RANCANG BANGUN RANGKAIAN SISTEM HEATER DENGAN TAMPILAN BIG DISPLAY PADA ALAT
INFANT WARMER
KARYA TULIS ILMIAH
Oleh:
REMONDO SITORUS 171059
PROGRAM STUDI D - III TEKNOLOGI ELEKTRO MEDIS SEKOLAH TINGGI ILMU KESEHATAN
BINALITA SUDAMA MEDAN 2020
KARYA TULIS ILMIAH
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III Teknologi Elektromedik Sekolah Tinggi Ilmu
Kesehatan Binalita Sudama Medan
Oleh:
REMONDO SITORUS 171059
PROGRAM STUDI D - III TEKNOLOGI ELEKTRO MEDIS SEKOLAH TINGGI ILMU KESEHATAN
BINALITA SUDAMA MEDAN 2020
i
RANCANG BANGUN RANGKAIAN SISTEM HEATER DENGAN TAMPILAN BIG DISPLAY PADA ALAT INFANT WARMER
KARYA TULIS ILMIAH Oleh:
REMONDO SITORUS NIM:171059
Menyetujui:
Pembimbing I Pembimbing II
( Samser Nababan, AMTE, SKM) ( Widyawati, S.Kep. Ners, M.Kes )
Mengetahui:
Ketua Program Studi
( Tuful Zuchri Siregar, BE, ST, M.P.H )
ii
RANCANG BANGUN RANGKAIAN SISTEM HEATER DENGAN TAMPILAN BIG DISPLAY PADA ALAT INFANT WARMER
Oleh:
REMONDO SITORUS 171059
Telah di uji pada tanggal 14 juli 2020 Panitia penguji:
Penguji I Penguji II
( Ihwal Januar S, Amd.TEM ) ( Zuhrina, BE,ST, M.kes )
Penguji III Penguji IV
( Samser Nababan, AMTE, SKM ) ( Widyawati. S.Kep. Ners, M.Kes )
Mengetahui:
Ketua Program Studi Ketua STIKes
(Tuful Zuchri Siregar, BE,ST,M.P.H) (Arya Novika N.Siregar, RO, M.Pd)
iii
LEMBAR PERNYATAAN
Yang bertanda tangan dibawah ini : Nama : Remondo Sitorus NIM : 171059
Judul KTI :RANCANG BANGUN RANGKAIAN SISTEM HEATER DENGAN TAMPILAN BIG DISPLAY PADA ALAT INFAT WARMER
Dengan ini menyatakan bahwa hasil penulisan Karya Tulis Ilmiah yang telah saya buat ini merupakan hasil karya saya sendiri dan benar keasliannya.
Apabila ternyata dikemudian hari penulisan Karya Tulis Ilmiah ini merupakan plagiat atau penjiplakan terhadap karya orang lain, maka saya bersedia mempertanggungjawabkan sekaligus bersedia menerima sanksi berdasarkan aturan tata tertib di Prodi D-III Teknologi Elektromedis STIKes Binalita Sudama Medan.
Demikian pernyataan ini saya perbuat dalam keadaan sadar dan tidak dipaksakan.
Penulis
Remondo Sitorus NIM : 171059
iv
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
I. IDENTITAS DIRI
1. Nama :Remondo Sitorus
2. Tempat & Tgl Lahir :Gunung Maria, 13 Oktober 1997
3. Jenis Kelamin :Laki-Laki
4. Alamat :Jl Perjuangan
5. Agama :Kristen Protestan
6. Status Perkawinan :Belum Kawin
7. Anak Ke :4 (empat) dari 8 (delapan) bersaudara
8. Pekerjaan :Mahasiswa
9. Kewarganegaraan :Indonesia
10. No. Telepon :085265544571
11. E-mail :[email protected]
12. Nama Ayah :Jamson Sitorus
13. Nama Ibu :Rumondang Damanik
14. Pekerjaan :Petani
15. Alamat Orangtua :Gunung Maria
II. RIWAYAT PENDIDIKAN
a. SD :2004-2010 SD 091453 Marihat Raja
b. SMP :2010-2013 SMP Negeri 1 Dolok
Panribuan
c. SMA :2013-2016 SMA Negeri 1 Dolok
Panribuan
d. Perguruan Tinggi :2017-2020 D-III Teknologi
Elektromedis STIKes Binalita Sudama Medan
v ABSTRAK
Infant warmer merupakan alat kesehatan yang digunakan sebagai penghangat bayi yang baru lahir. Infant warmer berfungsi untuk menjaga suhu tubuh bayi yang baru lahir dan menstabilkan suhu tubuh bayi yang mengalami Hipotermia. Komponen utama dari infant warmer yaitu heater dan control suhu, penghangat pada infant warmer menggunakan elemen kering yang suhunya dapat diatur sesuai kebutuhan dengan radiasi panas yang dipancarkan mengenai bayi suhunya antara 35℃ - 37℃.
