BAB III RANCANG BANGUN ALAT - RANCANG BANGUN ALAT INKUBATOR BAYI DENGAN KONTROL SUHU DAN KELEMBABAN BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA8535 - POLSRI REPOSITORY

(1)

29

3.1 Umum

Rancang bangun peralatan merupakan hal yang sangat pokok dalam pembuatan proyek laporan akhir ini. Tahap perencanaan merupakan perwujudan awal dari pembuatan proyek akhir ini. Dalam tahap ini akan meliputi beberapa langkah perancangan hingga terwujudnya satu kesatuan sesuai dari hasil rancangan yang diinginkan. Di dalam melakukan perancangan sangat diperlukan buku-buku petunjuk yang berkaitan dengan perancangan alat yang akan dibuat sehingga pada akhirnya diperoleh hasil perancangan yang baik.

3.2 Tujuan Perancangan

Adapun tujuan dari tahap perencanaan ini adalah untuk mendapatkan suatu alat atau sistem yang baik seperti yang diharapkan, dengan mempertimbangkan

karakteristik-karakteristik komponen yang digunakan. Untuk itulah kita harus

memilih lebih dahulu dengan petunjuk data sheetbook atau buku petunjuk lain, guna

mendapatkan data-data komponen yang dibutuhkan. Selain itu dengan adanya

perancangan yang dilaksanakan secara sistematis dan saling berkaitan maka akan

diperoleh peralatan dengan spesifikasi yang baik sesuai dengan fungsi alat.

Perancangan ini terdiri dari beberapa langkah yaitu pembuatan bagian

elektronik dan bagian mekanik. Setiap langkah dikerjakan tahap demi tahap,

namun setiap tahap harus berhubungan satu dengan yang lain agar terjadi kesesuaian

antara bahan satu dengan bahan-bahan yang lain agar bisa mendapatkan hasil yang

baik sesuai dengan yang diharapkan.

Langkah-langkah perencanaan dan perancangan terdiri atas perancangan

elektronik dan perancangan mekanik. Peracangan elektronik adalah dengan merancang

penyusunan rangkaian-rangkaian yang dibutuhkan. Sedangkan perancangan mekanik

adalah merancang kerangka hingga berbentuk sesuai dengan desain alat inkubator bayi

dengan ukuran-ukuran yang telah ditetapkan.

(2)

3.3 Metode Perancangan

Perancangan adalah tahap penting dalam pembuatan suatu perangkat elektronik tetapi sebelum melakukan perancangan terhadap benda kerja maka terlebih dahulu dipersiapkan suatu perencanaan yang baik untuk mendapatkan hasil yang memuaskan. Dalam pembuatan alat dalam Laporan Akhir ini diselesaikan dengan langkah kerja yaitu :

a. Pembuatan bagian elektronik, meliputi :

 Pemilihan komponen.

 Pembuatan Layout rangkaian di PCB.

 Pemasangan komponen.

b. Pengisian program pada IC Mikrokontroler ATMega8535. c. Pembuatan bagian mekanik, meliputi :

 Mendesain bentuk alat inkubator bayi.

Sedangkan pembuatan bagian mekanik meliputi proses pengerjaan alat

inkubator bayi dan mendesain seberapa besar alat inkubator bayi tersebut yang akan

digunakan, misalnya ukuran panjang, lebar dan tingginya. Proses ini harus

mendukung bagian elektronik sehingga terbentuklah alat yang diharapkan.

3.4 Blok Diagram

(3)

Gambar 3.1 Blok Diagram Alat Inkubator Bayi

Dari gambar 3.1 Blok diagram alat inkubator bayi dapat diketahui apa saja komponen-komponen yang digunakan. Berikut ini adalah keterangan blok diagram diatas :

1. SMS

Adalah suatu informasi untuk memberikan hasil kontrol dan menerima hasil kondisi suhu dan kelembaban pada alat inkubator bayi dengan cara menerima pesan singkat dari modem.

2. Modem Wavecom

Adalah suatu alat yang berfungsi sebagai perantara antara handphone dan mikrokontroller.

3. Sensor DHT11

Sebagai alat pendeteksi kelembaban yang terdapat pada alat inkubator bayi. 4. Sensor LM35

Sebagai alat pendeteksi suhu yang terdapat pada alat inkubator bayi.

ATMega8535

LCD

Dimmer

Lampu

Relay

Relay Fan

Fan

Lampu

Modem Wavecom

SMS

Sensor DHT11

Sensor LM35

Push Button

(4)

5. Push Button

Sebagai tombol settingan pada alat inkubator bayi untuk menentukan suhu dan kelembaban sesuai dengan kebutuhan.

