika fuzzy tidak memiliki ketergantungan pada peubah-peubah dari proses kendali [15].
Logika fuzzy dikembangkan untuk menangani permasalahan-permasalahan yang himpunan penyelesaiannya tidak tepat (kabur). Dalam banyak permasalahan, logika fuzzy dipilih karena toleransinya terhadap ketidaktepatan data dan lebih alami. Setiap permasalahan yang dapat diselesaikan dengan fuzzy, penentuan tipe dan parameter himpunan fuzzy dilakukan secara subjektif. Akibatnya, setiap orang akan berkesimpulan yang berbeda untuk masalah yang sama karena himpunan fuzzy berbeda. Untuk mengatasi permasalahan itu digunakan algoritme evolusi diferensial, algoritme ini paling cocok digunakan untuk optimasi. Algoritme evolusi diferensial digunakan untuk mengoptimasi parameter-parameter dan tipe kurva himpunan fuzzy. DE menyempurnakan kekurangan dari algoritme evolusi lainnya dengan strategi optimasi sederhana untuk proses optimasi yang cepat ( waktu perhitungan cepat dengan iterasi sedikit untuk menemukan optimal global solution ). Metode ini merupakan evolusi dari Genetic Algorithm (GA) dengan mengganti operator logika dengan operator matematis. Penggantian operator ini
5
membuat metode DE menjadi jauh lebih sederhana dan lebih mudah dalam pemakaiannya. DE juga mengalami kelebihan yaitu adanya evolusi yang dialami oleh setiap individu dalam populasi dimana diferensiasi dan crossover terjadi secara berurutan pada setiap individu yang terpilih secara acak dari populasi setiap waktu. Oleh karena itu DEA lebih baik digunakan dalam penyelesaian permasalahan kompleks dibandingkan algoritme evolusioner lainnya. DEA juga lebih efisien mengeksplorasi ruang keputusan dari GA ketika mengoptimasikan [16][17].
Kinerja sistem kendali fuzzy sangat bergantung pada keahlian dan pengalaman seseorang secara empirik dalam menentukan aturan-aturan dan fungsi keanggotaannya. Algoritme evolusi diferensial dapat digunakan untuk melakukan tunning terhadap parameter sistem kendali fuzzy sehingga dapat diperoleh sistem kendali fuzzy yang optimal.
1.2 Perumusan Masalah
Bayi yang baru lahir belum seutuhnya dapat beradaptasi dengan lingkungan di luar kandungan, sehingga membutuhkan alat untuk membantu menjaga kondisi tubuh bayi supaya dapat beradaptasi dengan lingkungan di luar kandungan. Karena kebutuhan kondisi bayi yang berbeda membutuhkan suatu sistem pengendalian yang berbeda pula.
1.3 Keaslian Penelitian
Ghada menggunakan metode Back Propagation ANN (Artificial Neural Network) untuk mengendalikan suhu, kelembapan, dan oksigen di inkubator bayi. Inkubator dirancang untuk menyediakan lingkungan yang optimal bagi bayi yang baru lahir dengan masalah pertumbuhan (bayi prematur) atau dengan bayi yang sakit. Inkubator dibuat untuk memiliki kemampuan mengendalikan suhu, kelembapan, dan oksigen agar tetap dalam tingkat yang dapat diterima yaitu (36--38°C) untuk keadaan suhu, (70--75% RH) untuk keadaan kelembapan relatif, dan (20-60%) untuk konsentrasi oksigen. ANN digunakan sebagai alat pemodelan data yang mampu mewakili hubungan linier dan non-linier. Inkubator dilengkapi dengan motor dan kipas yang mengisap udara, kemudian udara mengalir ke
6
pemanas serta diikuti dengan evaporator air untuk mendapatkan kelembapan yang dibutuhkan. Masukan yang diberikan pada sistem ANN adalah suhu, kelembapan dan oksigen. ANN digunakan untuk menjaga akurasi sesuai nilai yang diinginkan, meskipun kondisi suhu, kelembapan, dan oksigen berbeda. Selain itu, ANN digunakan untuk mengendalikan katup pada oksigen, pemanas, dan peningkatan penurunan kecepatan udara pada tangki air. Dengan menggunakan metode ANN didapatkan hasil pengendalian sebagai berikut: pengendalian suhu terjadi kesalahan error antara 0,016 sampai 0,046%, pada pengendalian kelembapan antara 0,1 sampai 0,12% dan pada pengendalian konsentrasi oksigen antara 0,12 sampai 1,3%. Rata-rata kinerja kendali suhu sekitar 99,98%, kendali kelembapan sekitar 99,987% dan konsentrasi oksigen adalah 99,988% [18].
