SKRIPSI
PERANCANGAN KOTAK STERIL ULTRAVIOLET OTOMATIS
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana(S-1) pada Departemen Teknik Elektro
Oleh
Muhammad Riski Syahputra NIM. 160402100
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2021
ABSTRAK
Kotak steril membutuhkan sebuah sistem agar dapat melakukan proses pensterilan secara otomatis ketika dibutuhkan pengguna. Pada penelitian ini sistem akan dibuat menggunakan mikrokontroler arduino nano yang berfungsi untuk mengatur gerak motor dc yang harus berputar untuk menggerakkan konveyor, arduino nano akan mengatur driver motor yang berfungsi sebagai saklar untuk mengubah arah gerak motor dc, motor dc yang berputar akan di hubungkan dengan besi ulir untuk menghasilkan gerak maju ataupun mundur pada konveyor, arduino nano juga dituntut untuk dapat membaca nilai sensor proximity sebagai indikator pemberhentian konveyor, arduino nano juga dituntut untuk mengatur hidup atau matinya lampu ultraviolet, adapun selisih durasi pengiriman perintah oleh arduino nano dan penerimaan output sistem adalah sebesar 30ms. Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan, lampu ultraviolet dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme seperti virus influenza yang memiliki kedekatan dengan virus korona dengan panjang gelombang ultraviolet 254 nm. Durasi waktu yang dibutuhkankan dalam proses pelestarian kotak steril ultraviolet otomatis sekitar 3 menit dengan persentase penghambatan bertumbuhnya mikroorganisme sekitar 90%.
Kata kunci : Motor DC, Arduino, Driver motor, Proximity, Lampu ultraviolet
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas berkat rahmat dan berkat-Nya Skripsi ini dapat disusun dan diselesaikan.
Skripsi ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Skripsi
ini adalah :
“PERANCANGAN KOTAK STERIL ULTRAVIOLET OTOMATIS”
Skripsi ini penulis persembahkan kepada orangtua yang teristimewa yaitu ayahanda Alfian dan ibunda Violetta Ginting yang selalu memberikan semangat, dukungan dan mendoakan penulis selama masa studi hingga menyelesaikan Skripsi ini.
Selama masa kuliah hingga penyelesaian Skripsi ini, penulis juga banyak mendapatkan dukungan maupun bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang mendalam kepada:
1. Bapak Tigor Hamonangan Nasution, ST.,MT. selaku Dosen Pembimbing Skripsi yang telah banyak meluangkan waktu dan pikirannya untuk selalu memberikan bantuan, bimbingan, dan pengarahan kepada penulis selama perkuliahan hingga penyusunan Skripsi ini.
2. Ibu Naemah Mubarakah, ST., MT selaku Dosen Penguji Skripsi yang telah memberikan banyak masukan demi perbaikan Skripsi ini.
3. Bapak Fakhruddin Rizal Batubara, ST., M.Ti selaku Dosen Penguji Skripsi yang telah memberikan banyak masukan demi perbaikan Skripsi ini.
4. Bapak Ir. Surya Hardi, MS, PhD selaku Dosen Wali penulis yang telah banyak memberikan bimbingan selama perkuliahan.
5. Seluruh Bapak dan Ibu dosen yang telah mendidik serta memberikan pengalaman hidup yang berharga selama masa perkuliahan kepadapenulis.
6. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro FT USU Kak Fika,Pak Darsono, Kak Umi dan Bang Divo yang telah membantu penulis dalam pengurusan administrasi.
7. Kepada kakek dan nenek saya yang telah mendidik saya di segala aspek kehidupan, dan memberi semangat serta do’a sehingga saya dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
8. Kepada bibi saya Juliaty Ginting yang telah banyak memberi bantuan secara moril maupun materil.
9. Kepada teman saya Risky Juanda Daulay, Fajar Ramadhan, dan Chairul Fahmi Nasution yang telah banyak memberi bantuan secara moril maupun materil.
10. Kepada teman saya Jepi Dwiansyah, Rahmat Ridho, dan kekasih saya Rani Maida Putri yang telah banyak memberi bantuan secara moril maupun materil.
11. Kepada kekasih saya Rani Maida Putri yang telah banyak memberi bantuan secara moril maupun materil.
12. Kepada seluruh anggota tim robotik sikonek Universitas Sumatera Utara.
13. Kepada seluruh anggota tim kontes robot terbang indonesia Universitas Sumatera Utara.
14. Kepada Keluarga, Kerabat, dan teman lainnya yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan studi yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Saran dan kritik dari pembaca sangat penulis harapkan untuk menyem- purnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang terkait skripsi ini.Akhir kata, penulis berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembacanya.
Medan, 13 Maret 2021 Penulis,
Muhammad Riski Syahputra 160402100
DAFTAR ISI
ABSTRAK ... ii
KATA PENGANTAR... ii
BAB I PENDAHULUAN ...1
1.1 Latar Belakang ...1
1.2 Rumusan Masalah...3
1.3 Tujuan Penelitian ...3
1.4 Batasan Masalah ...3
1.5 Manfaat Penelitian ...4
1.6 Tahapan Penelitian...4
1.7 Skematika Pembahasan ... 10
BAB II DASAR TEORI ... 11
2.1 Kotak Steril Secara Umum ... 11
2.1.1 Pensterilan Dengan Temperatur (Kering) ... 11
2.1.2 Pensterilan Dengan Temperatur (Basah)... 13
2.1.3 Filtrasi (penyaringan) ... 15
2.1.4 Sterilisasi dengan metode kimiawi ... 15
2.1.5 Radiasi... 15
2.2 Kotak Steril Otomatis ... 16
2.3 Konveyor ... 17
2.4 Motor DC gearbox ... 20
2.5 Driver Motor DC L298N ... 22
2.6 Motor Servo ... 25
2.7 Sensor Proximity Infra Red ... 28
2.8 Lampu Ultraviolet... 30
2.9 Mikrokontroler ... 34
BAB III METODE PENELITIAN ... 39
3.1 Gambaran Umum Sistem ... 39
3.2 Waktu dan Tempat Penelitian ... 42
3.3 Tahapan Perancangan Sistem ... 43
3.2.1 Alat dan Bahan Penelitian ... 44
3.2.2 Perancangan Sistem ... 48
3.2.3 Perancangan Sistem Kendali ... 53
BAB IV HASIL DAN ANALISA ... 54
4.1 Prosedur Pengujian dan Pengambilan Data ... 54
4.2 Hasil dan Analisa Sistem ... 57
4.2.1 Hasil dan Analisa Sensor Proximity ... 57
4.2.2 Hasil Pengujian Motor Sensor MG995 ... 59
4.2.3 Hasil Pengujian Durasi Konveyor Terhadap Beban ... 59
4.3 Hasil dan Analisa Lampu Ultraviolet ... 61
4.3.1 Hasil dan Analisa Sinar Ultraviolet Terhadap Mikroorganisme ... 61
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 65
5.1 Kesimpulan ... 65
5.2 Saran ... 65
DAFTAR PUSTAKA ... 67
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. 1 Diagram tahapan penelitian ...4
Gambar 2. 1 Pemijaran Kawat Ose…….……………………..11
Gambar 2. 2 Hot Air Oven ... 12
Gambar 2. 3 Autoklaf manual... 13
Gambar 2. 4 Autoklaf otomatis ... 14
Gambar 2. 5 Konveyor Ulir ... 19
Gambar 2. 6 Motor DC Gearbox ... 20
Gambar 2. 7 Driver Motor DC L298N ... 22
Gambar 2. 8 Motor Servo MG995 ... 25
Gambar 2. 9Sensor Proximity Infra Red ... 28
Gambar 2. 10Lampu Ultraviolet ... 30
Gambar 2. 11 Lampu Ultraviolet-C Philips (8 Watt) ... 32
Gambar 2. 12 Arduino Uno ... 35
Gambar 2. 13 Arduino Mega ... 36
Gambar 2. 14 Arduino Fio ... 36
Gambar 2. 15 Arduino Lilypad ... 37
Gambar 2. 16 Arduino Nano ... 37
Gambar 3. 1 Blok Diagram Sistem...39
Gambar 3. 2 Blok Diagram Rancangan Umum Kotak Steril... 41
Gambar 3. 3 Diagram Alir Tahapan Perancangan Sistem ... 43
Gambar 3. 4 Desain Prototype Kotak Steril Ultraviolet Otomatis ... 48
Gambar 3. 5 Pengaplikasian Konstruksi Kotak Steril Ultraviolet Otomatis ... 49
Gambar 3. 6 Desain Prototype Konveyor Kotak Steril ... 50
Gambar 3. 7 Implementasi Konveyor Kotak Steril Ultraviolet Otomatis ... 50
Gambar 3. 8 Desain Prototipe Pintu Kotak Steril ... 51
Gambar 3. 9 Implementasi Pintu Kotak Steril Ultraviolet Otomatis ... 52
Gambar 3. 10 Desain Rangkaian ISIS Proteus 8.6 ... 53
Gambar 3. 11 Diagram Alir Prosedur Pengujian Sistem ... 54
Gambar 4.1 (a) Kondisi Alumunium Sebelum Terpapar Sinar...61
Gambar 4.1 (b) Kondisi Alumunium Sebelum Terpapar Sinar ... 62
Gambar 4.2 (a) Kondisi Alumunium Sesudah Terpapar Sinar…………..……….63
Gambar 4.2 (b) Kondisi Alumunium Sesudah Terpapar Sinar ... 63
DAFTAR TABEL
Tabel 2. 1 Spesifikasi Motor DC Gearbox[7] ... 21