6. Power Supply

Power supply disini terdapat dua buah keluaran yaitu keluaran 5v untuk menghidupkan mikrokontroller, sensor, lcd, dan pushbutton. Sedangkan yang 12v untuk kontak relay yang menghidupkan fan. Adapun tegangan AC 220v

untuk menghidupkan bola lampu. 7. Mikrokontroller

Adalah sebuah IC yang berfungsi sebagai pengontrol dari seluruh rangkaian pada alat inkubator bayi

8. LCD

Sebagai tampilan yang terdapat pada alat inkubator bayi yang menampilkan suhu dan kelembaban yang terdapat pada alat inkubator.

9. Relay

Sebagai kontak penghubung antara outputan mikrokontroler untuk menghidupankan fan.

10. Fan

Sebagai komponen yang memberikan sirkulasi udara dan kelembaban pada alat inkubator bayi

11. Dimmer Lampu

Suatu rangkaian elektronika yang berfungsi untuk mengatur kecerahan lampu pada alat inkubator bayi.

12. Lampu

(5)

3.5 Flow Chart

Mulai

Input Setting

Cek suhu dengan sensor lm35 dan cek RH dengan sensor DHT11

Inisialisai Deklarasi Variable

Tampilkan ke lcd dan kirim sms hasil setting dan aktifkan 4 lampu

Tampilkan ke lcd hasil baca sensor lm35 dan DHT11

Suhu > 38oC

Suhu 35oC- 36oC

Suhu 33oC- 34oC

Lcd tampilkan suhu, RH, Pwm, Mode kirim sms mode 1, nilai suhu, RH, Pwm, kondisi lampu

(Redup)

Lcd tampilkan suhu, RH, Pwm, Mode kirim sms mode 2, nilai suhu, RH, Pwm, kondisi lampu

(Setengah Redup)

(Setengah terang)

1

2 Suhu

>= 37oC

(Redup) Ya

Ya

Ya Tidak

Tidak

(6)

3.6 Prinsip Kerja Alat

Rancang bangun alat inkubator bayi dengan kontrol suhu dan kelembaban ini terdiri dari IC LM35 sebagai sensor pendeteksi perubahan temperatur didalam inkubator, sensor DHT11 sebagai sensor pendeteksi kelembaban didalam inkubator, SMS sebagai kontrol nirkabel pada alat inkubator bayi serta mikrokontroller sebagai pusat kendali pada alat inkubator bayi tersebut.

Prinsip kerja alat inkubator bayi ini adalah pada awalnya kita harus mensetting suhu pada alat inkubator berkisar 360C sampai 370C. Jika sudah di setting maka hasil settingan tersebut akan ditampilakan di Lcd dan Sms. Jika sudah terkirim maka sensor LM35 akan membaca temperatur alat inkubator perdetik. Ketika sensor LM35 telah mendapatkan suatu nilai temperatur, yaitu dengan menerjemahkan temperatur menjadi energi listrik berupa perubahan tegangan output, maka output akan dibaca oleh ADCinternal dari mikrokontroller ATMega8535 dan kemudian data akan dikalkulasikan dengan rumus tertentu sehingga dapat menentukan apakah temperatur di dalam kotak inkubator tersebut sudah sesuai atau belum. Sedangkan untuk sensor DHT11 akan membaca kelembaban di inkubator. Pada dasarnya kontrol yang dilakukan disini apabila nilai temperatur >= 370Cmaka kondisi lampu pada mode 1 yaitu lampu redup, jika temperatur 35oC-36oC maka keadaan lampu pada mode 2 yaitu lampu setengah redup, jika temperatur 33oC-34oC maka keadaan lampu pada mode 3 yaitu kondisi lampu setengah terang, jika temperatur <= 32oC maka keadaan berada pada kondisi mode 4 dengan nyala lampu terang. Kondisi-kondisi tersebut akan berjalan secara terus-menerus untuk mengejar hasil setting agar kondisi suhu

Suhu

<= 32oC

Lcd_{t am pilkan suhu, RH,}Pw m_,M ode_kirimsm s

m ode_{4, nilai suhu, RH,}Pw m_{, kondisi lam pu}

( Terang)

Suhu

< 31oC

Lcd_{t am pilkan suhu, RH,}Pw m_,M ode _kirimsm s

m ode_{4, nilai suhu, RH,}Pw m_{, kondisi lam pu}

( Terang)

Ya

Ya Tidak

(7)

terjaga secara otomatis. Fan DC akan hidup untuk sirkulasi udara panas. Nilai untuk perubahan suhu dan kondisi lampu akan di tampilkan ke LCD dan sms

setiap ada perubahan nilai suhu.

