RANCANG BANGUN UNTUK SENSOR SUHU KELEMBABAN, INTENSITAS CAHAYA, DAN TEKANAN UDARA UNTUK PROTOTYPE PEMANTAU KUALITAS RUANGAN RAWAT INAP DI RUMAH SAKIT

(1)

RANCANG BANGUN UNTUK SENSOR SUHU

KELEMBABAN, INTENSITAS CAHAYA, DAN TEKANAN UDARA UNTUK PROTOTYPE PEMANTAU KUALITAS

RUANGAN RAWAT INAP DI RUMAH SAKIT

DESIGN SENSORS FOR TEMPERATURE, HUMIDITY, LIGHT INTENSITY AND AIR PRESSURE FOR A PROTOTYPE MONITORING THE QUALITY OF INPATIENT ROOMS IN

HOSPITALS

Disusun Oleh:

Chronika Putri Lestari Hutahaean 181313031

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI ELEKTROMEDIS FAKULTAS VOKASI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

(2)

ii

HALAMAN PERSETUJUAN TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN UNTUK SENSOR SUHU

KELEMBABAN, INTENSITAS CAHAYA, DAN TEKANAN UDARA UNTUK PROTOTYPE PEMANTAU KUALITAS

RUANGAN RAWAT INAP DI RUMAH SAKIT

Disusun oleh:

Chronika Putri Lestari Hutahaean NIM 181313031

Telah disetujui pada tanggal Oleh:

Pembimbing

Bernardinus Sri Widodo, S.T., M.Eng.

NIDN. 0528057201

(3)

iii

(4)

iv

LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Yang bertanda tangan di bawah ini :

Nama Lengkap : Chronika Putri Lestari Hutahaean Tempat/Tanggal Lahir : Jayapura, 5 November 1999

Asal Sekolah/Universitas(Fakultas) : Fakultas Vokasi Universitas Sanata Dharma

Dengan ini menyatakan bahwa karya dengan judul “Rancang Bangun Untuk Sensor Suhu Kelembaban, Intensitas Cahaya, Dan Tekanan Udara Untuk Prototype Pemantau Kualitas Ruangan Rawat Inap Di Rumah Sakit” belum pernah dipublikasikan dan tidak memuat karya orang lain terkecuali dibagian daftar pustaka selayaknya karya ilmiah.

Yogyakarta, 11 Februari 2022

Yang menyatakan,

Chronika Putri Lestari Hutahaean NIM : 181313031

(5)

v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama : Chronika Putri Lestari Hutahaean

Nomor Mahasiswa : 181313031

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :

Rancang Bangun Untuk Sensor Suhu Kelembaban, Intensitas Cahaya, Dan Tekanan Udara Untuk Prototype Pemantau Kualitas Ruangan Rawat Inap Di Rumah Sakit beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, me-ngalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Atas kemajuan teknologi informasi, saya tidak berkeberatan jika nama, tanda tangan, gambar atau image yang ada di dalam karya ilmiah saya terindeks oleh mesin pencari (search engine), misalnya google.

Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di Yogyakarta Pada tanggal : 11 Februari 2022 Yang menyatakan

(Chronika Putri Lestari Hutahaean)

(6)

vi

ABSTRAK

Suhu, kelembaban, tekanan, dan cahaya ruang rawat inap perlu dijaga sesuai dengan standar untuk menjamin kondisi lingkungan dan kenyamanan pasien.

Untuk mengetahui adanya permasalahan kondisi lingkungan dan menjaga kenyamanan pasien maka diperlukan sebuah alat pemantau ruangan. Tujuan dari pembuatan alat ini untuk memonitoring suhu, kelembaban, tekanan, dan cahaya ruang rawat inap secara real time, efektif, dan efisien yang hasilnya dapat diakses dengan memanfaatkan teknologi Internet of Things (IoT) berbasis modul NodeMCU ESP32, sensor DHT11, sensor MPX 4250A, dan sensor GY-49 MAX44009 yang dimana alat ini mampu memonitoring dan memberikan tanda (alarm) ketika ruangan ini sedang dalam keadaan yang tidak aman. Berdasarkan dari hasil perencanaan, pembuatan, dan pengujian yang dilakukan serta didukung oleh teori yang ada, maka dapat disimpulkan bahwa alat monitoring ruangan yang sudah dibuat dapat berjalan sesuai dengan yang telah direncanakan sebelumnya.

Kata Kunci : Suhu Ruangan, NodeMCU ESP32, DHT11, MPX 4250A, GY-49 MAX44009

(7)

vii

ABSTRACT

Temperature, humidity, pressure, and light in the inpatient room need to be maintained according to standards to ensure environmental conditions and patient comfort. A room monitoring device is needed to find out if there are problems with environmental conditions and maintain patient comfort. The purpose of making this tool is to monitor temperature, humidity, pressure, and light in the inpatient room in real time, effectively, and efficiently. The results can be accessed by utilizing Internet of Things (IoT) technology based on the NodeMCU ESP32 module, DHT11 sensor, MPX 4250A sensor, and the GY-49 MAX44009 sensor, which is capable of monitoring and giving an alarm when the room is in an unsafe condition. Based on the results of planning, manufacturing, and testing carried out and supported by existing theories, it can be concluded that the room monitoring tool that has been made can run as previously planned.