Salahuddin mengendalikan suhu dan kelembapan relatif pada inkubator bayi menggunakan sistem via sms. Sistem menstabilkan suhu dan kelembapan relatif ketika nilai tidak sesuai dengan yang ditentukan. Suhu bayi prematur dijaga sesuai saat masih di dalam rahim, yaitu keadaan suhu sekitar 36--37°C, serta 50--75% RH untuk keadaan kelembapan relatif yang harus dijaga. Sistem yang dirancang yaitu sistem yang dapat mengirim peringatan sms dari inkubator ke ponsel ketika suhu dalam inkubator di bawah atau di atas 35°C, dan kelembapan relatif di bawah 50% dan di atas 75%. Dengan menggunakan metode ini waktu yang dibutuhkan pada sistem ini dalam pengiriman pesan peringatan ke nomor tujuan adalah 8--25 detik [19].
Garima mengendalikan inkubator bayi menggunakan kendali logika fuzzy. Parameter yang digunakan sebagai masukan kendali fuzzy adalah suhu kulit bayi dan suhu udara ruang inkubator bayi. Keluaran dari kendali fuzzy digunakan untuk mengendalikan pemanasan inkubator bayi. Inkubator digunakan untuk menjaga bayi yang ada didalamnya berada pada kondisi yang nyaman, dan terhindar dari kondisi stress termal. Dengan penggunaan kendali logika fuzzy untuk menjaga kondisi suhu pada inkubator bayi, kendali fuzzy dapat mengurangi fluktuasi suhu dan memberikan tanggapan sistem yang relatif mulus. Penyimpangan yang terjadi antara nilai suhu dan nilai rata-rata suhu (standar deviasi fluktuasi) sedikit yaitu kurang dari 10°C, semakin tinggi standar deviasi maka nilai fluktuasi yang terjadi
7 pada sistem juga semakin tinggi [3].
Zermani mengendalikan suhu pada inkubator berbasis dengan arduino. Sistem dirancang untuk memudahkan proses identifikasi dan pengendalian suhu pada inkubator bayi prematur. Sistem pengendalian yang digunakan adalah GPC (Generalized Predictive Control). GPC digunakan untuk mengendalikan suhu yang diinginkan. Dengan GPC sistem kendali menunjukkan bahwa kendali mampu menjaga suhu internal mendekati dengan nilai yang diinginkan. Terjadi penyimpangan nilai yang kecil di sekitar nilai steady state yang kecil [20].
Djaaffar mengendalikan inkubator bayi dilakukan dengan meminimalkan pengeluaran panas bayi baru lahir agar kondisi bayi tetap pada keadaan stabil. Faktor yang digunakan untuk menjaga kondisi tubuh bayi baru lahir pada penelitian ini adalah pemeliharaan air dan keseimbangan panas. Pengendalian kelembapan dilakukan menggunakan sistem humidifikasi aktif. Algoritme yang digunakan didasarkan pada kombinasi teori kontrol optimal dan pendekatan pemrograman yang dinamis. Dengan menggunakan sistem humidifikasi aktif didapatkan pengontrolan dinamis yang cocok untuk regulasi kelembapan pada inkubator tertutup. Dengan metode ini dapat meningkatkan kelembapan relatif (RH) sampai 90% RH pada suhu 33°C dengan fluktuasi yang kecil [5].
Santi menggunakan pengendali logika fuzzy untuk mengendalikan kelembapan udara pada inkubator bayi. Penelitian ini menggunakan sistem penguapan. Laju aliran udara menjadi parameter yang digunakan pada penelitian ini. Setting Point yang digunakan pada penelitian ini dapat berubah. Untuk suhu 30°C kelembapan relatifnya adalah 80% RH. Ada 25 kemungkinan keadaan yang digunakan sebagai rule untuk mengendalikan output. Penelitian ini menggunakan dua percobaan, yaitu setting point dari 60% RH sampai dengan 80% RH dan dari 80% RH sampai dengan 60% RH. Untuk mengendalikan kelembapan relatif menggunakan pengendalian logika fuzzy didapatkan tanggapan time untuk steady state kurang dari 3 menit dan memiliki kesalahan kurang lebih 3% [12].