3.7 Rangkaian Elektronik

Pada perancangan Alat Inkubator Bayi ini memerlukan rangkaian-rangkaian elektronika yang menunjang dari sistem kerja dan sistematisnya. Berikut merupakan rangkaian-rangkaian yang digunakan :

3.7.1 Rangkaian Power Supply

Dibawah ini merupakan gambar dari skema rangkaian catu daya pada alat inkubator bayi.

Gambar 3.2 Skema Rangkaian Power Supply

Pada rangkaian catu daya digunakan IC 7805 dan IC 7812. IC 7805 dan 7812 mempunyai karakeristik diantaranya sebagai berikut :

1. Tegangan keluaran IC 7805 adalah 4,8 V sampai 5 V dan tegangan keluaran IC 7812 adalah 11,8 V sampai 12 V .

(8)

Berikut ini adalah layout untuk rangkaian power supply pada alat inkubator bayi.

Gambar 3.3 Layout Power Supply

3.7.2 Rangkaian Sistem Minimum ATMega8535

Dibawah ini merupakan gambar dari skema rangkaian sistem minimum ATMega8535 pada alat inkubator bayi.

Gambar 3.4 SkemaSistem Minimum ATMega8535

Gambar diatas merupakan rangkaian sistem minimum ATMega8535 yang berfungsi sebagai unit pemprosesan data input dan mengolah data tersebut untuk menggerakan output.

P C 6 /T O S C 1 2 8 P C 5 2 7 P C 4 2 6 P C 3 2 5 P C 2 2 4 P C 1 /S D A 2 3 P C 0 /S C L 2 2 P C 7 /T O S C 2 2 9 P A 6 /A D C 6 3 4 P A 5 /A D C 5 3 5 P A 4 /A D C 4 3 6 P A 3 /A D C 3 3 7 P A 2 /A D C 2 3 8 P A 1 /A D C 1 3 9 P A 0 /A D C 0 4 0 P A 7 /A D C 7 3 3 P B 6 /M IS O 7 P B 5 /M O S I 6 P B 4 /S S 5 P B 3 /A IN 1 /O C 0 4 P B 2 /A IN 0 /I N T 2 3 P B 1 /T 1 2 P B 0 /T 0 /X C K 1 P B 7 /S C K 8 P D 6 /I C P 1 2 0 P D 5 /O C 1 A 1 9 P D 4 /O C 1 B 1 8 P D 3 /I N T 1 1 7 P D 2 /I N T 0 1 6 P D 1 /T X D 1 5 P D 0 /R X D 1 4 P D 7 /O C 2 2 1 R E S E T 9 X T A L 1 1 3 X T A L 2 1 2 A V C C 3 0 A R E F 3 2 U1 ATMEGA8535 R1 10K C1 22pF X1 CRYSTAL C2 10u C3 22pF S c E

D Rs D4 D5 D6 D7

L

1 _L2

M

1

M

(9)

Berikut adalah layout untuk rangkaian sistem minimum ATMega8535 pada alat inkubator bayi.

Gambar 3.5 Layout Sistem Minimum ATMega8535

3.7.3 Sensor LM35

Dibawah ini merupakan gambar dari skema sensor LM35 pada alat inkubator bayi.

Gambar 3.6 Skema Sensor LM35

Gambar diatas merupakan gambar sensor LM35 yang berfungsi sebagai

detector suhu. Pada sensor LM35 ini perlu menambahkan rangkaian tambahan

seperti penguat, penghilang nois dan sebagainya.

27.0

3 1

VOUT 2

U4

LM35 VCC

GND

(10)

Berikut adalah skema layout untuk rangkaian sensor LM35 pada alat inkubator bayi.

Gambar 3.7 Layout LM35

3.7.4 Sensor DHT11

Dibawah ini merupakan gambar dari skema sensor DHT11 pada alat inkubator bayi.

Gambar 3.8 Skema Sensor DHT11

Gambar diatas merupakan gambar sensor DHT11 yangg berfungsi sebagai

detector kelembapan. Pada sensor DHT11 tidak perlu menambahkan rangkaian

tambahan seperti penguat, penghilang nois dan sebagainya.

3.7.5 LCD

Berikut adalah skema rangkaian tampilan LCD 16x2 pada alat inkubator bayi.