Keywords : Room Temperature, NodeMCU ESP32, DHT11, MPX 4250A, GY- 49 MAX44009

(8)

viii DAFTAR ISI

HALAMAN PERSETUJUAN TUGAS AKHIR ... ii

HALAMAN PENGESAHAN TUGAS AKHIR ... iii

LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN KARYA... iv

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ... v

ABSTRAK ... vi

ABSTRACT ... vii

DAFTAR ISI ... viii

DAFTAR GAMBAR ... x

DAFTAR TABEL ... xi

DAFTAR GRAFIK ... xii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 1

1.3 Tujuan ... 1

1.4 Manfaat ... 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 3

2.1 Standar Suhu, Kelembaban, dan Tekanan Udara menurut Fungsi Ruang atau Unit ... 3

2.2 Indeks Pencahayaan menurut Jenis Ruangan atau Unit ... 4

2.3 ESP 32 ... 5

2.4 LCD dengan Module I2C ... 8

2.5 MPX4250A ... 10

2.6 GY-49 MAX44009 I2C LUX ... 12

2.7 DHT 11 ... 13

2.8 2 x 18650 Lithium Battery Shield for Arduino,ESP32 ,ESP8266 ... 14

BAB III PERANCANGAN ... 15

3.1 Deskripsi Sitem ... 15

3.2 Diagram Blok Sistem ... 15

3.3 Flowchart ... 16

(9)

ix

3.4 Perancangan Mekanik ... 17

BAB IV IMPLEMENTASI DAN PEMBAHASAN ... 19

4.1 Implementasi Elektronik ... 19

4.2 Troubleshooting ... 20

4.3 Pengujian Komponen ... 20

4.3.1 DHT 22 ... 21

4.3.2 DHT 11 ... 24

4.3.3 BMP 280 ... 29

4.3.4 MPX 4250A ... 31

4.3.5 GY-49 MAX44009 ... 34

BAB V PENUTUP ... 38

5.1 Kesimpulan ... 38

5.2 Saran ... 38

DAFTAR PUSTAKA ... 39

LAMPIRAN ... 40

Lampiran Spesifikasi Teknis ... 41

(10)

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 ESP32 ... 5

Gambar 2.2 LCD dengan Module I2C ... 9

Gambar 2.3 LCD ... 9

Gambar 2.4 I2C Module ... 10

Gambar 2.5 MPX4250A ... 10

Gambar 2.6 Pin MPX4250A ... 11

Gambar 2.7 GY-MAX44009 ... 12

Gambar 2.8 DHT11... 13

Gambar 2.9 2x18650 Lithium Battery Shield for Arduino, ESP32 ... 14

Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem ... 15

Gambar 3.2 Flowchart... 16

Gambar 3.3 Design Box Sistem Monitoring Dalam Ruangan ... 17

Gambar 3.4 Design Box Sistem Monitoring Luar Ruangan ... 18

Gambar 4.1 Implementasi Elektronik ... 19

Gambar 4.2 Box Sistem Monitoring Luar Ruangan ... 19

Gambar 4.3 Box Sistem Monitoring Dalam Ruangan ... 20

Gambar 4.4 Wiring Diagram DHT 22 ... 21

Gambar 4.5 Pengujian DHT 22 Menggunakan Arduino Uno ... 21

Gambar 4.6 Wiring Diagram DHT 11 ... 24

Gambar 4.7 Pengujian Sensor DHT 11 Menggunakan Alat Ukur ... 27

Gambar 4.8 Wiring Diagram BMP 280 ... 29

Gambar 4.9 Wiring Diagram Sensor MPX4250A ... 31

Gambar 4.10 Pengujian Sensor Tekanan Menggunakan Alat Ukur ... 33

Gambar 4.11 Hasil di Serial Monitor ... 33

Gambar 4.12 Wiring Diagram Sensor GY-49 MAX44009 ... 34

Gambar 4.13 Pengujian Sensor Cahaya Menggunakan Alat Ukur ... 36

(11)

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Standar Suhu, Kelembaban, dan Tekanan Udara menurut Fungsi Ruang

atau Unit ... 3

Tabel 2.2 Indeks Pencahayaan menurut Jenis Ruangan atau Unit ... 4

Tabel 2.3 Pin Mapping ... 8

Tabel 2.4 Pin MPX4250A ... 11

Tabel 2.5 Pin DHT 11 ... 13

Tabel 4.1 Data Percobaan DHT 22 ... 23

Tabel 4.2 Data Pengujian Sensor DHT 11 ... 28

Tabel 4.3 Pengujian Tekanan MPX4250A ... 34

Tabel 4.4 Pengujian Sensor Cahaya Menggunakan Alat Ukur ... 36

(12)

xii

DAFTAR GRAFIK

Grafik 4.1 Pengujian Suhu DHT 22 ... 23

Grafik 4.2 Pengujian Kelembaban DHT 22 ... 24

Grafik 4.3 Pengujian Suhu DHT 11 ... 28

Grafik 4.4 Pengujian Kelembaban DHT 11 ... 29

Grafik 4.5 Pengujian Tekanan MPX4250A ... 34

Grafik 4.6 Penguji Cahaya MAX44009 ... 36

(13)

1 BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Suhu, kelembaban, tekanan, dan cahaya ruang rawat inap perlu dijaga sesuai dengan standar untuk menjamin kondisi lingkungan dan kenyamanan pasien, seperti yang telah diatur sesuai dengan keputusan Menteri Kesehatan RI Nomor 1204/MENKES/SK/X2004, Untuk mengetahui adanya permasalahan kondisi lingkungan dan menjaga kenyamanan pasien maka diperlukan sebuah alat pemantau ruangan. [1].

Tujuan dari pembuatan alat ini untuk memonitoring suhu, kelembaban, tekanan, dan cahaya ruang rawat inap secara real time, efektif, dan efisien yang hasilnya dapat diakses dengan memanfaatkan teknologi Internet of Things (IoT) berbasis modul NodeMCU ESP32, sensor DHT11, sensor MPX 4250A, dan sensor GY-49 MAX44009 yang dimana alat ini mampu memonitoring dan memberikan tanda (alarm) ketika ruangan ini sedang dalam keadaan yang tidak aman.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang terurai di atas maka dapat disimpulkan rumusan masalahnya sebagai berikut :

Bagaimana merancang alat monitoring yang bertugas melakukan pembacaan suhu+kelembaban, tekanan, dan cahaya dengan sensor yang tepat, efisien, dan efektif?

1.3 Tujuan

Dari latar belakang dan rumusan masalah di atas maka penulis dapat memberitahukan tujuan penelitian sebagai berikut:

Mengetahui cara merancang alat monitoring yang bertugas melakukan pembacaan suhu+kelembaban, tekanan, dan cahaya dengan sensor yang tepat, efisien, dan efektif.