Tujuan dari penulisan Karya Tulis Ilmiah ini adalah untuk merancang bangun rangkaian sistem heater dengan tampilan big display, untuk mendapatkan hasil yang sesuai dengan tujuan penulisan Karya Tulis Ilmiah ini, maka hal ini penulis menggunakan empat metode, yaitu metode eksperimen, perancangan, pengujian, dan pendataan. Penyusunan Karya Tulis Ilmiah ini sesuai dengan masalah yang dibahas , melalui pengujian dan pendataan bahwa setiap terjadi perubahan satu derajat celcius akan menghasilkan perubahan tegangan 10 mV ( sepuluh milivolt).
Pada saat melakukan pengukuran terhadap modul sebaiknya menggunakan alat ukur sesuai satuan output dari masing masing titik pengukuran agar mendapatkan hasil pengukuran yang lebih baik.
Kata kunci : Sistem heater, Big display, Infant Warmer
vi ABSTRACT
Infant warmer is a medical device that is used to warm newborns. Infant warmer functions to maintain the body temperature of newborns and stabilize the body temperature of babies who experience hypothermia. The main components of the infant warmer are heater and temperature control, the warmer in the infant warmer uses a dry element whose temperature can be adjusted as needed with the heat radiation emitted on the baby whose temperature is between 35 ℃ - 37 ℃.
The purpose of writing this Scientific Paper is to design a system heater circuit with a big display display, to get results in accordance with the purpose of writing this Scientific Paper, the writer uses four methods, namely the experimental method, design, test, and data collection. The preparation of this Scientific Paper is in accordance with the problems discussed, through testing and data collection that every change of one degree Celsius will result in a voltage change of 10 mV (ten millivolts).
When measuring the module, you should use a measuring instrument according to the output unit of each measurement point in order to get better measurement results.
Keywords: Heating system, Big display, Infant Warmer
vii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapakan kepada Tuhan yang Maha Esa yang telah melimpahkan berkah dan karunianya sehingga penulis dapat menyusun Karya Tulis Ilmiah (KTI) yang berjudul “Rancang Bangun Rangkaian Sistem Heater Dengan Tampilan Big Display Pada Alat Infant Warmer”.
Penyusunan Karya Tulis Ilmiah ini disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan program pendidikan Diploma–III Teknologi Elektromedis Sekolah Tinggi Ilmu Kesehatan Binalita Sudama Medan. Dalam proses penyusunan karya tulis ilmiah ini, Penulis banyak mendapat bimbingan dan arahan dari berbagai pihak terkait dengan itu, penulis ucapkan terima Kasih terhadap Bapak / ibu, sekeluarga serta teman–teman saya :
1. Ibu dr.Ismi Rochimah Siregar, M.Kes selaku Ketua Yayasan Binalita Sudama Medan
2. Ibu Arya Novika N Siregar, RO, M.Pd selaku Ketua STIKes Binalita Sudama Medan
3. Bapak Tuful Zuchri Siregar, BE,ST,M.P.H Selaku Ketua Program Studi Teknologi Elektro Medik STIkes Binalita Sudama Medan.
4. Bapak Samser Nababan AMTE, SKM, Selaku pembimbing 1.
5. Ibu Widyawati, S.Kep, Ners,M.Kes, Selaku pembimbing 2.
6. Bapak Ihwal Januar S, Amd.TEM, Selaku penguji 1.
7. Ibu Zuhrina Kustanti, BE, ST, M.Kes, Selaku penguji 2.
viii
8. Rekan-rekan mahasiswa yang telah banyak membantu terutama pada TEM angkatan”17”.
9. Ayah Jamson Sitorus dan Ibu Rumondang Damanik, serta keluarga yang banyak berjasa memberi bimbingan, arahan juga dukungan baik moral maupun material sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian ini tepat pada waktunya.