Adhi menggunakan sistem kendali PID untuk mengendalikan suhu pada inkubator bayi agar selalu pada kondisi yang diinginkan. Plant yang digunakan pada penelitian ini terdiri dari 2 space (atas dan bawah), dimana bagian atas box
8
digunakan untuk meletakkan sensor kulit, sensor suhu serta display. Adapun bagian bawah digunakan untuk meletakkan elektronik board, heater, dan fan. Sensor suhu yang digunakan pada penelitian ini adalah SHT 11, sedangkan sensor skin yang digunakan adalah NTC. Kendali yang digunakan untuk mengendalikan suhu pada plant ini adalah kendali PID (Proporsional, Integrator and Derivative). Parameter yang digunkan untuk menghasilkan hasil yang optimal adalah, nilai Kp = 13,827, Ki = 0,576 dan Kd = 82,962. Dengan parameter yang sudah ditentukan, hasil yang didapat dari penelitian ini adalah untuk mencapai keadaan suhu 32°C dibutuhkan waktu untuk memanaskan selama 4 menit 44 detik [21].
Elyes memanfaatkan pengendalian decoupling untuk mengendalikan error dan time varian. Model yang digunakan adalah dengan model dengan sistem TITO (Two Input and Two Output). Penelitian ini mengendalikan suhu dan kelembapan pada inkubator bayi dengan memanfaatkan humidifikasi aktif. Hal yang diinginkan dalam penelitian ini adalah mengurangi error dan memperbaiki sistem performa kendali menjadi lebih baik [22].
Satyanarayana memanfaatkan energi solar untuk menghasilkan pemanas dalam lingkungan inkubator. Penelitian ini berfokus dalam mengendalikan suhu lingkungan inkubator, menjaga agar suhunya dalam keadaan hangat sehingga membantu untuk mengurangi tingkat kematian pada bayi. Pada wilayah tropis solar termal ini mampu untuk menghasilkan kondisi yang hangat untuk bayi prematur. Pada ruang inkubator bayi, pengendalian suhu dilakukan dengan digital dengan perubahan suhunya kurang lebih 0,2 °C, dengan plant yang dikendalikan adalah heat exchanger circulating pump dan blower. Perawatan suhu di penelitian ini antara 30°C sampai dengan 45°C dengan tingkat presisi kurang lebih 0,2°C [23].
Medeiros membahas tentang prosedur baru berbasis jaringan saraf inferensial untuk mengevaluasi dan mengkalibrasi inkubator neonatal. Bayi yang baru lahir dengan komplikasi kesehatan dan kelahiran prematur mengalami kesulitan besar dalam mengatur suhu tubuh mereka karena berbagai alasan, seperti tingkat metabolisme yang tinggi disebabkan oleh kondisi penyakit, berat badan lahir rendah, dan tingkat tinggi permukaan dengan volume tubuh, yang
9
menyebabkan jumlah energi yang tinggi per kilogram yang akan hilang bila dibandingkan dengan orang dewasa. Sebuah inkubator neonatal harus dilihat sebagai lingkungan termoneutral yang menyediakan kondisi yang menguntungkan yang menjamin pengeluaran energi minimum yang baru lahir sementara suhu tubuh berada dalam kisaran yang aman [24].
Pierre mengendalikan suhu dan kelembapan dengan kendali fuzzy. Yang menjadi masukan pada kendali fuzzy adalah suhu dan kelembapan. Dengan menggunakan kendali fuzzy terjadi akurasi data yang baik dalam menjaga kondisi sesuai dengan niali SP (Setting Point). Toleransi suhu setelah pengendalian dilakukan sebesar 0,1 dan untuk kelembapan sebesar 0,5. Kendali fuzzy yang digunakan adalah mamdani, dengan proses defuzyfikasi menggunakan metode centroid. Sistem ini terjadi kelemahan jika fungsi keanggotaan kurang dari 4 akan terjadi ketidakstabilan, sedangkan untuk satu set aturan antara 8 dan 10 tidak terjadi modifikasi besar dalam akurasi [25].