Tabel 2. 2 Keterangan Gambar Driver Motor DC L298N[8] ... 23
Tabel 2. 3 Spesifikasi Driver Motor DC L298N[8] ... 24
Tabel 2. 4 Spesifikasi Motor Servo MG995[9] ... 26
Tabel 2. 5 Spesifikasi Sensor Proximity Infra Red[11] ... 29
Tabel 2. 6 Spesifikasi Lampu Ultraviolet-C Philips (8 Watt)[12] ... 33
Tabel 2. 7 Spesifikasi Mikrokontroler Arduino Nano[16] ... 38
Tabel 4. 1 Hasil Pengujian Sensor Proximity Mendeteksi Benda………....…57
Tabel 4. 2 Hasil Pengujian Sensor Proximity Mendeteksi Konveyor ... 58
Tabel 4. 3 Hasil Pengujian Motor Servo MG995 ... 59
Tabel 4. 4 Hasil Pengujian Durasi Konveyor Terhadap Beban ... 60
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dunia saat ini tengah waspada dengan penyebaran sebuah virus yang dikenal dengan virus korona. Virus korona merupakan bagian dari keluarga dari virus influenza dan virus flu burung yang menyebabkan penyakit mulai dari flu hingga penyakit yang lebih berat seperti Middle East Respiratory Syndrome dan Severe Acute Respiratory Syndrome. Penyakit yang disebabkan virus korona (COVID-19) adalah jenis baru yang ditemukan pada tahun 2019 dan belum pernah diidentifikasi menyerang manusia sebelumnya[1]. Penyebaran virus korona sangatlah mudah dan cepat dari satu orang ke orang lain dalam jarak dekat, seperti percikkan dari air ludah dan ingus orang yang terinfeksi terlontar ketika bersin atau batuk. Bila mengenai bagian wajah dan memasuki selaput lendir pada manusia seperti rongga mulut, hidung, telinga dan mata maka akan berpotensi membuat orang tersebut turut terinfeksi karena virus korona dapat berkembang dan menginfeksi di dalam tubuh manusia melawati rongga mulut, hidung, telinga bahkan mata. Jika orang yang terinfeksi bersin atau batuk tanpa menutup mulut dan mengenai benda-benda di tempat umum sehingga membuat virus korona menempel pada benda-benda tersebut dan begitu juga pada peralatan medis, jika peralatan medis berkontak langsung dengan pasien yang terinfeksi COVID19 maka peralatan medis tersebut berpotensi menjadi tempat penyebaran virus korona, maka peralatan medis tersebut harus menjalani proses sterilisasi sebelum digunakan kembali[2].
Berbagai upaya untuk mencegah penyebaran virus korona telah banyak dilakukan, antara lain proses sterilisasi di peralatan medis dengan menggunakan disinfektan dan radiasi sinar ultraviolet. Proses sterilisasi secara berkala untuk menunjukan dan memberi jaminan bahwa peralatan medis sudah layak digunakan kembali. Disinfektan adalah cairan kimia yang digunakan untuk menghambat atau membunuh virus pada permukaan benda mati. Akan tetapi paparan disinfektan dalam jangka waktu lama juga bisa menyebabkan terjadinya iritasi kulit, gangguan organ seperti gangguan fungsi hati, serta perubahan struktur dalam tubuh yang bisa berujung pada kanker[3]. Selain proses sterilisasi menggunakan disinfektan, sinar ultraviolet juga dapat menghambat atau membunuh virus pada permukaan peralan medis dan menggunakan radiasi ultraviolet memiliki banyak keunggualan, antara lain hasil barang yang telah disterilisasi akan tetap kering, dapat menghindari kontak plastik dengan suhu tinggi,dan mampu menjaga barang tetap steril dalam jangka waktu yang lama[4].
Alat pensterilan menggunakan radiasi sinar ultraviolet sudah banyak dipasarkan ke masyarakat, akan tetapi alat pensterilan tersebut tidak otomatis dan membuat pengguna harus berinteraksi dengan alat pensterilan tersebut, alat pensterilan ultraviolet biasanya berupa tas yang di dalamnya terdapat lampu ultraviolet, kontak langsung secara berkala pada alat pensterilan akan menyebabkan sisi luar alat pensterilan menjadi tempat penyebaran virus. Dari pesatnya penyebaran virus korona dan interaksi antara pengguna dengan alat pensterilan menjadi dasar untuk mengajukan penelitian tugas akhir yang berjudul
“perancangan kotak steril ultraviolet otomatis”.
Pada penelitian ini, peneliti menggunakan lampu ultraviolet sebagai sumber sinar ultraviolet. Untuk indikator benda pada perangkat, penelitian ini menggunakan sensor proximity. Untuk memudahkan proses sterilisasi dan menghindarkan kontak langsung antara pengguna dan kotak steril, peneliti menggunakan konveyor dan alat ini dirancang secara otomatis untuk menghindari kontak langsung antara pengguna dan kotak steril, hanya dengan meletakkan benda di atas konveyor maka benda akan di proses ke dalam kotak steril untuk di penyinaran sinar ultraviolet.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah dijelaskan sebelumnya, maka didapatkan permasalahan yang akan dibahas yaitu bagaimana membangun sistem kotak steril ultraviolet otomatis ?
1.3 Tujuan Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah skripsi ini bertujuan merancang sistem kotak steril ultraviolet otomatis yang dapat menjalankan proses sterilisasi tanpa melakukan kontak langsung pada kotak steril.
1.4 Batasan Masalah
Untuk mengatasi meluasanya pokok pembahasan, maka pada skripsi ini peneliti membuat batasan masalah dan ruang lingkup sebagai berikut:
1. Analisa pada penelitian ini tidak membahas secara detail proses matinya mikroorganisme setelah terpapar sinar ultraviolet.
2. Volume kotak yang akan dirancang sekitar panjang = 40cm, lebar = 40cm, tinggi = 40cm, dengan menggunakan material kayu triplek.
3. Bobot benda yang akan disterilkan maksimal 1 kg.
1.5 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah memudahkan pengguna dalam proses sterilisasi peralatan medis dalam waktu yang singkat sehingga terciptanya proses sterilisasi peralatan medis yang sederhana dan efektif yang dapat mempertahankan keadaan steril peralatan medis agar tetap terjaga.
1.6 Tahapan Penelitian
Gambar 1.1 berikut adalah diagram tahapan penelitian.
Gambar 1. 1 Diagram tahapan penelitian
Tahapan penelitian akan dimulai dari mengidentifikasikan masalah yang ada dengan menggunakan metode studi literatur dan metode survei dengan mencari referensi teori dan jurnal mengenai masalah yang akan diangkat serta
mengetahui kebutuhan dari pengguna kotak steril. Tahapan selanjutnya perancangan sistem, setelah mengidentifikasikan masalah penulis merancang sistem berdasarkan masalah dan kebutuhan pengguna. Kemudian pembangunan sistem, penulis akan membangun sistem berdasarkan perancangan yang telah dirancang pada tahapan sebelumnya. Tahapan selanjutnya melakukan pengujian dan pengambilan data, Pengujian dan Pengambilan data akan dilakukan setelah rangkaian elektronika dan mekanika selesai dibangun dan juga semua kebutuhan untuk pengambilan data sudah terpenuhi. Tahapan terakhir melakukan analisis dan kesimpulan, setelah melakukan pengujian dan pengambilan data maka penulis akan menganalisis dan menyimpulkan keberhasilan penelitian dari data yang didapatkan.
Adapun tahapan proses perancangan alat adalah sebagai berikut : 1. Identifikasi Masalah
Tahap penelitian ini menggunakan metode studi literatur dan metode survei yang merupakan pencarian referensi teori dan jurnal serta mengetahui kebutuhan pengguna yang berhubungan dengan penelitian ini serta hal-hal yang berkaitan.
Adapun metode yang digunakan dalam tahapan penelitian iniadalah sebagai berikut :
Studi Literatur
Saat ini dunia sedang waspada dengan penyebaran sebuah virus yang dikenal dengan virus korona. Virus korona merupakan bagian dari keluarga virus influenza dan virus flu burung yang menyebabkan penyakit mulai dari flu hingga penyakit yang lebih berat seperti Middle East Respiratory Syndrome dan Severe
Acute Respiratory. Upaya pencegahan telah banyak dilakukan mulai dari penyemprotan desinfektan di tempat umum, penggunaan Hand Sanitizer untuk menjaga kondisi tangan tetap steril, penggunaan antiseptik ke barang-barang pribadi, pemanfaatan radiasi matahari yang pada radiasi nya terkandung ultraviolet untuk membunuh mikroorganisme.