Keberhasilan penulis dalam menyusun dan menyelesaikan KTI ini tidak terlepas dari pihak-pihak yang telah memberi motivasi dan bantuan yang berupa saran, kritik, serta dorongan dengan maksud untuk mendapatkan hasil yang lebih baik agar Karya Tulis Ilmiah ini dapat memberi sumbangan bagi khasanah ilmu pengetahuan baik diri sendiri dan pembaca lainnya, Untuk itu sudah selayaknya penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya.
Medan,13 Juli 2020 Penulis
Remondo Sitorus NIM : 171059
ix DARTAR ISI
COVER
LEMBAR PERSETUJUAN ... i
LEMBAR PENGESAHAN ... ii
LEMBAR PERNYATAAN ... iii
DAFTAR RIWAYAT HIDUP ... iv
ABSTRAK ... v
ABSTRACT ... vi
KATA PENGANTAR ... vii
DAFTAR ISI ... ix
DAFTAR GAMBAR ... xi
DAFTAR TABEL ... xii
DAFTAR LAMPIRAN ... xiii
BAB 1 PENDAHULUAN ... 1
1.1.Latar Belakang ... 1
1.2.Rumusan Masalah ... 3
1.3.Tujuan Penelitian ... 3
1.3.1.Tujuan Umum ... 3
1.3.2.Tujuan Khusus ... 3
1.4.Manfaat Penelitian ... 3
1.5.Sistematika Penulisan ... 4
BAB 2 TEORI DASAR ... 6
2.1.Infant Warmer ... 6
2.1.1.Fungsi Infant Warmer ... 7
2.1.2. Prinsip Kerja Infant Warmer ... 8
2.2.Mikrokontroler ATmega 16 ... 8
2.2.1.Kontruksi ATmega 16 ... 10
2.2.2.Pin-Pin Pada Mikrokontroler ATmega 16 ... 13
2.3.Bahasa Pemograman ... 14
2.4.Seven Segment Display ... 15
2.5.Shift Register 4094 ... 19
2.6.Heater (Pemanas) ... 21
2.7.LM 35 ... 21
2.8.Relay ... 23
2.9.Judul Penulisan Sejenis ... 24
BAB 3 PERANCANGAN ... 25
3.1.Alat ... 25
3.2.Bahan ... 26
3.3.Jenis Penelitian ... 27
3.4.Waktu Penelitian ... 27
3.5.Perancangan Perangkat Keras... 28
3.5.1.Blok Diagram... 28
3.5.2.Rangkaian Setting Suhu ... 29
3.5.3.Rangkaian Mikrokontroler ATmega 16... 30
x
3.5.4.Rangkaian Sensor Suhu ... 32
3.5.5.Rangkaian Driver Display ... 32
3.5.6.Rangkaian Display ... 33
3.5.7.Rangkaian Driver Heater ... 34
3.6.Perancangan Perangkat Lunak(Sofware) ... 35
3.6.1.Flowchart ... 36
3.6.2.Perancangan Program ... 37
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ... 40
4.1.Metode Pengujian, Pengukuran Dan Pengambilan Data ... 40
4.1.1.Metode Pengujian Alat ... 40
4.1.2.Metode Pengukuran ... 40
4.1.3.Metode Pengambilan Data ... 41
4.1.4.Penyajian Data Pengukuran ... 42
4.1.5.Analisa Data... 53
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ... 57
5.1.Kesimpulan ... 57
5.2.Saran ... 57 DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xi
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar II.1. Infant Warmer 7
Gambar II.2. Peta Memory Program 10
Gambar II.3. Konfigurasi Pin ATmega 16 13
Gambar II.4. Seven Segment 16
Gambar II.5. Rangkaian Ekivalen 17
Gambar II.6. Susunan LED Seven Segment Common Anoda Katoda 19 Gambar II.7. Konfigurasi Pin-Pin IC Penggerak 4094 19
Gambar II.8. Diagram Logic IC 4094 20
Gambar II.9. Heater 21
Gambar II.10. Sensor LM35 22
Gambar II.11. Simbol Relay 24
Gambar III.1. Blok Diagram 28
Gambar III.2. Rangkaian Setting Suhu 30
Gambar III.3. Rangkaian Mikrokontroler ATmega 16 31
Gambar III.4Rangkaian Sensor Suhu 32
Gambar III.5. Rangkaian Driver Display 33
Gambar III.6. Rangkaian Display 34
Gambar III.7. Rangkaian Driver Heater 35