(14)

2 1.4 Manfaat

Adapun manfaat penelitian sebagai berikut : 1. Bagi Rumah Sakit

Dapat membantu petugas memonitoring suhu+kelembaban, tekanan dan cahaya dalam ruangan agar tetap terpantau dan mudah digunakan.

2. Bagi Fakultas Vokasi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta a. Menjadi bahan ajar bagi mahasiswa.

b. Dapat melihat keterserapan ilmu yang didapat selama perkuliahan.

3. Bagi mahasiswa

a. Mahasiswa dapat mengimplementasikan ilmu yang dimiliki dan diperoleh selama masa perkuliahan sekaligus mengasah kemampuan berpikir dan kreativitas.

b. Memberi kesempatan bagi mahasiswa untuk berpikir secara kritis dalam menyelesaikan masalah yang ada.

c. Mengasah kedisiplinan waktu dan pemilihan prioritas pekerjaan.

d. Mahasiswa mendapatkan peluang berwirausaha dari pembuatan alat sistem monitoring ini.

(15)

3 BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Pada bab ini akan menjelaskan tentang teori dari komponen-komponen serta metode yang digunakan untuk menunjang penelitian “Rancang Bangun untuk sensor suhu kelembaban, intensitas cahaya, dan tekanan udara untuk prototype pemantau kualitas ruangan rawat inap di Rumah Sakit”. Berikut pemaparan dasar teori berdasarkan komponen-komponen yang akan digunakan.

2.1 Standar Suhu, Kelembaban, dan Tekanan Udara menurut Fungsi Ruang atau Unit

Untuk mempertahankan suhu, kelembaban, tekanan yang tepat di beberapa ruangan di Rumah Sakit memerlukan standar pengukuran yaitu

No Ruang atau Unit Suhu (⁰C) Kelembaban (%)

Tekanan

1. Operasi 19-24 45-60 Positif

2. Bersalin 24-26 45-60 Positif

3. Pemulihan/ perawatan 22-24 45-60 Seimbang

4. Observasi bayi 2 1-24 45-60 Seimbang

5. Perawatan bayi 22-26 3 5-60 Seimbang

6. Perawatan premature 24-26 35-60 Positif

7. ICU 22-23 35-60 Positif

8. Jenazah/ Autopsi 2 1-24 – Negatif

9. Penginderaan medis 19-24 45-60 Seimbang

10. Laboratorium 22-26 35-60 Negatif

11. Radiologi 22-26 45-60 Seimbang

12. Sterilisasi 22-30 35-60 Negatif

13. Dapur 22-30 35-60 Seimbang

14. Gawat darurat 19-24 45-60 Positif

15. Administrasi/

pertemuan

2 1-24 – Seimbang

Tabel 2.1 Standar Suhu, Kelembaban, dan Tekanan Udara menurut Fungsi Ruang atau Unit.

(16)

4 2.2 Indeks Pencahayaan menurut Jenis Ruangan atau Unit

Untuk mempertahankan intensitas pencahayaan yang tepat di beberapa ruangan di Rumah Sakit memerlukan standar pengukuran yaitu

No. Ruangan atau Unit Intensitas

Cahaya (Lux)

Keterangan

1. Ruangan pasien – saat tidak tidur – saat tidur

100-200 maksimal 50

Warna cahaya sedang

2. R. Operasi umum 300-500

3. Meja operasi 10.000- 20.000 Warna cahaya sejuk

atau sedang tanpa bayangan

4. Anastesi, pemulihan 300-500

5. Endoscopy 75- 100

6. Sinar X Minimal 60

7. Koridor, tangga, administrasi/

kantor, ruang cuci, toilet

Minimal 100 Tangga pada malam hari

8. Ruang alat/ gudang, farmasi, dapur Minimal 200 9. Ruang isolasi khusus

penyakit tetanus

0,1- 0,5 Warna cahaya biru

10. Ruang luka bakar 100-200

Tabel 2.2 Indeks Pencahayaan menurut Jenis Ruangan atau Unit

(17)

5 2.3 ESP 32

Gambar 2.1 ESP32 Prosesor:

Prosesor utama: Mikroprosesor Tensilica Xtensa 32-bit LX6 1. Core: 2 atau 1 (tergantung variasi)

Semua chip di seri ESP32 adalah dual-core kecuali ESP32-S0WD, yang merupakan single-core.

2. Frekuensi jam: hingga 240 MHz Performa: hingga 600 DMIPS Rekan prosesor berdaya sangat rendah:

memungkinkan Anda melakukan konversi ADC, komputasi, dan ambang batas level saat dalam kondisi tidur nyenyak.

Konektivitas nirkabel:

1. Wi-Fi: 802.11 b / g / n / e / i (802.11n @ 2,4 GHz hingga 150 Mbit / s) 2. Bluetooth: v4.2 BR / EDR dan Bluetooth Hemat Energi (BLE)

Penyimpanan:

Memori internal:

1. ROM: 448 KiB

Untuk booting dan fungsi inti.

2. SRAM: 520 KiB

Untuk data dan instruksi.

3. SRAM cepat RTC: 8 KiB

(18)

6 Untuk penyimpanan data dan CPU utama selama Boot RTC dari mode tidur nyenyak.

4. RTC SRAM lambat: 8 KiB

Untuk mengakses prosesor bersama selama mode tidur nyenyak.

5. eFuse: 1 Kibit

256 bit yang digunakan untuk sistem (alamat MAC dan konfigurasi chip) dan 768 bit sisanya dicadangkan untuk aplikasi pelanggan, termasuk Flash-Encryption dan Chip-ID.

6. Flash tertanam:

Flash terhubung secara internal melalui IO16, IO17, SD_CMD, SD_CLK, SD_DATA_0 dan SD_DATA_1 pada ESP32-D2WD dan ESP32-PICO-D4.

1. 0 MiB (chip ESP32-D0WDQ6, ESP32-D0WD, dan ESP32-S0WD) 2. 2 MiB (chip ESP32-D2WD)

3. 4 MiB (modul ESP32-PICO-D4 SiP)

Flash eksternal & SRAM: ESP32 mendukung hingga empat flash QSPI eksternal 16 MiB dan SRAM dengan enkripsi perangkat keras berdasarkan AES untuk melindungi program dan data pengembang. ESP32 dapat mengakses flash QSPI eksternal dan SRAM melalui cache berkecepatan tinggi.