Industri kesehatan telah banyak memproduksi alat pensterilan seperti kotak steril ultraviolet, dirancangnya sebuah kotak yang biasanya berbentuk tas makanan yang didalamnya terdapat lampu ultraviolet dan dengan desain yang fleksibel membuat kotak steril mudah di bawa kemana mana. Akan tetapi kotak steril ultraviolet yang dijual dipasaran masih memiliki beberapa kekurangan seperti mengaplikasian kotak steril yang dilakukan secara manual yang akan mengakibatkan penyebaran virus pada sisi luar kotak steril
Beberapa penelitian yang yang telah dilakukan untuk membangun sistem automatisasi pada kotak steril,penelitian yang dilakuakn oleh Kiki Prawiroredjo, dkk pada tahun 2015. Pada penelitian ini penulis mengatakan bahwa perancangan kotak steril dengan memanfaatkan oven, menggunakan metode sterilisasi kering dalam proses pensterilannya dengan memanaskan peralatan medis yang bersifat logam mulai dari temperatur 120 C sampai temperatur maksimum 250 C, kapasitas 19 liter dan waktu yang dibutuhkan dalam proses sterilisasi sekitar 60 menit. Rangkaian mikrokontroler yang dirancang mengatur oven menjadi wadah sterilisasi dengan mengatur membuka ataupun menutup pintu secara otomatis dan juga dilengkapi dengan pengaman pengunci otomatis pada pintu kotak steril.
Akan tetapi penelitan diatas masih memiliki beberapa kekurangan seperti pengguna harus meletakan benda yang akan disterikan kedalam kotak steril,
dengan metode pensterilan panas (kering) dapat membahayakan pengguna jika mengenai bagian dalam oven. Penelitan diatas tidak bisa mensterilakan benda yang berbahan plastik kerena mengguanakan metode pensterilan panas (kering), kotak steril yang hanya bisa mensterilkan benda yang berbahan logam.
Dari masalah yang telah diketahui penulis akan merancang sebuah kotak steril yang menggunakan metode pensterilan radiasi sinar ultraviolet agar dapat mensterilkan benda berbahan dasar apapun. Kotak steril dengan pintu yang dapat terbuka dan tertutup menggukan sensor proximity sebagai indikator keberadaan benda dan akan dilengkapi dengan konveyor yang berfungsi menghatarkan benda kedalam kotak steril maupun sebaliknya, pengguna bisa melakukan proses sterilisasi hanya dengan meletakkan benda yang akan disterilkan tanpa menyentuh kotak steril. Kotak steril yang akan dirancang ini akan menghambat penyebaran virus korona dan menjaga benda agar tetap dalam keadaan steril karena berkurangnya kontak langsung antara pengguna dan kotak steril.
Survei
Pada metode ini penulis melakukan beberapa wawancara kepada kerabat penulis yang berprofesi sebagai tenaga medis, pada wawancara tersebut penulis menanyakan kekurangan dari kotak steril yang sudah ada dan menanyakan kebutuhan yang diinginkan pengguna.
Kekurangan dari kotak steril yang ada di kamar bedah atau ruang operasi biasanya menggunakan metode pensterilan dengan cairan kimiawi, peralatan medis akan di rendam selama kurang lebih 20 menit dengan cairan antiseptik yang teruji dapat menghilangkan atau membunuh mikroorganisme, kemudian pengguna harus mengeringkan peralatan medis satu persatu dengan menggunakan sarung
tangan karet agar tidak mengenai kulit pengguna, dengan banyaknya prosedur pensterilan akan memakan waktu yang malam saat proses sterilisasi.
Pengguna membutuhkan suatu sistem otomatisasi pada kotak steril yang tidak membutuhkan waktu lama saat melakukan proses sterilisasi dengan metode pensterilan radiasi (kering). Pengguna membutuhkan suatu alat yang dapat memindahkan benda dari suatu tempat ke tempat yang lain agar pengguna dapat melakukan pekerjaan yang lain, pengguna menginginkan dengan hanya meletakkan benda yang akan di sterilkan maka proses sterilisasi akan berjalan secara otomatis agar dapat membantu pengguna dan mempersingkat waktu saat melakukan proses sterilisasi.
2. Perancangan Sistem
Sistem yang akan dirancang mempunyai alur kerja dimulai dari perancangan tempat pensterilan berupa kotak yang di dalam nya terdapat lampu ultraviolet yang dilengkapi dengan konveyor dan akan dilengkapi dengan berbagai sensor yang mendukung kebutuhan sistem, menggunakan sensor proximity untuk mengindikasikan keberadaan konveyor saat membawa benda yang akan di sterilkan, menggunakan motor yang memiliki arah untuk membuka pintu kotak steril, menggunakan motor dc untuk menggerakan konveyor, menggunakan mikrokontroler untuk pengolahan data. Perancangan sistem akan dilakukan dengan merancang perangkat keras.
3. Pembangunan Sistem
Pembangunan sistem dilakukan berdasarkan perancangan sistem yang telah dilakukan dimulai dengan membuat tempat pensterilan berupa kotak yang dilengkapi dengan pintu, pintu tersebut akan digerakkan dengan motor yang dapat
merubah arah, kemudian memasang sensor proximity di bagian konveyor sebagai indikasi keberadaan benda dan meletakkan lampu ultraviolet di bagian atas kotak steril beserta konveyor diletakkan di bagian bawah kotak steril. Microkontroller akan mengolah data dan mengatur input output dengan membangun sistem otomatisasi yang sesuai dengan kebutuhan pengguna kotak steril.
4. Pengujian dan Pengambilan Data
Pengujian dan Pengambilan data baru bisa dilakukan setelah rangkaian elektronika dan mekanika selesai dibangun dan juga semua kebutuhan untuk pengambilan data sudah terpenuhi. Adapun data yang akan diambil adalah data persentase mikroorganisme sebelum dan setelah terpapar sinar ultraviolet, data durasi proses sterilisasi kotak steril ultraviolet otomatis, data durasi keluar atau masuknya konveyor, data keberhasilan pembacaan sensor proximity, data keberhasilan motor servo dalam membuka ataupun menutup pintu kotak steril dan juga data keberhasilan sinar ultraviolet dalam proses sterilisasi.
5. Analisis dan Kesimpulan
Melakukan analisa dari data persentase mikroorganisme sebelum dan setelah terpapar sinar ultraviolet, data durasi proses sterilisasi kotak steril ultraviolet otomatis, data durasi keluar atau masuknya konveyor, data keberhasilan pembacaan sensor proximity, data keberhasilan motor servo dalam membuka ataupun menutup pintu kotak steril dan juga data keberhasilan sinar ultraviolet dalam proses sterilisasi, kemudian kesimpulan yang akan diambil yaitu persentase kesterilan benda yang sudah terpapar sinar ultraviolet dan keberhasilan sistem otomatisasi yang telah di bangun.
1.7 Skematika Pembahasan BAB I : PENDAHULUAN
Bab ini menjelaskan mengenai latar belakang, rumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah,Tahap Proses Perancangan Alat dan sistematika penulisan.
BAB II : DASAR TEORI
Bab ini membahas tentang Kotak Steri Ultraviolet Otomatis, Konveyor, Motor DC Gearbox, Driver Motor DC L298N, Motor Servo 995, Sensor Proximity, Lampu Ultraviolet, dan Mikrokontroler.
BAB III : PERANCANGAN SISTEM
Bab ini menjelaskan tentang perancangan sistem mulai dari blok diagram sampai perancangan alat.
BAB IV : PENGUJIAN DAN ANALISIS
Bab ini membahas tentang pengujian dan analisis terhadap sistem yang telah dirancang.
BAB V : PENUTUP
Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran dari penelitian yang dilakukan.
BAB II DASAR TEORI
2.1 Kotak Steril Secara Umum
Kotak steril adalah sebuah kotak yang dirancang sedemikian rupa untuk menghilangkan atau membunuh mikroorganisme (virus korona) yang berguna untuk menjaga peralatan medis agar tetap bersih atau steril. Kotak steril biasanya ditemukan pada rumah sakit, khususnya di kamar bedah atau ruang operasi. Setiap peralatan medis yang akan digunakan untuk operasi tidak boleh langsung digunakan karena dikhawatirkan masih menempel mikroorganisme maka dari itu harus dilakukan proses sterilisasi terlebih dahulu sebelum operasi dimulai dengan memasukkan peralatan medis ke dalam kotak steril[5], Adapun beberapa metode pensterilan yang akan diproses di kotak steril, yaitu:
2.1.1 Pensterilan Dengan Temperatur (Kering) 1. Pemijaran
Metode ini dengan memanaskan alat biasanya berupa kawat ose di atas api bunsen sampai kawat ose memijar. Pemijaran kawat ose dapat dilihat pada gambar 2.1
Gambar 2. 1 Pemijaran Kawat Ose
Terlihat pada gambar 2.1 kawat ose di bakar dengan api sampai kawat memijar yang akan membuat mikroorganisme tidak dapat berkembang yang akan membuat kawat ose terbebas dari mikroorganisme, metode pemijaran sering gunakan pada kamar bedah rumah sakit ataupun laboratorium[5].