Gambar III.8.Diagram Alir 36
xii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel II.1. Bahasa Pemograman 14
Tabel II.2. Kebenaran BCD 17
Tabel II.3. Fungsi IC 4094 21
Tabel III.1. Daftar Alat 25
Tabel III.2. Daftar Bahan 26
Tabel III.3. Waktu Penelitian 27
Tabel III.4. Program Perintah Rancangan Kerja 37
Tabel IV.1. pengukuran menggunakan Multimeter pada range DCV 42 Tabel IV.2. pengukuran suhu 32℃ menggunakan alat ukur Oscilloscope 43 Tabel IV.3. pengukuran suhu 35℃ menggunakan alat ukur Oscilloscope 45 Tabel IV.4. pengukuran suhu 36℃ menggunakan alat ukur Oscilloscope 47 Tabel IV.5. pengukuran suhu 37℃ menggunakan alat ukur Oscilloscope 49 Tabel IV.6. pengukuran suhu 40℃ menggunakan alat ukur Oscilloscope 51 Tabel IV.7. Analisa data TP1 dengan variable (32,35,36,37,40)℃ 53 Tabel IV.8. TP2 dengan variable (32,35,36,37,40)℃ 54
Tabel IV.9. Kebenaran BCD 8 bit 55
Tabel IV.10. Analisa kondisi heater pada TP5 dengan variable 35℃ 55 Tabel IV.3.11. Analisa kondisi heater pada TP5 dengan variable 36℃ 55 Tabel IV.3.12. Analisa kondisi heater pada TP5 dengan variable 37℃ 56 Tabel IV.3.13. Analisa kondisi buzzer pada TP6 (32,35,36,37,40)℃ 56
xiii
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Wiring Diagram
Lampiran 2. Listing Program
Lampiran 3. Datasheet Atmega Mikrokontroler Atmega 16 Lampiran 4. Datasheet IC 4094
Lampiran 5. Datasheet LM35
Lampiran 6. Gambar Tampilan Pengukuran Dengan Osiloscope
Lampiran 7. Gambar Pada Saat Melakukan Pengukuran Dengan Osiloscope Lampiran 8. Lembar Konsul
1 BAB 1
PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang
Dalam dunia kesehatan banyak peralatan medis yang digunakan untuk menunjang pelayanan kesehatan bagi pasien, yang bertujuan untuk mewujudkan derajat kesehatan yang optimal. Dalam rangka untuk menunjang pelayanan kesehatan tersebut perlu dilakukan peningkatan-peningkatan pelayanan kesehatan pada masyarakat. Dalam hal ini perlu adanya dukungan dari berbagai pihak, untuk meningkatkan pelayanan dibidang kesehatan tidak hanya dokter yang berperan, tetapi disamping dokter perlu adanya tim medis yang membantu dan bekerja sama untuk melakukan pelayanan kesehatan untuk terciptanya pelayanan yang baik.
Selain bekerja sama dengan tim medis, keberadaan alat-alat kesehatan sangat mendukung kelancaran jalannya pelayanan kesehatan. Salah satu alat yang digunakan adalah alat untuk membantu pasien dalam mengembalikan posisi kesehatan normalnya, diantaranya memberi suhu lingkungan dan suhu tubuh yang normal seperti halnya alat infant warmer.
Infant berarti bayi dan Warmer berarti penghangat. Maka Infant Warmer dapat diartikan sebagai alat untuk menghangatkan bayi. Alat ini di fungsikan sebagai tempat perlindungan bagi bayi yang lahir dini (premature). Infant Warmer menggantikan panas tubuh bayi yang hilang dengan cepat. Kehilangan panas tubuh bayi dipengaruhi oleh air, angin, dang kodisi fisiknya. Bayi yang baru lahir rentan terkena Hipotermia dan akan beresiko mengalami kematian. Karena
2
bayi baru lahir belum memiliki mekanisme pengatur suhu tubuh yang lebih efisien atau masih lemah.