Gambar 3.9 Skema rangkaian LCD 16x2

D

7

14

D

6

13

D

5

12

D

4

11

D

3

10

D

2

9

D

1

8

D

0

7

E

6

R

W

5

R

S

4

V

S

1

V

D

2

V

E

3

LCD1 LM016L

D

7

D

6

D

5

D

4

E

R

S

RV1 10K

11.0 31.0

%RH >

°C DATA

2 SCK

3 U2

SHT11 Sc

(11)

Kegunaan LCD pada alat ini adalah sebagai tampilan untuk mengetahui suhu dan kelembaban yang tersapat pada alat inkubator bayi. LCD juga akan menampilkan hasil kontrol yang kita inginkan melalui isi SMS. Untuk mempermudah pemasangan pada mekanik maka dirancang terpisah dari prosesor ATMega8535. Layout untuk rangkaian LCD 16x2 pada alat inkubator bayi ditunjukkan oleh dibawah ini :

(12)

40 3.7. 6 Ran gkai an K ese lu ru han

P C 6/TOSC 1P C5 28 27 P C4 26 P C3 25 P C2 24 P C 1/S DAP C 0/S CL 23 22

P C 7/TOSC 2 29 P A 6/A DC6 34 P A 5/A DC5 35 P A 4/A DC4 36 P A 3/A DC3 37 P A 2/A DC2 38 P A 1/A DC1 39 P A 0/A DC0 40

P A 7/A DC7 33 P B6/M ISO

7 P B5/M OS I 6 P B4/S S 5 P B3/A IN 1/OC0 4 P B2/A IN 0/IN T2 3 P B1/T1 2 P B0/T0 /X C K 1

P B7/S CK 8

P D6/ICP 1 20 P D5/OC1A 19 P D4/OC 1B 18 P D3/INT1 17 P D2/INT0 16 P D1/TXD 15 P D0/RXD 14

P D7/OC2 21

RE SET 9

X TA L1 13

X TA L2 12

A V CC 30 A R EF 32

U1 A TM E G A 8 53 5 D7 14 D6 13 D5 12 D4 11 D3

109 D2 D1 8 D0 7 E 6 RW 5 RS 4 V SS 1 V DD 2 V EE 3 R 1 1 0K C1 2 2 pF X 1 C R Y S T A L 1 1.0 3 1.0 %R H > °C 45% RV 1 1 k C2 1 0 u C3 2 2 pF +8 8.8 kR PM D1 Q 3 B C 54 7 Q 4 B C 5 47 R4 1 K R L3 R LY -S P N O RL 4 R L Y -S P N O R5 1 K M E N U T in g g i R e n d a h C 4 1 .0 u C 5 1.0

u 1_.0 C6

u

C

7

1

.0

u 5 9 4 8 3 7 2 6 1

J1 C O N N -D 9 F T 1 IN 11 R 1 O U T 12 T 2 IN 10 R 2 O U T 9 T 1 O U T 14 R 1IN 13 T 2 O U T 7 R 2IN 8 C 2+ 4 C 2 -5 C 1+ 1 C 1 -3 V S + 2 V S -6 U3 M A X 23 2 +88.8

k R P M

(13)

3.8 Perancangan Mekanik

Bagian mekanik merupakan bagian dari bentuk nyata dari alat inkubator bayi ini, bahan utama pembuatan inkubator adalah kayu dan akrilik yang di

design menjadi sebuah inkubator. Adapun langkah-langkah pembuatan mekanik

inkubator ini adalah sebagai berikut:

1. Menentukan ukuran bayi yang akan dimasukkan kedalam inkubator. 2. Membuat ukuran untuk panjang, lebar dan tinggi yang diukur sesuai

komponen-komponen yang akan disusun nantinya pada alat inkubator dengan kondisi bayi baru lahir pada umumnya, untuk alat inkubator bayi ukurannya adalah:

a. Bagian bawah 65x45x10 cm b. Bagian akrilik 65x45x45 cm c. Keseluruhan 65x45x55 cm

Membuat kerangka alat inkubator bayi dari kayu dan akrilik sesuai ukuran diatas serta pembagian blok inkubator dibagi atas 2 yaitu : bagian bawah 10 cm untuk bagian kotak bawah serta 45 cm untuk kotak atas

3. Bagian bawah kotak bawah menggunakan bahan kayu untuk peletakkan peralatan elektronik yang diperlukan pada alat inkubator bayi sedangkan untuk bagian atas menggunakan bahan akrilik berukuran 3 mm.

(14)