2. Pembakaran
Pembakaran dilakukan untuk alat-alat dari bahan logam atau kaca dengan cara dilewatkan di atas api, seperti:
melewatkan mulut tabung yang berisi kultur bakteri di atas api
memanaskan kaca objek di atas api busnen sebelum digunakan
memanaskan pinset sebelum digunakan untuk meletakkan antibiotik.
3. Hot air oven
Sterilisasi dengan metode ini digunakan untuk benda-benda dari kaca/gelas, petri. Oven Suhu 160-1800C selama 1.5-3 jam. Alat-alat tersebut terlebih dahulu dibungkus menggunakan kertas sebelum dilakukan sterilisasi[5].
Gambar 2. 2 Hot Air Oven
4. Insinerator
Bahan-bahan infeksius seperti jarum bekas suntikan yang ditampung dalam safety box biohazard, darah, dilakukan sterilisasi dengan menggunakan insinerator. Hasil pemanasan dengan suhu 8700-9800 C akan menghasilkan polutan berupa asap atau debu. Hal ini yang menjadi kelemahan dari sterilisasi dengan metode insenerasi. Namun, metode ini dapat meyakinkan bahwa bahan infeksius dapat dieliminasi dengan baik yang tidak dapat dilakukan dengan metode lainnya[5].
2.1.2 Pensterilan Dengan Temperatur (Basah)
Metode ini merupakan pemanasan dengan suhu tinggi yang dapat digunakan untuk mensterilkan alat-alat yang tahan terhadap panas (bluetip, mikropipet), dan sterilisasi cairan[5]. Pemanasan yang digunakan pada suhu 1210C selama 15 menit. Metode pensterilan basah dengan temperatur dapat menggunakan :
1. Autoklaf manual
Metode sterilisasi basah ini menggunakan ketinggian air harus tetap tersedia di dalam autoklaf. Autoklaf manual akan mencapai suhu 1210C setelah 15 menit. Autoklaf manual dapat dilihat pada gambar 2.3 berikut.
Gambar 2. 3 Autoklaf manual
Terlihat pada gambar 2.3 benda yang akan disterilkan akan dimasukkan kedalam autoklaf dengan suhu maksimal 1210 C sehingga pengguna harus mejaga durasi dari pensterilan selama 15 menit, jika tidak dimatikan maka akan membuat suhu terus naik sehingga air pada autiklaf dapat habis dan berpotensi untuk meledak[5].
2. Autoklaf digital/otomatis
Metode pensterilan basah dengan temperature tinggi dapat menggunakan autoklaf otomatis, alat ini dilengkapi dengan sistem otomatisasi yang dapat mengatur durasi pensterilan[5]. Autoklaf otomatis dapat dilihat pada gambar 2.4 berikut.
Gambar 2. 4 Autoklaf otomatis
Terlihat pada gambar 2.1 diatas autoklaf dapat diatur dengan suhu mencapai 1210C selama 15 menit. Setelah suhu tercapai, maka suhu akan otomastis turun sampai mencapai 500C dan tetap stabil pada suhu tersebut[5]. Jika digunakan untuk sterilisasi media, suhu ini sesuai karena untuk membuat media diperlukan suhu 50-700 C.
2.1.3 Filtrasi (penyaringan)
Metode ini digunakan untuk mensterilisasi bahan-bahan yang sensitif terhadap panas seperti radioisotope, kimia toksik[5].
1. Filtarsi berupa cairan
Dengan menggunakan prinsip melewatkan larutan pada membran selulosa asetat atau selulosa nitrat[5].
2. Filtarsi berupa udara
Dengan menggunakan high-efficiency particulate air (HEPA) untuk menyaring organisme dengan ukuran lebih besar dari 0.3 µm.
2.1.4 Sterilisasi dengan metode kimiawi
1. Uap formaldehide atau hydrogen peroksida
Uap formaldehide atau hydrogen peroksida dapat digunakan untuk sterilisasi filter HEPA pada BSCs[5].
2. Glutaraldehyde bersifat sporisidal
Glutaraldehyde dapat digunakan untuk mensterilkan spora dalam durasi pensterilan 3-10 jam pada peralatan medis karena tidak merusak lensa, karet, dan logam, contohnya adalah alat untuk bronkoskopi[5].
2.1.5 Radiasi
Radiasi ionisasi digunakan untuk mensterilkan alat-alat berupa bahan plastic seperti kateter, plastic spuit injeksi, atau sarung tangan sebelum digunakan.
Contoh radiasi ionisasi adalah metode pada penggunaan radiasi sinar ultraviolet atau sinar gamma[5].
Pada penelitian ini penulis menggunakan radiasi sinar ultraviolet dalam metode pensterilan, dengan merancang sebuah kotak steril yang di dalam nya
terdapat lampu ultraviolet kemudian dilengkapi dengan koneyor untuk menghatarkan barang kedalam kotak steril[5].
2.2 Kotak Steril Otomatis
Kotak steril otomatis adalah kotak steril yang dimodifikasi untuk membantu pengguna dalam proses sterilisasi dengan menggunakan mikrokontroler pengguna bisa membuat kotak steril yang diinginkan berdasarkan kebutuhan yang diinginkan pengguna. Kotak steril yang telah dimodifikasi telah banyak dikembangkan berdasarkan permintaan dan kebutuhan dari pengguna, seperti mengatur waktu proses sterilisasi, membuka pintu kotak secara otomatis dengan saklar, membuka pintu kotak steril dengan indikator sensor, melakukan proses sterilisasi tanpa menyentuh kotak steril. Pada penelitian yang dilakukan oleh Kiki Prawiroredjo, dkk pada tahun 2015. Pada penelitian ini penulis mengatakan bahwa perancangan kotak steril dengan memanfaatkan oven, menggunakan metode sterilisasi kering dalam proses pensterilannya dengan memanaskan peralatan medis yang bersifat logam mulai dari temperatur 120 C sampai temperatur maksimum 250 C, kapasitas 19 liter dan waktu yang dibutuhkan dalam proses sterilisasi sekitar 60 menit. Rangkaian mikrokontroler yang dirancang mengatur oven menjadi alat sterilisasi dengan mengatur membuka atau menutup pintu secara otomatis dan juga dilengkapi dengan pengaman pengunci otomatis pada pintu kotak steril.
Penelitian yang kedua dengan judul “Modifikasi UV sterilisator ruangan dengan dilenghapi dengan timer otomatis dan hourmeter di RSUD Dr.Sayidiman, Magetan”oleh Aulia Hapsari A.N, dkk. Pada penelitian tersebut penulis menggunakan radiasi sinar ultraviolet pada metode pensterilannya dengan
merancang alat yang dilengkapi dengan timer otomatis dan menanbahkan dua lampu ultraviolet untuk alat pensterilannya. Waktu diatur terlebih dahulu dengan berbagai variasi mulai dari 5 menit, 10 menit, 15 menit, 20 menit dan saat tuas ditekan maka alat akan ON dan akan OFF secara otomatis.
2.3 Konveyor
Konveyor adalah peralatan mekanik yang berfungsi memindahkan barang atau material tertentu dari suatu tempat ke tempat yang lain. Telah banyak perindustrian yang memproduksi konveyor, konveyor di ciptakan berdasarkan kebutuhan dan permintaan pengguna seperti ketahan konveyor terhadap berat objek, kecepatan perpindahan objek, kapasitas perpindahan objek dan sistem perpindahan objek oleh konveyor[6].
1. Plastic belt conveyors
Belt pada konveyor yang terbuat dari plastik dan didesain sedemikian rupa, yang dapat mengikuti bentuk rangka dari konveyor. Plastic belt conveyors ini sangat fleksibel dan dapat bergerak pada jalur yang berbelok-belok[6].
2. Bucket conveyor
Konveyor ini didesain dengan pengangkut barang berupa ember yang bergerak secara vertikal. Alat ini umumnya sangat membantu dalam pemindahan bahan berbentuk biji-bijian, dan dalam industri pakan ternak, industri pertanian, dan industri bahan kimia dapat disesuaikan dengan besar kecilnya ukuran bucket sehingga dapat mengatur kapasitas pengangkutan per satuan waktu [6].
3. Wire mesh conveyor
Konveyor ini bersifat fleksibel dengan mendesain rel kawat pada konveyor sehingga dapat melengkung ketika mengikuti bentuk drive pulley atau roller di
ujung konveyor. Jenis konveyor ini berfungsi untuk mengangkut muatan yang berada di atasnya, perbedaannya hanyalah pada bahan beltnya saja[6].
4. Overland conveyor
Konveyor ini didesain agar dapat dioperasikan di luar ruangan. Konveyor jenis ini biasanya digunakan pada industri pertambangan yang memiliki area luas dan jarak tempuh yang jauh sehingga dapat digunakan untuk memindahkan hasil perindurian ke lokasi pengolahan industri[6].