Hipotermia terjadi apabila suhu tubuh bayi dibawah 35°C. Bayi premature atau berat badan bayi rendah sangat rentan terkena Hipotermia. Hipotermia dapat disebabkan karna terpapar dengan kondisi lingkungan yang dingin (suhu lingkungan rendah) atau bayi dalam keadaan tidak berpakaian. Selain itu bayi baru lahir belum memiliki fungsi termoregulasi yang baik, sehingga sulit menyesuaikan suhu tubuhnya dengan lingkungan di luar rahim ibunya. Kegagalan termoregulasi akan menjadi salah satu faktor penyebab terjadinya Hipotermia.
Dengan demikian perlu adanya sebuah alat untuk membantu atau mengembalikan suhu tubuh bayi yang normal, dimana alat itu memerlukan sistem pemanas dan kontrol suhu, untuk membantu pasien mengembalikan suhu tubuh normalnya, Dimana suhu tubuh bayi disesuaikan seperti halnya di dalam rahim ibunya yaitu sekitar 35°C-37°C. Disamping peran alat infat warmer dalam menjaga kondisi suhu tubuh bayi, peran seorang operator/perawat juga sangat penting dalam memonitoring kondisi suhu tubuh bayi pada saat menggunakan alat infant warmer.
Dari permasalahan diatas penulis tertarik untuk membuat penilitian Rancang Bangun Rangkaian Sistem Heater Dengan Tampilan Big Display Pada Alat Infant Warmer
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, maka dibuat suatu rumusan masalah yaitu bagaimana membuat rancang bangun rangkaian sistem heater dengan tampilan big display pada alat infant warmer?
1.3. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penulisan karya tulis ini terdiri dari tujuan umum dan tujuan khusus:
1.3.1 Tujuan Umum
Tujuan umum penulisan karya tulis ilmiah ini adalah merancang bangun rangkaian sistem heater dengan tampilan big display pada alat infant warmer.
1.3.2 Tujuan Khusus
Tujuan khusus pada kaya ilmiah ini adalah:
1. Untuk mengetahui prinsip kerja rangkaian sistem heater pada alat infant warmer.
2. Untuk merancang rangkaian sistem heater dengan tampilan big display pada alat infant warmer.
1.4 Manfaat penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat bagi:
1. Bagi Penulis
Dapat menambah pengetahuan serta sarana menguji diri dalam hal mengimplementasikan kemampuan yang telah di dapatkan selama menjalani perkuliahan di Teknologi Elektromedik STIKes Binalita Sudama Medan.,
4
khususnya dalam membuat Rancang Bangun Rangkaian Sistem Heater Dengan Tampilan Big Display Pada Alat Infant Warmer.
2. Bagi Pendidikan
Dapat menambah wawasan serta menjadi bahan pustaka di institusi pendidikan khususnya di STIKes Binalita Sudama Medan.
1.5. Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah dalam memahami dan mempelajari Karya Tulis Ilmiah ini, maka penulis menyajiakan Karya Tulis Ilmiah ini menjadi beberapa BAB yaitu :
BAB 1 : PENDAHULUAN
Memahami gambaran singkat mengenai latar belakang, rumusan masalah,tujuan penelitian, manfaat penelitian dan sistematika penulisan dari Karya Tulis Ilmiah.
BAB 2 : TEORI DASAR
Menguraikan tentang teori dasar yang digunakan dalam pembahasan Karya Tulis Ilmiah ini. Dalam hal ini merupakan alat Infant Warmer, serta teori dasar mengenai Mikrokontroler Atmega 16 dan pendukungnya.
BAB 3 : PERANCANGAN
Menguraikan tentang perancangan blok diagram, perancangan rangkaian sistem heater dengan tampilan big display pada alat infant warmer.
BAB IV : ANALISA DAN PEMBAHASAN
Berisikan tentang pembahasan mengenai cara kerja rangkaian sistem heater dengan tampilan big display pada alat infant warmer selain itu, didalam bab ini akan dibahas mengenai hasil pengukuran dari penelitian.
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
6 BAB 2
TEORI DASAR 2.1. Infant Warmer
Infant Warmer berasal dari bahasa inggris yaitu “Infant“ dan “Warmer“.