1. Hingga 16 MiB flash eksternal dipetakan dengan memori ke ruang kode CPU, mendukung akses 8-bit, 16-bit dan 32-bit. Eksekusi kode didukung.

2. Hingga 8 MiB memori flash / SRAM eksternal dipetakan ke ruang data CPU, mendukung akses 8-bit, 16-bit dan 32-bit. Pembacaan data didukung pada flashdisk dan SRAM. Penulisan data didukung di SRAM.

Chip ESP32 dengan flash tertanam tidak mendukung pemetaan alamat antara flash eksternal dan periferal.

Input / output periferal: Antarmuka periferal yang kaya dengan DMA yang mencakup sentuh kapasitif, ADC (konverter analog-ke-digital), DAC

(konverter digital-ke-analog), I²C (Inter-Integrated Circuit), UART (universal

(19)

7 asynchronous receiver / transmitter ), CAN 2.0 (Controller Area Network), SPI (Serial Peripheral Interface), I²S (Integrated Inter-IC Sound), RMII (Reduced Media-Independent Interface), PWM (modulasi lebar pulsa), dan banyak lagi.

Keamanan:

1. Semua fitur keamanan standar IEEE 802.11 didukung, termasuk WFA, WPA / WPA2 dan WAPI

2. Boot aman 3. Enkripsi flash

4. OTP 1024-bit, hingga 768-bit untuk pelanggan

5. Akselerasi perangkat keras kriptografi: AES, SHA-2, RSA, kriptografi kurva eliptik (ECC), generator bilangan acak (RNG).[2].

Pin

ESP 32 Koneksi (Input/Output/Pin) Keterangan D15

D2 Sensor Tekanan Pin IN MPX4250A ESP32 (Tekanan) D4

RX2 TX2

D5 Sensor Suhu Pin IN DHT11 ESP32 (Suhu+Kelembaban) D18

D19

D21 I2C, Sensor Cahaya

Input 1 Pin SDA I2C

RX0 TX0

D22 I2C, Sensor Cahaya

Input 2 Pin SCL I2C

D23 D13 D12 D14 D27 D26 D25 D33 D32 D35 D34 UN

(20)

8 UP

EN

POWER

3V3 I2C Pin VCC

Sensor Suhu Pin VCC Sensor Cahaya Pin VCC VIN Sensor Tekanan Pin VCC

GND Sensor Suhu Pin GND

Sensor Cahaya Pin GND Sensor Tekanan Pin GND

Tabel 2.3 Pin Mapping 2.4 LCD dengan Module I2C

Inter Integrated Circuit ataupun kerap diucap I2C merupakan standar komunikasi serial 2 arah memakai 2 saluran yang didisain spesial buat mengirim ataupun menerima informasi. Sistem I2C terdiri dari saluran SCL( Serial Clock) serta SDA( Serial Informasi) yang bawa data informasi antara I2C dengan pengontrolnya. Piranti yang dihubungkan dengan sistem I2C Bis bisa dioperasikan selaku Master serta Slave. Master merupakan piranti yang mengawali transfer informasi pada I2C Bis dengan membentuk sinyal Start, mengakhiri transfer informasi dengan membentuk sinyal Stop, serta membangkitkan sinyal clock. Slave merupakan piranti yang dialamati master.

I2C LCD merupakan materi LCD yang dikendalikan secara serial sinkron dengan protokol I2C/ IIC( Inter Integrated Circuit) ataupun TWI( Two Wire Interface).

Wajarnya, materi LCD dikendalikan secara parallel baik buat jalan informasi ataupun kontrolnya. Tetapi, jalan parallel hendak memakan banyak pin di sisi kontroller( misal Arduino, Android, pc, dll). Paling tidak Kamu hendak memerlukan 6 ataupun 7 pin buat mengatur suatu materi LCD. Dengan demikian buat suatu kontroller yang‘ padat jadwal’ serta wajib mengatur banyak I/ O, memakai jalan parallel merupakan pemecahan yang kurang pas.

(21)

9 Gambar 2.2 LCD dengan Module I2C

LCD( Liquid Cristal Display) merupakan salah satu tipe display elektronik yang terbuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menciptakan sinar namun memantulkan sinar yang terdapat di sekelilingnya terhadap front- lit ataupun mentransmisikan sinar dari back- lit. LCD( Liquid Cristal Display) berperan selaku penampil informasi baik dalam wujud kepribadian, huruf, angka maupun grafik.

Gambar 2.3 LCD

LCD merupakan susunan dari kombinasi organik antara susunan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam wujud tampilan seven- segment serta susunan elektroda pada kaca balik. Kala elektroda diaktifkan dengan medan listrik( tegangan), molekul organik yang panjang serta silindris membiasakan diri dengan elektroda dari segmen. Susunan sandwich mempunyai polarizer sinar vertikal depan serta polarizer sinar horisontal balik yang diiringi dengan susunan reflektor. Sinar yang dipantulkan tidak bisa melewati molekul- molekul yang sudah membiasakan diri serta segmen yang diaktifkan nampak jadi hitam serta membentuk kepribadian informasi yang mau ditampilkan.

(22)

10 Cara memnggunakan I2C Module ini adalah dengan menempelkan I2C module ke LCD Module .

Gambar 2.4 I2C Module Setelah itu Hubungkan :

GND – GND ESP 32 VCC – VIN ESP 32 SCL – D22 ESP 32 SDA – D21 ESP 32

Setelah itu lakukan Test dengan mengupload program yang terdapat pada Library [3].