5. Dust proof conveyor
Dust proof conveyor adalah konveyor yang didesain kedap udara dan tertutup sehingga tahan terhadap debu, konveyor ini dirancang untuk menjaga kesterilan dari produk yang di pindahkan konveyor serta dapat meminimalisir produk terkontaminasi dari bakteri[6].
6. Spiral conveyors
Spiral conveyor adalah sebuah konveyor industri yang didesain dengan bentuk pegas spiral. Bentuk spiral pada konveyor ini dapat melakukan perpindahan barang dengan lokasi area yang sempit[6].
7. Roller conveyor
Roller conveyor adalah konveyor yang didesain dengan media perpindahan barang dengan disusunnya roller secara sejajar dengan menjadikan penumpu utama dari barangnya adalah roller, roller conveyor dirancang khusus agar dapat digunakan dengan kondisi barang yang akan ditransportasikan berbentuk unit tersusun dan unit yang dipindahkan menggunakan roller conveyor harus menyesuaikan dimensi dan berat tertentu sehungga dapat ditransportasikan secara maksimal. Jika memindahkan barang berbentuk bulk atau butiran, maka bulk atau
butiran harus dikemas dalam unit agar dapat ditransportasikan menggunakan sistem konveyor ini[6].
8. Konveyor ulir
Konveyor ulir adalah alat mekanik yang berfungsi memindahkan benda dari suatu tempat ke tempat yang lain, konveyor ini di gerakkan menggunakan motor yang akan di couple dengan besi ulir yang akan menarik dan mendorong konveyor sehingga menghasilkan gaya gerak tehadap konveyor tergantung dari arah putaran besi ulir. Konveyor ini biasa digunakan untuk perpindahan barang yang peletakannya presisi, prinsip konveyor ulir ini juga digunakan pada pada mesin CNC yang memerlukan perpindahan dengan tingkat kepresisian yang tinggi[6]. Adapun gambar konveyor ulir dapat dilihat pada gambar 2.5 berikut.
Gambar 2. 5 Konveyor Ulir
Pada penelitian ini penulis akan membuat konveyor yang dapat menghasilkan gaya maju dan mundur karena konveyor akan digunakan untuk memasukkan benda kedalam kotak steril dan mengeluarkan benda kembali.
Penulis membutuhkan konveyor yang dapat memindahkan benda dari suatu tempat ketempat yang lain dengan presisi agar konveyor tidak berselisihan dengan pintu kotak steril dan mengenai bagian sisi dalam kotak steril dan juga penulis menambahkan dua pasang roda yang akan berputar pada jalurnya sehingga konveyor akan bergerak pada porosnya dan akan menghasilkan gerak yang presisi pada konveyor.
Berdasarkan kebutuhan sistem konveyor yang akan mendukung keberhasilan kotak steril ultraviolet otomatis penulis menggunakan jenis konveyor ulir yang akan menghasilkan gaya perpindahan benda dari suatu tempat ke tempat yang lain dengan presisi.
2.4 Motor DC gearbox
Motor DC gearbox adalah perangkat elektronika yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Motor DC gearbox menghasilkan sejumlah putaran per menit yang dikenal juga dengan RPM dan akan menghasilkan putaran searah jarum jam dan ketika polaritasnya diubah maka perputaran motor akan berputar kearah sebaliknya[7]. Gambar 2.6 adalah bentuk Motor DC gearbox.
Gambar 2. 6 Motor DC Gearbox
Apabila tegangan suplai yang di berikan pada motor DC gearbox lebih rendah dari tegangan operasionalnya maka dapat memperlambat rotasi motor DC gearbox sedangkan tegang yang lebih tinggi dari tegangan operasionalnya maka akan menghasilakan rotasi yang lebih tinggi. Motor DC gearbox dipilih karena motor arus searah dan torsi cukup kuat untuk menahan beban [7]. Konfigurasi pin Motor DC gearbox adalah pin nomor 1 sebagai power suplai negatif atau grounding dan nomor 2 berfungsi dan power suplai positif atau Vcc. Pin 1 bernilai motor positif, pin 2 bernilai motor negatif, jika polaritas motor ditukar maka
dapat menggunakan driver motor, driver motor dapat mengubah polaritas pada motor DC gearbox dengan memindahkan pin positif pada motor DC gearbox ke pin negatif atau grounding dan sebalikanya driver motor dapat memindahkan pin negatif atau grounding pada motor DC gearbox ke pin positif[7]. Tabel 2.1 berikut adalah spesifikasi dari pada sensor motor DC gearbox..
Tabel 2. 1 Spesifikasi Motor DC Gearbox[7]
SPESIFIKASI KETERANGAN
Daya motor Tegangan 0-9 VDC
Arus Operasianal 1A
Kecepatan 100 RPM - 380 RPM
Torsi 1 kgcm
Jumlah Pin 2 pin
Suhu kerja -40oC-125oC
Pulsa per rotasi 112
Rotasi per menit 380
Dalam penelitian ini penulis akan menggunakan motor DC gearbox yang akan di couple dengan besi ulir yang terhubung dengan konveyor. Ketika motor berputar secara bersamaan besi ulir juga ikut berputar, perputaran besi ulir ini akan menghasilkan gaya dorong dan gaya tarik pada konveyor sehingga konveyor dapat menghantarkan barang kedalam kotak steril dan mengeluarkannya kembali.
Pada penelitian ini penulis membutuhkan motor DC gearbox yang memiliki torsi sekitar 1 Kg untuk dapat menjalankan konveyor secara maksimal, motor DC
gearbox memiliki kecepatan 380 RPM yang dapat memutar besi ulir dengan cepat, kecepatan motor DC gearbox dengan 380 RPM sudah cukup untuk menjalankan konveyor kurang dari 25 detik[7].
2.5 Driver Motor DC L298N
Motor driver L298N adalah sebuah modul motor driver yang banyak digunakan untuk mengendalikan arah putaran dan kecepatan motor DC.
L298N adalah sebuah IC yang mampu mengendalikan beban-beban induksi seperti relay ,selonoid, motor DC dan motor Stepper. Pada IC L298N terdapat transitor-transitor logika dengan gerbang nand yang berfungsi untuk menentukan arah putaran suatu motor DC ataupun motor stepper[8]. Gambar 2.7 berikut adalah bentuk Driver Motor DC L298N.
Gambar 2. 7 Driver Motor DC L298N
Modul driver motor L298N ini sebenarnya sama seperti relay yaitu hanya memutuskan dan menyambungkan arus tegangan. Tapi bedanya kalau relay hanya memutus dan menyambungkan arus saja sedangkan modul ini bisa memutus dan menyambungkan arus serta dapat mengubah polaritas arus tegangan dengan mengubah positif dan negative pada motor dc. Driver Motor DC L298N bisa digunakan untuk motor DC dan kuat untuk menarik beban yang cukup berat seperti motor dc gearbox yang akan digunakan dalam penelitian. Kelebihan akan
modul driver motor L298N ini yaitu dalam hal kepresisian dalam mengontrol motor sehingga motor lebih mudah untuk dikontrol [8]. Tabel 2.2 berikut adalah keterangan dari gambar 2.7.
Tabel 2. 2 Keterangan Gambar Driver Motor DC L298N[8]
NO KETERANGAN
1 Dc motor 1 "+"
2 Dc motor 1 "-"
3 12v Jumper. Lepaskan jumper ini jika lebih dari 12v.
4 35v Jumper. Lepaskan 12v jumper jika menggunakan >12v.
5 GND
6 5v output, Jika menggunkan tegangan 5v jangan melepaskan 12v jumper.
7 Dc motor 1 enable jumper
8 in 1
9 in 2
10 in 3
11 in 4
12 Dc motor 2 enable jumper
13 Dc motor 2 "+"
14 Dc motor 2 "-"
Modul IC L298N ini sebenarnya sama seperti relay yaitu hanya memutuskan dan menyambungkan arus tegangan. Tapi bedanya kalau relay hanya memutus dan menyambungkan arus saja sedangkan modul ini bisa memutus dan menyambungkan arus serta dapat mengubah polaritas arus tegangan[8]. Modul Driver Motor DC L298N memiliki beberapa spesifikasi, spesifikasi dari Modul Driver Motor DC L298N dapat dilihat pada tabel 2.3 berikut.
Tabel 2. 3 Spesifikasi Driver Motor DC L298N[8]
NO SPESIFIKASI KETERANGAN
1 Tipe IC Double H bridge Drive Chip
2 Tegangan minimal untuk masukan power 5V-35V
3 Tegangan operasional 5V
4 Arus masukan 0-36mA
5 Arus keluaran maksimal 2A
6 Daya maksimal 25 W
7 Dimensi modul 43mm x 43mm x 26mm
8 Berat 26g
Pada penelitian ini penulis menggunakan modul Driver Motor DC L298N dalam pembangunan sistem kotak steril ultraviolet otomatis, modul Driver Motor DC L298N dapat mengatur motor DC gearbox dengan mengubah polaritas pada motor DC gearbox sehingga dapat mendukung kinerja dari konveyor kotak steril yang berfungsi menghantarkan peralatan medis kedalam kotak steril dan mengeluarkannya kembali. Selain itu modul Driver Motor DC L298N memiliki
arus keluaran maksimal 2A dan dapat mengontrol tegangan masukan dari motor DC gearbox sehingga spesifikasi pada modul Driver Motor DC L298N sudah mendukung untuk kebutuhan sistem.