Infant berarti bayi, sedangkan Warmer yaitu penghangat, jadi Infant Warmer mempunyai arti yaitu alat penghangat bayi yang digunakan untuk menghangatkan dan memberi kenyamanan pada bayi. Telah kita ketahui bahwa bayi yang baru lahir biasanya tidak langsung mampu menyesuaikan dengan suhu lingkungannya, hal ini disebabkan bayi yang mengalami suatu periode atau masa peralihan dari kehidupan Intra Uterine ke kehidupan Extra Uterine. (M’Sofa”infant warmer”) 2015.
Untuk menjaga suhu tubuh bayi agar sesuai dengan suhu kandungan sekitar 35°C – 37°C, maka diciptakan suatu alat yang mampu mengantisipasi suatu keadaan peralihan suhu pada bayi tersebut, alat terseut dinamakan Infant Warmer. Dengan adanya heater (pemanas) yang dihasilkan oleh alat ini, maka bayi yang lahir tidak normal (warna biru pada tubuhnya) dikarenkan suhu tubuh yang kurang akan merasa hangat. Jika suhu tubuh bayi sudah stabil atau sudah normal, maka bayi dapat dipindahkan ke bed bayi biasa.
Komponen utama dari infant warmer yaitu heater dan kontrol suhu.
Penghangat (heater) pada infant warmer menggunakan elemen kering yang diletakkan diatas bayi yang suhunya dapat diatur sesuai kebutuhan. Radiasi panas yang mengenai bayi suhunya antara 35°C – 37°C. Pada kontrol suhu juga terdapat
sensor yang diletakkan pada bed bayi yang berfungsi mendeteksi suhu tubuh bayi.
Sensor ini juga berfungsi mengontrol kerja heater agar tidak terjadi over heat.
Gambar II.1. Infant Warmer 2.1.1. Fungsi Infant Warmer
Fungsi infant warmer yaitu untuk menghangatkan bayi, menstabilkan dan menjaga suhu tubuh bayi setelah dilahirkan. Panas dihasilkan oleh infrared element dimana panas merambat melalui udara dengan membentuk sudut, sehingga mengenai permukaan kulit bayi. Dengan proses pemanasan yang diberikan pada bayi maka bayi tersebut akan terjaga suhu tubuhnya.(M.Sofa,”infant warmer”) 2015
Secara dunia medis, fungsi infant warmer ini adalah sebagai alat untuk menghangatkan suhu tubuh bayi yang belum cukup usia, kurang berat badan atau dengan kondisi khusus yang akan membantu untuk menjaga agar suhu tubuh bayi tetap stabil dan perkembangannya bisa berlangsung normal. Alat ini tidak akan
8
digunakan selamanya pada bayi dengan kondisi tertentu tetapi hanya sampai suhu tubuh bayinya sudah normal dan perkembangannya membaik sehingga kemudian perawatan selanjutnya akan kembali dilanjutkan di tempat tidur perawatan bayi normal biasa.
2.1.2. Prinsip Kerja Alat Infant Warmer
Sistem kontrol pada infant warmer ada tiga macam, yaitu pre-warm, manual kontrol, dan skin mode. Pada saat alat ditekan tombol start maka secara otomatis alat akan masuk pada mode pemilihan pre-warm. Pada mode pre-warm ini output panas heater (heating ratio) telah di setting sebesar 25% sampai operator melakukan setting suhu dengan mode lain sesuai kebutuhan.
Untuk pemilihan mode manual kontrol, operator dapat mengatur suhu sesuai dengan kebutuhan pasien dengan menaikkan atau menurunkan heating ratio. Sedangkan apabila operator memilih skin mode, maka secara otomatis alat akan di setting pada 36°C dengan timer yang dapat disetting.
Setting suhu dan timer ditampilkan pada display, untuk menaikkan dan menurunkan pengaturan suhu dan timer dipakai tombol up dan down.
(http//infantwarmer.blogspot.com/2016).