2.5 MPX4250A

Gambar 2 5 MPX4250A

Sensor tekanan dengan kompensasi suhu, pengkondisi sinyal dan telah terkalibrasi

(23)

11 Spesifikasi :

-Type : Absolute

- Catu daya : 4,85VDC - 5,35VDC - Range tekanan : 20 - 250kPa - Full scale output : 4,896V - Sensitivitas : 20mV/kPa

 Pin

Gambar 2.6 Pin MPX4250A

SIMBOL PIN DESKRIPSI

Vout 1 Output

GND 2 Ground

Vcc 3 Input

DNC 4 Do not connect to external circuitry or ground DNC 5 Do not connect to external circuitry or ground DNC 6 Do not connect to external circuitry or ground

Tabel 2.4 Pin MPX4250A

(24)

12 2.6 GY-49 MAX44009 I2C

Gambar 2.7 GY-MAX44009

Sensor cahaya MAX44009 adalah sensor I2C, yang memiliki rentang dinamis 22 bit dari 0,045 lux hingga 188.000 lux.

Konstruktor

 Max44009 (alamat, dataPin, clockPin) Konstruktor dengan dataPin (sda)

dan clockPin (scl) untuk ESP32 dan ESP8266

 Max44009(alamat, mulai = Boolean::True) Konstruktor untuk papan

lain misalnya UNO.

 Max44009(mulai = Boolean::True) Konstruktor dengan alamat I2C

default 0x4A == 74.

 void configure(address, TwoWire *wire, begin = Boolean::True) Ubah

antarmuka dan alamat I2C.

 bool isConnected() mengembalikan nilai true jika alamat perangkat yang dikonfigurasi tersedia di bus I2C.

Dasar

 float getLux() membaca sensor dan mengembalikan nilai dalam LUX. Jika nilainya negatif, telah terjadi kesalahan.

 int getError() mengembalikan kesalahan terakhir.

(25)

13 2.7 DHT 11

Gambar 2.8 DHT 11

Sensor ini dapat mengukur suhu dari 0 ° C hingga 50 ° C dan kelembaban dari 20% hingga 90% dengan akurasi ± 1 ° C dan ± 1%.

NO PIN DESKRIPSI

Untuk sensor DHT11

1 Vcc Catu daya 3.5V hingga 5.5V

2 Data Menghasilkan Suhu dan Kelembaban melalui Data serial

3 NC Tidak Ada Koneksi dan karenanya tidak digunakan

4 Gnd Terhubung ke ground sirkuit

Untuk modul sensor DHT11

1 Vcc Catu daya 3.5V hingga 5.5V

2 Data Menghasilkan Suhu dan Kelembaban melalui Data serial

3 Ground Terhubung ke ground sirkuit Tabel 2.5 Pin DHT 11 Spesifikasi DHT11:

 Tegangan Operasi: 3.5V hingga 5.5V

 Operasi saat ini: 0.3mA (mengukur) 60uA (standby)

 Keluaran: Data serial

 Rentang Suhu: 0 ° C hingga 50 ° C

 Kisaran Kelembaban: 20% hingga 90%

 Resolusi: Suhu dan Kelembaban keduanya 16-bit

(26)

14

 Akurasi: ± 1 ° C dan ± 1%

2.8 2 x 18650 Lithium Battery Shield for Arduino,ESP32 ,ESP8266

Modul ini dapat digunakan untuk memberi daya pada modul Arduino dan ESP8266 kapan saja dan di mana saja. Modul ini memiliki tiga bantalan 5V 3A dan tiga bantalan 3V 1A, serta konektor USB ukuran penuh sebagai output dan konektor USB Tipe-C mikro untuk mengisi daya baterai 18650. Modul ini paling cocok untuk proyek portabel yang membutuhkan lebih banyak baterai cadangan dan perlu memberi daya pada berbagai sensor/aktuator yang beroperasi pada voltase berbeda.

Gambar 2.9 2 x 18650 Lithium Battery Shield for Arduino,ESP32 Features:

High-Quality Construction Uses two 18650 cells

Dual Outputs 5V 3A; 3V 1A

USB Type C for charging the 18650 cel

(27)

15 BAB III

PERANCANGAN 3.1 Deskripsi Sistem

Suhu, kelembaban, tekanan, dan pencahayaan dalam ruang perawatan perlu dijaga sesuai dengan standar. Untuk mendeteksi masalah dalam kondisi lingkungan dan memprediksinya lebih cepat, pantau secara real time. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk membuat sistem pemantauan suhu, kelembaban, tekanan, dan cahaya secara real-time di ruang perawatan yang hasilnya dapat diakses dengan menggunakan teknologi Internet of Things (IoT) berbasis modul NodeMCU ESP32 dan sensor DHT11. , sensor MPX4250A, sensor pencahayaan GY-49 MAX44009 NodeMCU ESP32 bertindak sebagai pengontrol utama dalam sistem pemantauan, tugasnya adalah membaca data suhu, kelembaban, tekanan dan cahaya dari masing-masing sensor dan mengirimkannya ke penampil LCD.

3.2 Diagram Blok Sistem

Komputer

Firebase

Akses Point

Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem

Pada saat alat dinyalakan setiap sensor akan bekerja yang dimana diproses oleh mikrokontroler ESP32 kemudian hasilnya dapat diakses menggunakan Firebase pada komputer dan HP.

MPX4250A

MAX44009

DHT11

NodeMcu ESP32

NodeMcu

ESP32 HP

MPX4250A

(28)

16 3.3 Flowchart

Apakah Tidak

kondisi berhasil?

Ya

Baca Sensor DHT11

Baca Sensor MPX4250

Baca Sensor MAX44009

Kirim data Ke server

Aplikasi web Update data Server

ESP32 kembali ke jaringan WiFi

Selesai START

Gambar 3.2 Flowchart

(29)

17 Tekan mulai atau start untuk menghidupkan alat kemudian inisialisasi program untuk mengontrol semua komponen. Setelah itu diteruskan untuk dibaca oleh sensor DHT 11, dimana sensor DHT 11 untuk membaca suhu dan kelembaban ruangan, sensor MPX4250A untuk membaca tekanan udara ruangan, dan MAX44009 untuk membaca intensitas cahaya ruangan. Jika tidak data dari sensor akan diteruskan ke inisialisasi program dan jika iya maka data yang dari sensor akan menuju ke ESP32. Kemudian data dikirim melalui sinyal WIFI yang dihubungkan dengan perangkat internet yang nantinya akan terhubung ke handphone. Handphone yang digunakan harus android karena dibutuhkan untuk mengistal suatu aplikasi MIT Inventor. MIT Inventor merupakan aplikasi yang untuk mengontrol mikrokontroller berupa Arduino memalui internet. Setelah aplikasi MIT Inventor dibuka maka akan muncul tampilan suhu dan kelembaban, tekanan dan cahaya. Tampilan akan terus berubah sesuai kondisi didalam ruangan secara continue. Selesai untuk mengakhiri atau menutup aplikasi MIT Inventor.