2.6 Motor Servo
Motor servo adalah sebuah perangkat atau aktuator putar (motor) yang dirancang dengan sistem kontrol umpan balik loop tertutup (servo), sehingga dapat di set-up atau di atur untuk menentukan dan memastikan posisi sudut dari poros output motor. motor servo merupakan perangkat yang terdiri dari motor DC, serangkaian gear, rangkaian kontrol dan potensiometer. Serangkaian gear yang melekat pada poros motor DC akan memperlambat putaran poros dan meningkatkan torsi motor servo, sedangkan potensiometer dengan perubahan resistansinya saat motor berputar berfungsi sebagai penentu batas posisi putaran poros motor servo[9]. Gambar 2.9 berikut adalah bentuk motor servo MG995.
Gambar 2. 8 Motor Servo MG995
Motor servo berbeda dengan motor DC dan motor Stepper, motor servo tidak memerlukan rangkaian driver lagi karena motor servo telah memiliki rangkaian driver didalamnya. Motor servo adalah motor dengan sistem tertutup sehingga posisi dari motor servo akan diinformasikan kembali ke rangkaian
kontrol yang ada di dalam motor servo. Motor servo terdiri dari sebuah motor , serangkaian gear, potensiometer dan rangkaian kontrol. Potensiometer berfungsi menentukan batas sudut dari putaran servo.sedangkan sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui sinyal dari kabel motor servo. Motor servo mampu bekerja dua arah dimana dan sudut pergerakan motornya dapat dikendalikan hanya dengan memberikan perintah sinyal Pulse With Modulation (PWM) pada bagian pin kontrolnya yaitu pada kabel warna orange sebagai pin kontrol inputnya sedangkan kabel warna merah sebagai input Vcc dan untuk kabel warna coklat sebagai ground[9]. Tabel 2.4 berikut adalah spesifikasi motor servo MG995.
Tabel 2. 4 Spesifikasi Motor Servo MG995[9]
NO SPESIFIKASI KETERANGAN
1 Tegangan input 4,8 V – 7,2 V
2 Torsi 8.5kg / cm (4.8V), 10kg / cm (6V)
3 Kecepatan operasi 0.20sec / 60deg (4.8v), 0.16sec / 60deg (6V)
4 Kisaran suhu 0-55degC
5 Dimensi 40,7mm x 19,7mm x 42,9mm
Prinsip kerja motor servo adalah pemberian pulsa dari mikrokontroler ke motor servo tidak memerlukan rangkaian driver tambahan, karena didalam sebuah motor servo sudah terdapat internal gear dan rangkaian driver yang memungkinkan servo dapat langsung dihubungkan ke mikrokontroler. Seperti yang telah kita ketahui sebelumnya pemberian besar pulsa dari mikrokontroler menentukan besa sudut yang harus dilakukan oleh motor servo. Pengaturan
sudut motor servo diperlukan untuk mengetahui gerakan dari motor servo dan pulsa yang harus diberikan ke motor servo dalam pergerakkan ke kanan atau ke kiri. Dari pulsa yang kita berikan kita dapat melihat gerakan dari motor servo[10].
Motor servo dikendalikan dengan cara mengirimkan sebuah pulsa yang lebar pulsanya bervariasi. Pulsa tersebut dimasukkan melalui kabel kontrol motor servo.Sudut atau posisi shaft motor servo akan diturunkan dari lebar pulsa.
Biasanya lebar pulsanya antara 20µs sampa 100µs dengan periode pulsa sebesar 20ms. Lebar pulsa akan mengakibatkan perubahan posisi pada servo.Misalnya sebuah pulsa 50µs akan memutar motor pada posisi 90◦(posisi netral).Agar posisi servo tetap pada posisi ini,maka pulsa harus terus diberikan pada servo.Jadi meskipun ada gaya yang melawan,servo akan tetap bertahan pada posisinya. Gaya maksimum servo tergantung dari rentang torsi servo[10]. Ketika sebuah pulsa yang dikirim ke servo kurang dari 50 µs,servo akan berputar counter clockwise menuju ke posisi tertentu dari posisi netral. Jika pulsa yang dikirim lebih dari 50 µs,servo akan berputar clockwise menuju ke posisi tertentu dari posisi netral. Setiap servo memiliki spesifikasi lebar pulsa minimal dan maksimum sendiri-sendiri, tergantung jenis dan merk servo. Umumnya antara 20 µs sampai 100 µs[10].
Pada penelitian ini penulis menggunakan motor servo MG995 dalam pembangunan kotak steril ultraviolet otomatis, motor servo MG995 akan dihubungkan dengan engsel pintu kotak steril yang berfungsi untuk membuka dan menutup pintu kotak steril, dengan rotasi 180 ° pada motor servo MG995 dapat menghasilkan gaya dan sudah cukup untuk membuka dan menutup pintu
dengan rotasi pintu 135°, dari informasi yang telah di dapat dari berbagai referensi penulis menyimpulkan motor servo MG995 sudah mendukung dalam pembangunan sistem kotak steril ultraviolet otomatis.
2.7 Sensor Proximity Infra Red
Infra red LED memancarkan cahaya, dalam kisaran frekuensi Inframerah.
Cahaya infra red tidak terlihat oleh mata manuasia, karena panjang gelombangnya (700nm - 1mm) jauh lebih tinggi dari pada kisaran cahaya tampak yang panjang gelombangnya (555nm). infra red LED memiliki sudut pancaran cahaya sekitar.
20-60 derajat dan kisaran jarak pembacaan beberapa sentimeter hingga beberapa kaki, tergantung pada jenis pemancar infra red LED dan pabrikannya. Beberapa pemancar memiliki jangkauan dalam kilometer. infra red LED berwarna putih atau transparan, sehingga mampu memberikan jumlah cahaya yang maksimal[11].
Gambar 2. 9Sensor Proximity Infra Red
Fotodioda bertindak sebagai penerima infra red LED yang bekerja ketika cahaya jatuh di atasnya. Fotodioda adalah semikonduktor yang memiliki sambungan P-N, dioperasikan dalam reverse Bias, artinya ia mulai mengalirkan arus ke arah sebaliknya ketika Cahaya jatuh di atasnya, dan jumlah aliran arus sebanding dengan jumlah Cahaya. Properti ini membuatnya berguna untuk deteksi
Infra red LED. Fotodioda tampak seperti LED, dengan lapisan warna hitam di sisi luarnya, Warna hitam menyerap jumlah cahaya tertinggi[11]. Sensor proximity infra red adalah komponen elektronika yang dapat mengidentifikasi cahaya infra red. Sensor infra red atau saat ini ada yang dibuat khusus dalam satu modul.
Sensor proximity infrared merupakan sebuah chip detektor inframerah digital yang di dalamnya terdapat fotodiode dan penguat (amplifier)[11]. Sistem sensor proximity infra red pada dasarnya menggunakan infra red sebagai media untuk komunikasi data antara receiver dan transmitter. Sistem akan bekerja jika sinar infra red yang dipancarkan terhalang oleh suatu benda yang mengakibatkan sinar infra red tersebut tidak dapat terdeteksi oleh penerima[11]. Gambar 2.11 berikut adalah bentuk sensor proximity infra red. Tabel 2.5 berikut adalah spesikasi sensor proximity infra red.
Tabel 2. 5 Spesifikasi Sensor Proximity Infra Red[11]
NO SPESIFIKASI KETERANGAN
1 Tegangan Kerja 3,5V - 5V
2 Konsumsi Arus 23mA - 43mA
3 Ukuran Board 2,3 cm X 1,4 cm
4 Lubang Skrup 3 mm
5 Jarak Pembacaan 2cm - 15cm
Pada penelitian ini penulis menggunakan sensor proximity infra red sebagai indikator keberadaan benda yang akan disterilkan kedalam kotak steril ultraviolet otomatis, sensor proximity di letakkan di permukaan konvetor sehingga benda dapat terdeteksi keberadaannya, disaat pengguna meletakkan benda yang
akan disterilkan di permukaan konveyor sehingga benda akan menghalangi sensor proximity infra red sehingga sensor dapat mendeteksi keberadaan benda yang akan disterilkan. Pada penelitian ini penulis menggunakan sensor proximity infra red sebagai indikator pemberhentian konveyor, sensor proximity infra red dapat mendeteksi konveyor yang mendekat pada sensor sehingga dapat mendeteksi keberadaan konveyor, sensor proximity infa red akan menghitung jarak antara konveyor dan sensor proximity infra red disaat konveyor sedang menghantarkan benda, ketika sudah mencapai jarak yang ditetapkan maka sensor proximity infra red akan mengirimkan sinyal analog ke mikrokontroler.