Wihantoro menggunakan pemanas pipa tembaga lekuk datar yang biasa digunakan sebagai radiator lemari dingin. Dimana elemen ini diisi air panas dan digunakan sebagai pemasok energi panas bayi ruang inkubator bayi dengan ukuran (40x58x40) cm3. Suhu stabil yang dicapai adalah 34.2 °C. Sensor yang digunakan adalah 2 sensor LM35 sebagai sensor suhu kering dan suhu basah, serta menjadi masukan besaran suhu dan kelembapan udara. Pengolahan pemanas adalah pemasokan energi panas yang dilakukan dengan mengalirkan air panas yang tersedia di tandon melalui salah satu ujung elemen. Ujung pipa elemen satunya difungsikan sebagai kran untuk menahan air panas di dalam elemen serta membuang air didalamnya bila telah tidak digunakan. Volume air panas yang dapat ditampung elemen ini setara 1/5 volume kemasan gelas plastik air mineral 39.6 cm3. Suhu kering difungsikan sebagai nilai suhu ruang inkubator. Penentuan nilai kelembapan udara adalah rasio selisih suhu kering dan suhu basah terhadap suhu keringnya. Suhu stabil yang dicapai adalah 34.2°C. Untuk mencapai kondisi itu membutuhkan waktu 20 menit setelah air panas mengisi penuh volume elemen planar spiral. Bila penunjukan suhu stabil ruang inkubator menurun, air panas pada elemen dapat dibuang dan diganti yang baru [26].
10
Catur, mengoptimalkan kelembapan udara dalam inkubator bayi berdasarkan besaran suhu dan kelembapan yang terukur. Parameter yang digunakan yaitu: suhu, kelembapan, air flow dan noise. Untuk mendapatkan kriteria keselamatan dan keamanan dalam penggunaannya harus memenuhi persyaratan yaitu: tingkat kelayakan kebocoran suhu luar kurang lebih 1°C, tingkat kelembapan antara lebih besar sama dengan 70% RH, laju aliran udara kurang dari 0,35 ms%, dan tingkat kebisingan di dalam inkubator kurang dari 60 dBA. Dengan setting suhu yang digunakan dari 32°C sampai 36°C, dengan kelembapannya kurang dari 70% RH. Dari hasil perancangan, sistem berhasil mengkondisikan kelembapan dari nilai setting yang diinginkan, sekaligus membaca suhu pada saat pengkondisian kelembapan dilakukan. Nilai koreksi yang didapatkan saat pengkondisian kelembapan kurang lebih 1.79 % RH dengan responsibility 5 detik/1% RH, pembacaan suhu kurang lebih 0.22°C pada setting 60, 70, dan 75% RH [7].
Hannawati menyajikan framework teknik perancangan kendali suhu berbasis logika fuzzy yang diaplikasikan di sebuah inkubator bayi. Dengan fuzzy logic, memungkinkan dibuat sistem kendali cerdas yang mengemulsikan kepandaian seorang pakar dalam mengendalikan suhu. Pengetahuan seorang pakar kendali diekstrak (knowledge acquisition) dan ditransformasikan ke dalam bentuk membership function dan fuzzy if-then rules yang selanjutnya diproses untuk menghasilkan aksi kendali. Penekanan utama terletak pada metodologi perancangan kendali fuzzy yang terdiri dari pemahaman sistem plant yang dikendalikan, identifikasi input/output, penentuan membership function dan pembentukan fuzzy if-then rules. Pada proses perancangan dibantu dengan program PetraFuz yaitu sistem pengembangan kendali fuzzy logic dengan menggunakan sistem mikrokontroler MCS51. Proses kendali fuzzy dilakukan oleh sistem mikrokontroler MCS51 yang dilengkapi dengan interface digital dan analog. Sebuah sensor suhu LM335 dan aktuator pemanas berupa bola lampu digunakan disini. Percobaan menunjukan bahwa kendali fuzzy logic relative mudah dan fleksibel dirancang, dengan tidak melibatkan model matematik rumit dari sistem yang akan dikendalikan. Untuk mencapai setting point 57°C
11
dibutuhkan waktu dua menit dengan steady state error 3° [27].