3.4 Perancangan Mekanik

Gambar 3.3 Design Box Sistem Monitoring Dalam Ruangan

Berdasarkan semua data yang telah terkumpul, maka dibuat desain alat ergonomic, sederhana, menarik namun tetap menghasilkan performa yang maksimal. Alat ini didesign dengan ketebalan akrilik 3mm dan akan terpasang

(30)

18 menancap pada dinding dengan ukuran panjang 17 cm, lebar 13 cm, dan tinggi 9 cm, tampak depan bertuliskan Sistem Monitoring (Suhu+kelembaban, Tekanan, dan Cahaya) Ruang Rawat Inap. Tampak depan disertai lubang LCD dengan ukuran 7 cm,, dan tampak belakang untuk keluarnya kabel charge baterai dengan ukuran lebar 4 cm dan tinggi 2,5 cm.

Gambar 3.4 Design Box Sistem Monitoring Luar Ruangan

Alat ini didesign dengan ketebalan akrilik 3mm dan akan terpasang menancap pada dinding dengan ukuran panjang 11 cm, lebar 9 cm, dan tinggi 8 cm, tampak depan bertuliskan Sistem Monitoring (Suhu+kelembaban, Tekanan, dan Cahaya) Ruang Rawat Inap. Tampak depan disertai lubang LCD dengan ukuran 7 cm,, dan tampak belakang untuk keluarnya kabel charge baterai dengan ukuran lebar 4 cm dan tinggi 2,5 cm.

(31)

19 BAB IV

IMPLEMENTASI DAN PEMBAHASAN 4.1 Implementasi Elektronik

Gambar 4.1 Implementasi Elektronik

Bagian fisik didesain dan di tata sedemikian rupa agar terlihat rapi karena banyak menggunakan kabel terlebih lagi kabel jumper. Keseluruhan rangkaian elektronik yang digunakan terdiri dari berbasis modul NodeMCU ESP32, sensor DHT11, sensor MPX4250A, sensor Lux Meter GY-49 MAX44009

Gambar 4.2 Box Sistem Monitoring Luar Ruangan

Alat ini didesign dengan box akrilik ukuran 17x13x9cm. dalam sistem monitoring berperan sebagai pengendali utama dengan tugas membaca data

(32)

20 suhu, kelembaban, tekanan, dan cahaya dari setiap sensornya dan mengirimkannya ke penampil LCD.

Gambar 4.3 Box Sistem Monitoring Luar Ruangan

Alat ini didesign dengan box akrilik ukuran 11cm x 9cm x 8cm. dalam sistem monitoring berperan sebagai pengendali utama dengan tugas membaca data suhu, kelembaban, tekanan, dan cahaya dari setiap sensornya dan mengirimkannya ke penampil LCD.

4.2 Troubleshooting

Alat ini membutuhkan jaringan internet yang kuat, ketika jaringan tidak lancar maka pada saat upload harus menunggu lama.

4.3 Pengujian Komponen

Sebelum membuat rangkaian, dilakukan pengujian komponen terlebih dahulu untuk memastikan komponen yang dibeli berfungsi dengan baik. Masing-masing komponen bekerja sesuai dengan yang diharapkan dan dengan baterai yang bekerja dengan baik.

(33)

21 Sesuai dengan keputusan Menteri Kesehatan RI Nomor 1204/MENKES/SK/X2004, Persyarakat ruang operasi adalah sebagai berikut

1. Indeks pencahayaan 300 – 500 lux 2. Standar suhu 19 – 24˚ C

3. Kelembaban 45 – 60 % 4. Tekanan udara positif

4.3.1 DHT 22

Gambar 4.4 Wiring Diagram DHT22

Modul ini berfungsi sebagai pendeteksi suhu dan kelembaban. Pada alat ini pin data yang digunakan adalah pin D15. Namun pada saat percobaan, sensor ini tidak mengeluarkan hasil pembacaan pada LCD I2C, tetapi ketika menggunakan mikro Arduino hasilnya bisa terbaca.

Gambar 4.5 Pengujian DHT 22 Menggunakan Arduino Uno

Pada gambar 4.5 ini merupakan pengujian sensor DHT 22 menggunakan arduino uno untuk melihat apakah sensornya mendeteksi dengan baik.

(34)

22 Cara Menguji

Library yang digunakan :

#include "DHT.h"

Program yang digunakan :

#define DHTPIN 4

#define DHTTYPE DHT22 //

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

void setup() { Serial.begin(9600);

Serial.println(F("DHTxx test!"));

dht.begin();

}

void loop() {

float h = dht.readHumidity();

// Read temperature as Celsius (the default) float t = dht.readTemperature();

// Read temperature as Fahrenheit (isFahrenheit = true) float f = dht.readTemperature(true);

if (isnan(h) || isnan(t) || isnan(f)) {

Serial.println(F("Failed to read from DHT sensor!"));

return;

}

float hif = dht.computeHeatIndex(f, h);

float hic = dht.computeHeatIndex(t, h, false);

Serial.print(F("Humidity: "));

Serial.print(h);

Serial.print(F("% Temperature: "));

Serial.print(t);

Serial.print(F("°C "));

(35)

23 Serial.print(f);

Serial.print(F("°F Heat index: "));

Serial.print(hic);

Serial.print(F("°C "));

Serial.print(hif);

Serial.println(F("°F"));

}

Data-data percobaan :