2.8 Lampu Ultraviolet
Lampu ultraviolet adalah lampu yang menghasilkan gelombang elektromagnetik[12], salah satu pemanfaatan lampu ultraviolet ialah untuk proses sterilisasi, Dimana dalam proses penyinaran menghasilkan benda yang teradiasi sinar ultraviolet menjadi steril dan terbebas dari mikroorganisme[12]. Gambar 2.20 berikut adalah bentuk lampu ultraviolet.
Gambar 2. 10Lampu Ultraviolet
Lampu ultraviolet diklasifikasikan ke dalam 3 tingkatan utama, yang mana semakin pendek panjang gelombang pada sinar ultraviolet yang dihasilkan lampu ultraviolet tersebut maka karakteristiknya semakin kuat. Tingkatan lampu tersebut
mulai dari UV-A, UV-B hingga UV-C[7]. Adapun tingkatan Sinar ultraviolet yang dapat dilihat pada penjabaran berikut.
1. Ultraviolet-A
Ultraviolet-A memiliki panjang gelombang yang paling panjang diantara sinar UV lainnya sekitar 315nm-400nm. Namun, energi yang dihasilkan merupakan yang paling rendah. Sinar UVA mampu menembus dan mempengaruhi sel kulit lebih dalam[12]. Bila sinar UVB hanya mencapai lapisan permukaan atau epidermis, maka sinar UVA mampu menyerap melewati lapisan epidermis hingga ke lapisan dermis. Akan tetapi tidak menyebabkan kerusakan langsung pada DNA manusia. Tidak seperti sinar UVB, sinar UVA tidak diserap oleh lapisan ozon. Sehingga hampir 95% sinar UV yang sampai menuju tanah merupakan UVA. Selain itu, efek yang ditimbulkan dari hasil paparan sinar UVA dapat terlihat langsung dan segera[12]. Pada beberapa kasus, terpapar sinar UVA dalam waktu lama, tidak hanya membuat efek terbakar, melainkan juga membuat kulit menjadi keriput atau penuaan dini. Beberapa tanda yang muncul, yakni keriput dan noda hitam bahkan bisa menyebabkan kanker. Itulah mengapa radiasi sinar UVA sering dikaitkan dengan beberapa kanker kulit[12].
2. Ultraviolet-B
Sinar UVB relatif memiliki panjang gelombang yang lebih pendek sekitar 280nm-315nm dan tingkat energi yang dihasilkan lebih tinggi. Sinar UVB ini pada dasarnya merusak lapisan terluar kulit, dan dapat secara langsung merusak DNA. Sinar UVB merupakan sinar UV yang paling banyak menyebabkan kanker kulit. Jika pada sinar UVA, efek paparan dapat timbul secara langsung, berbeda dengan paparan sinar UVB yang pada umumnya timbul beberapa jam setelah
terpapar sinar matahari[12]. Terlalu lama terpapar sinar UVB dapat menimbulkan banyak dampak negatif bagi kulit, seperti kulit memerah yang disertai perih, rasa terbakar hingga merusak melanin, sehingga membuat kulit cenderung lebih gelap[12].
3. Ultraviolet-C
Sinar uvc memiliki panjang gelombang yang paling pendek dengan 180- 280 nm dan sinar ultraviolet yang paling berbahaya bagi kulit. Pada panjang gelombang 180nm-280nm dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme sehingga banyak perindustrian yang memproduksi lampu ultraviolet untuk dimanfaatkan sebagai media pensterilan, lampu ultraviolet yang mengandung UVC sudah banyak digunakan oleh rumah sakit, pesawat, dan lain lain[12].
Perindustrian kesehatan telah banyak memproduksi lampu ultraviolet yang mengandung uvc , salah satunya lampu ultraviolet-c Philips (8 Watt), lampu ultraviolet-c Philips (8 Watt) ini di produksi karena dapat menjadi media pensterilan dengan menghambat pertumbuhan mikroorganisme membuat benda benda yang teradiasi terbebas dari mikroorganisme[12]. Gambar 2.14 berikut adalah bentuk lampu ultraviolet-c philips (8 Watt).
Gambar 2. 11 Lampu Ultraviolet-C Philips (8 Watt)
Lampu ultraviolet-c philips (8 watt) ini dapat menghasilkan radiasi 21µW/cm2, untuk mendapatkan 90% tingkat pembunuhan virus influenza memerlukan dosis ultraviolet-c 36J/m2. Tabel 2.6 berikut adalah spesifikasi lampu ultraviolet-c Philips (8 Watt).
Tabel 2. 6 Spesifikasi Lampu Ultraviolet-C Philips (8 Watt)[12]
NO SPESIFIKASI KETERANGAN
1 Tegangan Operasi 202 V - 220 V
2 Daya 8 W
3 Panjang Gelombang 254 nm
4 Dosis Ultraviolet 0,88 mJ/cm2 dalam 1 detik
5 Panjang Kap Lampu 31.5cm
6 Panjang Lampu 29.5cm
7 Berat 1200 gram
Pada penelitian ini penulis menggunkan lampu UVC Philips (8 Watt) sebagai media pensterilan yang akan dipasangkan di dalam kotak steril ultraviolet otomatis, dengan panjang gelombang 254 nm sudah dapat menghambat pertumbuhan mikroorganisme pada benda yang terkena radiasi sinar ultraviolet, lampu UVC Philips (8Watt) memiliki dosis radiasi 21µW/cm2 setiap 1 detik sehingga proses sterilisasi tidak membutuhkan waktu yang lama. Lampu UVC Philips (8 Watt) akan dipasang di dalam kotak steril ultraviolet otomatis sebagai media pensterilan benda, lampu UVC Philips (8 Watt) akan dihidupkan ketika konveyor sudah berada di dalam kotak steril untuk meghantarkan benda yang
akan disterilkan dan ketika pintu kotak steril dalam keadaan tertutup agar proses sterilisasi berjalan secara efektif dan maksimal.
2.9 Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengontrol rangkaian elektronik dan umunya dapat menyimpan program bahasa C atau bahasa mesin. Mikrokontroler tersusun dalam satu chip dimana prosesor, memori, dan I/O terintegrasi menjadi satu kesatuan kontrol sistem sehingga mikrokontroler dapat dikatakan sebagai komputer mini yang dapat bekerja secara inovatif sesuai dengan kebutuhan sistem. Umumnya terdiri dari CPU (Central Processing Unit), memori, I/O tertentu dan unit pendukung seperti Analog-to- Digital Converter (ADC) yang sudah terintegrasi di dalamnya. Kelebihan utama dari mikrokontroller ialah tersedianya RAM dan peralatan I/O pendukung sehingga ukuran board mikrokontroler menjadi sangat ringkas[13]. Mikrokontroler merupakan suatu sistem komputer yang biasanya dikemas dalam sebuah chip IC, mikrokontroler juga biasanya disebut single ship mikrokomputer, mikrokontroler adalah sistem komputer yang biasanya diberi beberapa perintah yang Riskan[6].
Mikrokontroler memiliki beberapa elemen yaitu :
Processor
Memori
Input dan Output
Arduino telah banyak di produksi oleh perindustrian komputer yang disesuaikan dengan kebutuhannya, adapun jenis jenis arduino dapat diperlihatkan pada penjabaran berikut.
1. Arduino UNO
Arduino Uno adalah board mikrokontroler berbasis ATmega328 (datasheet). Memiliki 14 pin input dari output digital dimana 6 pin input tersebut dapat digunakan sebagai output PWM dan 6 pin input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack power, ICSP header, dan tombol reset. Untuk mendukung mikrokontroler agar dapat digunakan, cukup hanya menghubungkan Board Arduino Uno ke komputer dengan menggunakan kabel USB atau listrik dengan AC yang-ke adaptor-DC atau baterai untuk menjalankannya[13]. Uno berbeda dengan semua board sebelumnya dalam hal koneksi USB-to-serial yaitu menggunakan fitur Atmega8U2 yang deprogram sebagai konverter USB-to-serial berbeda dengan board sebelumnya yang menggunakan chip FTDI driver USB-to- serial[13]. Gambar 2.24 berikut adalah bentuk arduino uno.
Gambar 2. 12 Arduino Uno 2. Arduino Mega
Arduino Mega adalah Board pengembangan mikrokontroller yang berbasis Arduino dengan menggunakan chip ATmega2560. Board ini memiliki pin I/O yang cukup banyak, sejumlah 54 buah digital I/O pin (15 pin diantaranya adalah PWM), 16 pin analog input, 4 pin UART (serial port hardware). Arduino Mega 2560 dilengkapi dengan sebuah oscillator 16 Mhz, sebuah port USB, power jack DC, ICSP header, dan tombol reset. Tentunya versi Arduino mega lebih
memberikan peluang dalam Rancang bangun sistem yang lebih besar. Papan arduino dengan spesifikasi yang lebih tinggi, dilengkapi tambahan pin digital, pin analog, port serial dan sebagainya, contohnya Arduino mega dan arduino mega 2560[14]. Adapun arduino mega dapat dilihat pada gambar 2.25 berikut.