Untuk mendapatkan sistem yang adaptif, penelitian ini menggunakan sistem kendali fuzzy dan algoritme evolusi diferensial . Pemilihan kedua metode itu dipilih untuk menghasilkan suatu sistem kendali logika fuzzy yang lebih optimal dibandingkan hanya menggunakan kendali logika fuzzy saja. Kendali logika fuzzy merupakan suatu sistem kendali yang dalam pengendaliannya mengandalkan pengalaman dari yang pakar ahli tanpa harus melalui proses latihan. Sehingga hasil yang didapatkan tergantung dari pemikiran yang membuat, bisa saja tepat pada kondisi plant yang dibuat, tetapi bisa saja tidak. Sedangkan algoritme evolusi diferensial merupakan metode untuk sistem optimasi, tujuan dari algoritme evolusi diferensial yang ingin dicapai adalah fungsi objektif. Dimana dalam perancangan ini fungsi objektif yang ingin di capai adalah nilai IAE. Sehingga dengan pemanfaatan algoritme evolusi diferensial untuk mengoptimalkan parameter fuzzy dapat menghasilkan suatu sistem kendali fuzzy sesuai dengan plant yang akan dikendalikan, dimana dalam penelitian ini adalah untuk mengendalikan suhu dan kelembapan. Pengendalian dilakukan pada 2 peubah yaitu: suhu ruang dan kelembapan relatif ruang inkubator bayi. Dalam sistem terdapat dua pengendalian fuzzy yaitu pengendalian suhu dan pengendalian kelembapan. Masukan yang digunakan oleh kendali fuzzy ini adalah nilai dari error dan d-error. Dimana error adalah nilai pengurangan atau selisih dari nilai referensi (SP) dengan nilai aktual (PV), serta d-error didapatkan dari nilai error sekarang dikurangi nilai error sebelumnya (Error (n+1) – Error (n-1)). Keluaran dari kendali fuzzy merupakan nilai yang digunakan untuk mengendalikan pemanas ataupun pendingin agar kondisi ruang inkubator tetap stabil sesuai dengan SP (Setting Point). Penentuan nilai SP (SettingPoint) tergantung dari kondisi bayi yang akan dimasukkan atau dirawat dalam inkubator bayi tersebut. Kendali fuzzy yang digunakan adalah kendali fuzzy mamdani, dimana fungsi implikasi yang digunakan adalah implikasi Min (Minimum), untuk komposisi aturan menggunakan metode Max (Maximum), serta untuk proses defuzzy digunakan metode centroid ( Composite Moment). Diharapkan dengan kombinasi metode yang digunakan dapat menghasilkan sistem pengendalian yang optimal,
12
mendapatkan tanggapan waktu yang cepat untuk menuju nilai setting point, serta menjaga kondisi inkubator selalu dalam kondisi setting point yang diinginkan.
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah merancang dan memahami karakteristik pengendali kendali logika fuzzy dengan tuning algoritme evolusi diferensial untuk kendali suhu dan kelembapan inkubator bayi.
1.5 Manfaat Penelitian
Penelitian sistem pengendalian suhu dan kelembapan pada inkubator ini dilakukan sebagai salah satu syarat kelulusan pendidikan magister teknik pada Universitas Gadjah Mada. Penelitian ini dapat digunakan oleh Dinas Kesehatan sebagai acuan dalam pembuatan alat inkubator bayi yang memiliki sistem pengendalian yang baik sehingga dengan adanya penambahan alat inkubator bayi, dapat mengurangi angka kematian bayi yang disebabkan karena tidak mampunya kondisi tubuh bayi dalam beradaptasi dengan kondisi lingkungan di luar kandungan. Penelitian ini juga menghasilkan satu metode pengendalian inkubator bayi baru, yang dapat dimanfaatkan oleh peneliti-peneliti selanjutnya sebagai acuan bahkan parameter untuk melakukan dan mengembangkan penelitian-penelitian berikutnya untuk menghasilkan suatu sistem pengendalian yang lebih stabil dan lebih baik.
1.6 Sistematika Laporan
Sistematika yang digunakan dalam laporan tesis ini adalah sebagai berikut: BAB I PENDAHULUAN
Berisi tentang latar belakang, perumusan masalah, keaslian penelitian, kontribusi penelitian, tujuan penelitian, manfaat penelitian, sistematika laporan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI Berisi tentang teori-teori yang berkaitan dalam penelitian.
13
Berisi tentang langkah-langkah dalam melakukan penelitian, serta membahas perancangan yang dilakukan dalam penelitian.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Berisi tentang hasil perancangan, pengujian, dan pembahasan dari sistem yang sudah dilakukan.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Berisi kesimpulan dan saran yang berkaitan dengan seluruh proses perancangan dan pembuatan penelitian ini.
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