Tabel 4.1 Data Pengujian DHT 22

Grafik 4.1 Pengujian Suhu DHT 22

31,35 31,4 31,45 31,5 31,55 31,6 31,65 31,7 31,75 31,8 31,85

Percobaan 1 Percobaan 2 Percobaan 3 Percobaan 4 Percobaan 5

Grafik Suhu

Sensor Thermohygrometer

Keterangan Percobaan Ke Hasil Baca Sensor Alat Ukur

Suhu 1 31,80 ºC 31,5 ºC

2 31,80 ºC 31,5 ºC

3 31,80 ºC 31,5 ºC

4 31,80 ºC 31,5 ºC

5 31,80 ºC 31,5 ºC

Kelembaban 1 70,50% 68%

2 70,50% 68%

3 70,20% 70%

4 70,20% 69%

5 70,20% 69%

(36)

24 Grafik 4.2 Pengujian Kelembaban DHT 22

4.3.2 DHT 11

Gambar 4.6 Wiring Diagram DHT 11

Modul ini berfungsi sebagai pendeteksi suhu dan kelembaban. Pada alat ini pin data yang digunakan adalah pin D15.

Cara Menguji :

#include "DHT.h"

#include <SimpleDHT.h>

#define DHTPIN D15

#define DHTTYPE DHT11

66,5 67 67,5 68 68,5 69 69,5 70 70,5 71

Percobaan 1

Percobaan 2

Percobaan 3

Percobaan 4

Percobaan 5

Sensor

Thermohygrometer

(37)

25 DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);

int pinDHT11 = D15;

SimpleDHT11 dht11(pinDHT11);

#define WIFI_SSID "Limited"

#define WIFI_PASSWORD "ber217an"

void setup() { lcd.begin (16, 2);

lcd.init ();

Serial.begin(9600);

lcd.backlight();

dht.begin();

// Koneksi ke Wifi

WiFi.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD);

Serial.print("connecting....");

lcd.setCursor (0,0);

while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) { Serial.print(".");

delay(500);

lcd.setCursor(5,0);

lcd.print ("SISTEM");

lcd.setCursor(3,1);

lcd.print ("MONITORING");

delay (2000);

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print ("SUHU,KELEMBABAN");

(38)

26 Serial.println();

Serial.print("Connected with IP: ");

lcd.setCursor (0, 0);

delay(500);

lcd.clear();

Serial.println(WiFi.localIP());

Serial.println();

// Sensor DHT11 membaca suhu dan kelembaban byte temperature = 0;

byte humidity = 0;

float t = dht.readTemperature();

float h = dht.readHumidity();

int err = SimpleDHTErrSuccess;

if ((err = dht11.read(&temperature, &humidity, NULL)) !=

SimpleDHTErrSuccess) {

Serial.print("Read DHT11 failed, err="); Serial.print(SimpleDHTErrCode(err));

Serial.print(","); Serial.println(SimpleDHTErrDuration(err)); delay(1000);

// Memeriksa apakah sensor berhasil mambaca suhu dan kelembaban if (isnan(t) || isnan(h)) {

Serial.println("Gagal membaca sensor DHT11");

return;

}

// Menampilkan suhu dan kelembaban pada serial monitor lcd.setCursor (0, 0);

lcd.print("S:");

lcd.setCursor (2, 0 );

lcd.print(t);

(39)

27 lcd.setCursor (6, 0 );

lcd.print("C");

lcd.print("K:");

lcd.print(h);

lcd.print("%");

lcd.print("C:");

Gambar 4.7 Pengujian Sensor DHT 11 Menggunakan Alat Ukur

Pada gambar 4.7 ini merupakan cara menguji sensor suhu+kelembaban yang dimana alat ukur dan sensor ini diletakkan di dalam ruangan dan akan mendeteksi kondisi ruangan tersebut.

(40)

28 Data-data percobaan/pengujian :

Tabel 4.2 Data Pengujian Sensor DHT 11

Grafik 4.3 Pengujian Suhu DHT 11

28 28,5 29 29,5 30 30,5 31

Grafik Suhu

Keterangan Percobaan Ke Hasil Baca Sensor Alat Ukur

Suhu 1 30,7ºC 30,1ºC

2 30ºC 30,5ºC

3 30,1ºC 30,5ºC

4 29ºC 30ºC

5 29,8ºC 30,2ºC

Kelembaban 1 50% 55%

2 49% 53%

3 51% 53%

4 51% 55%

5 50% 52%

(41)

29 Grafik 4.4 Pengujian Kelembaban DHT 11

4.3.3 BMP 280

Gambar 4.8 Wiring Diagram BMP 280

Modul ini berfungsi sebagai pendeteksi tekanan udara ruangan. Pada alat ini pin data yang digunakan adalah pin input SCL di D18, SDA di D23, CSB di D5, dan SDO di D19. Sensor ini sebenarnya bisa digunakan namun berdasarkan standar tekanan udara normal 1 Atm, hasil yang dikeluarkan oleh sensor maksimalnya cuman 1,0856 Atm saja. Jadi, apabila digunakan maka hasilnya tidak bisa menentukan lebih dari 1,0856 Atm, hanya selisih sedikit saja.

46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56

Grafik Kelembaban

(42)

30 Cara Menguji

#include <Wire.h>

#include <SPI.h>

#include <Adafruit_Sensor.h>

#include <Adafruit_BMP280.h>

#define BMP_SCK 13

#define BMP_MISO 12

#define BMP_MOSI 11

#define BMP_CS 10

Adafruit_BMP280 bme; // I2C

//Adafruit_BMP280 bme(BMP_CS); // hardware SPI

//Adafruit_BMP280 bme(BMP_CS, BMP_MOSI, BMP_MISO, BMP_SCK);

void setup() { Serial.begin(9600);

Serial.println(F("BMP280 test"));

if (!bme.begin()) {

Serial.println("Could not find a valid BMP280 sensor, check wiring!");

while (1);

} }

void loop() {

Serial.print("Temperature = ");

Serial.print(bme.readTemperature());

Serial.println(" *C");

Serial.print("Pressure = ");

Serial.print(bme.readPressure());

Serial.println(" Pa");

Serial.print("Approx altitude = ");

Serial.print(bme.readAltitude(1013.25)); // this should be adjusted to your local forcase

Serial.println(" m");

Serial.println();

delay(2000);

}

(43)

31 4.3.4 MPX 4250A

Gambar 4.9 Wiring Diagram Sensor MPX4250A

Modul ini berfungsi sebagai pendeteksi tekanan udara ruangan. Pada alat ini pin data yang digunakan adalah pin D2.