Gambar 2. 13 Arduino Mega 3. Arduino FIO
Arduino Fio adalah papan yang dirancang oleh Shigeru Kobayashi, berdasarkan desain asli dari LilyPad. Arduino FIO dapat menghubungkan ke sensor dan / atau aktuator dengan berbagai bahasa pemrograman seperti ActionScript 3, Processing, dan Ruby. Arduino Fio memiliki koneksi untuk baterai Lithium Polymer dan termasuk sirkuit pengisian daya melalui USB. Soket XBee tersedia di bagian bawah papan. FIO telah dirancang untuk dapat diprogram ulang secara nirkabel[14]. Gambar 2.26 berikut adalah bentuk arduino fio.
Gambar 2. 14 Arduino Fio
4. Arduino Lilypad
LilyPad Arduino USB adalah papan mikrokontroler yang berbasis pada ATmega32u4. Arduino memiliki 9 pin input / output digital (dimana 4 dapat
digunakan sebagai output PWM dan 4 sebagai input analog), resonator 8 MHz, koneksi micro USB, konektor JST untuk baterai LiPo 3.7V, dan tombol reset.
Berisi semua yang dibutuhkan untuk mendukung mikrokontroler; cukup hubungkan ke komputer dengan kabel USB atau nyalakan dengan baterai untuk memulai[15]. Adapun arduino lilypad dapat dilihat pada gambar 2.27 berikut.
Gambar 2. 15 Arduino Lilypad 5. Arduino Nano
Arduino Nano adalah sebuah board mikrokontroler yang didasarkan pada ATmega328. Arduino Nano mempunyai 14 pin digital input/output (6 di antaranya dapat digunakan sebagai keluaran PWM), 6 masukan analog, sebuah osilator Kristal 16 MHz, sebuah koneksi USB, sebuah power jack, sebuah ICSP header, dan sebuat tombol reset. Gambar 2.28 berikut adalahbentuk arduino nano.
Gambar 2. 16 Arduino Nano
Arduino Nano memuat semua yang dibutuhkan untuk menunjang mikrokontroler, mudah menghubungkannya ke sebuah komputer dengan sebuah kabel USB atau mensuplainya dengan sebuah adaptor AC ke DC atau menggunakan baterai untuk memulainya[16]. Tabel 2.7 adalah spesifikasi mikrokontroler arduino nano.
Tabel 2. 7 Spesifikasi Mikrokontroler Arduino Nano[16]
SPESIFIKASI KETERANGAN
Mikrokontroler Atmega 328
Tegangan Operasianal 5V
Tegangan Input 7-12V
Tegangan Input (limit) 6-20V
Pin Digital I/O 14 (of which 6 provide PWM output)
Pin Analog Input 8
Arus DC per Pin I/O 40 mA
Arus DC untuk Pin 3.3 V 50 mA
Memori Flash 32 KB of which 0,5 KB used by Bootloader
SRAM 2 KB
EEPROM 1 KB
Clock Speed 16 MHz
Dimensi 45 mm x 18 mm
Berat 5 gram
Pada penelitian ini mengguanakan Arduino NANO karena digital pin yang dibutuhkan sistem sudah mendukung dan lebih efisien, arduino NANO digunakan sebagai tempat pemerosesan setiap perintah yang dilakukan, baik dari masukan maupun keluaran yang akan dihasilkan. Artinya setiap masukan yang akan diproses maka akan dikirimkan juga melalui mikrokontroler tersebut.
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Gambaran Umum Sistem
Adapun pada penelitan kali ini akan membahas perancangan dari mulai input sistem yangakan dibangun seperti sensor proximity, mikrokontroler hingga output sistem seperti lampu ultraviolet, motor DC, dan Motor servo, rancangan tersebut ditunjukkan melalui blok diagram pada Gambar 3.1 berikut.
Gambar 3. 1 Blok Diagram Sistem
Sistem yang akan dirancang memiliki input dan output. Input adalah semua data dan perintah yang dimasukkan ke dalam memori mikrokontroler untuk selanjutnya diproses dan diolah data nya oleh mikrikontroler. Sebuah perangkat input adalah komponen perangkat keras yang memungkinkan pengguna memasukkan data ke dalam mikrokontroler, atau bisa juga disebut sebagai unit
luar yang digunakan untuk memasukkan data dari luar ke dalam mikrokontroler, input dalam sistem yang akan dibangun ini berfungsi sebagai indikator keberadaan benda, input akan mengubah data yang dibacanya menjadi sinyal analog atau digital.
Sedangkan output adalah data yang telah diproses menjadi bentuk yang dapat digunakan sesuai dengan perintah yang dimasukkan kedalam mikrokontroler, Artinya mikrokontroler memproses data-data yang diinputkan menjadi sebuah informasi yang akan diproses dalam mikrokontroler. Yang disebut sebagai perangkat output adalah semua komponen perangkat keras yang akan beroperasi sesuai dengan perintah ataupun sinyal yang dikirim mikrokontroler, dalam sistem ini output berfungsi sebagai aksi yang diinginkan pengguna seperti menggerakkan konveyor, membuka dan menutup pintu kotak steril, dan menyalakan lampu ultraviolet.
Input dalam sistem yang akan dibangun ini adalah sensor proximity yang berfungsi mendeteksi keberadaan benda yang akan disterilkan dan mendeteksi keberadaan konveyor sebagai indikasi pemberhentian konveyor, Sensor proximity akan mengirimkan pembacaan sensor berupa sinyal analog ke mikrokontroler dan mikrokontroler akan mengolah data pembacaan sensor proximity dan mengirimkan perintah yang berupa sinyal analog ke motor dc yang berfungsi untuk menggerakkan konveyor, memerintahkan motor servo untuk membuka dan menutup pintu kotak steril dan memerintahkan relay untuk menghidupkan dan mematikan media pensterilan berupa lampu ultraviolet. Output pada sistem yang akan dibangun ini adalah menggerakkan konveyor saat menghantarkan benda, membuka pintu kotak steril dan menghidupkan lampu ultraviolet sebagai media
pensterilan. Rancagan umum yang terdapat pada kotak steril ultraviolet otomatis dapat ditunjukkan melalui blok diagram pada Gambar 3.2 berikut.
Gambar 3. 2 Blok Diagram Rancangan Umum Kotak Steril
Pada rancangan ini mikrokontroler akan berperan sebagai pengendali yang terhubung dengan seluruh input dan output pada sistem otomatisasi yang dirancang dimana arduino nano akan berperan sebagai pengambil keputusan berdasarkan input dan mengirimkan perintah sebagai output
Salah satu keputusan yang akan diberikan oleh mikrokontroler adalah perintah memutar motor DC searah dengan jarum jam untuk menarik konveyor kedalam kotak steril, dimana perintah baru akan diberikan oleh arduino nano ketika arduino nano menerima input dari sensor proximity yang mendeteksi keberadaan benda yang akan disterilkan dan ketika motor servo sudah selesai membuka pintu kotak steril.
3.2 Waktu dan Tempat Penelitian
Pelaksanaan penelitian skripsi ini dilakukan di Sekretariat KRTI (Kontes Robot Terbang Indonesia) Universitas Sumatera Utara. Waktu pelaksanaan penelitian dilakukan dari November 2020 dan dperkirakan akan selesai hingga akhir bulan Februari 2021. Tabel 3.1 adalah jadwal dan waktu penelitian.
Tabel 3. 1 Jadwal dan Waktu Penelitian
NO KEGIATAN BULAN
NOVEMBER DESEMBER JANUARI FEBRUARI
1 STUDI
LITERATUR DAN BIMBINGAN 2 SEMINAR
PROPOSAL 3 PERANCANGAN
DAN
PEMESANAN KOMPONEN 4 PEMBUATAN
HARDWARE 5 MELAKUKAN
PENGUJIAN DAN ANALISIS
6 SEMINAR HASIL 7 PERBAIKAN
SEMINAR HASIL 8 SIDANG SKRIPSI 9 MENULIS
LAPORAN
3.3 Tahapan Perancangan Sistem
Adapun tahapan perancangan sistem yang akan dilakukan diperlihatkan pada diagram alir yang ditunjukkan pada Gambar 3.1 berikut.
Gambar 3. 3 Diagram Alir Tahapan Perancangan Sistem
![Tabel 2. 1 Spesifikasi Motor DC Gearbox[7]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/3558396.3862042/31.892.192.746.379.824/tabel-spesifikasi-motor-dc-gearbox.webp)
![Tabel 2. 2 Keterangan Gambar Driver Motor DC L298N[8]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/3558396.3862042/33.892.170.774.289.1062/tabel-keterangan-gambar-driver-motor-dc-l-n.webp)
![Tabel 2. 3 Spesifikasi Driver Motor DC L298N[8]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/3558396.3862042/34.892.174.779.419.863/tabel-spesifikasi-driver-motor-dc-l-n.webp)
![Tabel 2. 4 Spesifikasi Motor Servo MG995[9]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/3558396.3862042/36.892.167.765.581.879/tabel-spesifikasi-motor-servo-mg.webp)
![Tabel 2. 5 Spesifikasi Sensor Proximity Infra Red[11]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/3558396.3862042/39.892.170.769.669.964/tabel-spesifikasi-sensor-proximity-infra-red.webp)