Cara Menguji :

#define kp2atm 0.00986923267 Program yang digunakan : int presurePin = 2;

lcd.begin (16, 2);

lcd.init ();

Serial.begin(9600);

lcd.backlight();

dht.begin();

// Koneksi ke Wifi

(44)

32 WiFi.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD);

delay(500);

}

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print ("CAHAYA & TEKANAN");

delay (3000);

Serial.println();

Serial.print("Connected with IP: ");

delay(500);

lcd.clear();

Serial.println(WiFi.localIP());

Serial.println();

val = analogRead (presurePin);

pkPa = ((float)val / (float)1023 + 0.095) / 0.009;

pAtm = 0.0098 * pkPa;

}

(45)

33 Gambar 4.10 Pengujian Sensor MPX4250A Menggunakan Alat Ukur Gambar ini menjelaskan cara pengujian sensor yaitu dengan memasukan sensor dan alat ukur (barometer) ke dalam plastik, kemudian plastik diberi udara dan ditutup, setelah itu plastik ditekan hingga udara menipis dan tekanan pada barometer bekerja sesuai dengan besarnya tekanan yang diberikan. Hasilnya seperti gambar di bawah ini.

Gambar 4.11 Hasil di Serial Monitor

(46)

34 Data-data percobaan :

Tabel 4.3 Pengujian Sensor Tekanan Menggunakan Alat Ukur

Grafik 4.5 Tekanan MPX4250A 4.3.5 GY-49 MAX44009

Gambar 4.12 Wiring Diagram Sensor GY-49 MAX4409

0,93 0,94 0,95 0,96 0,97 0,98 0,99

Barometer Sensor

1 hPa = 0,00098692 Atm 1 Pa = 9,869 Atm

Barometer Sensor MPX4250A

966,5 hPa = 0,954 Atm 99333,13 Pa = 0,980 Atm 966 hPa = 0,953 Atm 99333,58 Pa = 0,980 Atm 964 hPa = 0,951 Atm 99327,30 Pa = 0,980 Atm 964,5 hPa = 0,951 Atm 99327,47 Pa = 0,980 Atm 960 hPa = 0,947 Atm 99323,85 Pa = 0,980 Atm

(47)

35 Modul ini berfungsi sebagai pendeteksi intensitas cahaya ruangan. Pada alat ini pin data yang digunakan adalah pin input SDA di D21 dan SCL di D22.

#include <MAX44009.h>

// Koneksi ke Wifi

WiFi.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD);

delay(500);

}

lcd.print(lx);

lcd.setCursor (13, 0 );

lcd.print("Lux");

}

(48)

36 Gambar 4.13 Pengujian Sensor Cahaya Menggunakan Alat Ukur

Pada Gambar 4.12 ini merupakan pengujian sensor cahaya yang dimana sensor diletakkan pada cahaya yang terang yaitu pada saat keadaan di luar ruangan, kemudian alat ukur diletakkan dengan keadaan kerbuka sehingga mendeteksi cahaya yang sama dengan sensor cahaya.

Tabel 4.4 Pengujian Sensor Cahaya Menggunakan Alat Ukur

Fluke MAX44009

753,3 734,20

783,3 783,34

774,2 783,34

786,7 784,7

784,4 786,7

(49)

37 Grafik 4.6 Pengujian Cahaya MAX44009

700 710 720 730 740 750 760 770 780 790 800

Grafik Cahaya

Fluke MAX44009

(50)

38 BAB V

PENUTUP 5.1 Kesimpulan

Telah dibuat alat “Rancang Bangun untuk sensor suhu kelembaban, intensitas cahaya, dan tekanan udara untuk prototype pemantau kualitas ruangan rawat inap di Rumah Sakit.”. Hasil dari pembuatan alat ini, didapatkan kesimpulan sebagai berikut :

1. Pembuatan alat monitoring sudah berhasil dan di uji coba.

2. Alat ini membutuhkan jaringan yang kuat.

3. Prinsip kerja alat ini menggunakan mikrokonroler NodeMCU ESP32, sensor DHT11, sensor MPX4250A, sensor Lux Meter GY-49 MAX44009.

NodeMCU ESP32 dalam sistem monitoring berperan sebagai pengendali utama dengan tugas membaca data suhu, kelembaban, tekanan, dan cahaya dari setiap sensornya dan mengirimkannya ke penampil LCD.

5.2 Saran

Harapan dari pembuatan alat “Rancang Bangun untuk sensor suhu kelembaban, intensitas cahaya, dan tekanan udara untuk prototype pemantau kualitas ruangan rawat inap di Rumah Sakit.” ini adalah supaya dapat digunakan sebagai sarana pembelajaran dan untuk mempermudah petugas di RS dan alat ini masih jauh dari kata sempurna sehingga masih perlu diperbaiki untuk lebih menyempurnakannya yaitu

1. Pemasangan setiap komponen dan pemograman perlu diperhatikan untuk mengurangi resiko dalam kegagalan berjalannya sensor.

2. Penambahan fitur untuk memantau kebutuhan lainnya sesuai dengan peraturan yang berlaku.

(51)

39 DAFTAR PUSTAKA

[1] Menkes RI. 2020. Keputusan Menteri Kesehatan RI Nomor 1204/MENKES/SK/X2004, tentang Persyaratan Kesehatan Lingkungan Rumah Sakit.

[2] Elga Aris Prastyo, 2019

https://www.edukasielektronika.com/2019/07/arsitektur-dan-fitur-esp32-module- esp32.html

[3] Khoirul Iman, Juni 21, 2016. https://khoiruliman.wordpress.com/

(52)

40

LAMPIRAN

(53)

41 Lampiran Spesifikasi Teknis