2.2. Mikrokontroler ATmega 16
Mikrokontroler adalah IC yang dapat diprogram berulang kali, baik ditulis atau dihapus (Agus Bejo, 2007). Biasanya digunakan untuk pengontrolan otomatis dan manual pada perangkat elektronika. Beberapa tahun terakhir, mikrokontroler sangat banyak digunakan terutama dalam mengontrol robot. Seiring perkembangan elektronika, mikrokontroler dibuat semakin kompak dengan
bahasa pemrograman yang juga ikut berubah. Salah satunya adalah mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc processor) ATmega16 yang menggunakan teknologi RISC (Reduce Instruction Set Computing) dimana program berjalan lebih cepat karena hanya membutuhkan satu siklus clock untuk mengeksekusi satu instruksi program.
Secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu kelas ATtiny, AT90Sxx, ATmega, dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memory, peripheral, dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan hampir sama.
Mikrokontroler AVR ATmega16 memiliki fitur yang cukup lengkap.
Mikrokontroler AVR ATmega16 telah dilengkapi dengan ADC internal, EEPROM internal, Timer/Counter, PWM, analog komparator, dan lain-lain (M.Ary Heryanto, 2008). Sehingga dengan fasilitas yang lengkap ini memungkinkan kita belajar mikrokontroler keluarga AVR dengan lebih mudah dan efisien, serta dapat mengembangkan kreativitas penggunaan mikrokontroler ATmega16.
Fitur-fitur yang dimiliki oleh mikrokontroler ATmega16 adalah sebagai berikut:
a. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu port A, port B, port C, dan port D.
b. ADC internal sebanyak 8 saluran.
c. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan.
d. CPU yang terdiri atas 32 buah register.
e. SRAM sebesar 512 byte.
f. Memory Flash sebesar 8 kb dengan kemampuan Read While Write.
10
g. Port antarmuka SPI
h. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.
i. Antarmuka komparator analog.
j. Port USART untuk komunikasi serial.
k. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz.
2.2.1. Konstruksi ATmega16
Mikrokontroler ATmega16 memiliki 3 jenis memori, yaitu memory program, memory data dan memory EEPROM. Ketiganya memiliki ruang sendiri dan terpisah.
a. Memory program (Memory Flash)
Atmega 16 mempunyai dua memory utama, yaitu memory data dan memory program. Selain itu Atmega 16 memiliki 16 Kbyte On-Chip In-System Reprogramable Flash Memory untuk menyimpan program. Artinya memory flash yang sudah ada dalam IC dapat di program ulang menggunakan loader. Untuk keamanan program, memory program di bagi menjadi dua bagian yaitu bagian boot flash dan bagian aplication flash. Bagian boot flash adalah program kecil yang akan bekerja pada saat start up. Bagian ini yang akan memasukkan seluruh program aplikasi kedalam memory prosessor.
Gambar II.2. Peta Memory Program
Boot flash section berisikan program awal yang akan berjalan sebelum program yang di flash ke dalam memory di jalankan.
b. Memory data
ATmega16 memiliki kapasitas memory progam sebesar 8 Kbyte yang terpetakan dari alamat 0000h - 0FFFh dimana masing-masing alamat memiliki lebar data 16 bit. Memory program ini terbagi menjadi 2 bagian yaitu bagian program boot dan bagian program aplikasi.
c. Memory EEPROM
ATmega16 memiliki kapasitas memory data sebesar 608 byte yang terbagi menjadi 3 bagian yaitu register serba guna, register I/O dan SRAM. ATmega 16 memiliki 32 byte register serba guna, 64 byte register I/O yang dapat diakses sebagai bagian dari memory RAM (menggunakan instuksi LD atau ST) atau dapat juga diakses sebagai I/O (menggunakan instruksi IN atau OUT), dan 512 byte digunakan untuk memory data SRAM. ATmega 16 memiliki memori EEPROM sebesar 512 byte yang terpisah dari memory program maupun memory data.
Memory EEPROM ini hanya dapat diakses dengan menggunakan register-register I/O yaitu register EEPROM Address, register EEPROM Data, dan register EEPROM Control.
Untuk mengakses memory EEPROM ini diperlakukan seperti mengakses data eksternal, sehingga waktu eksekusinya relatif lebih lama bila dibandingkan dengan mengakses data dari SRAM. ATmega16 merupakan tipe AVR yang telah dilengkapi dengan 8 saluran ADC internal dengan fidelitas 10 bit. Dalam mode operasinya, ADC ATmega16 dapat dikonfigurasi, baik secara single ended input
12
maupun differential input. Selain itu, ADC ATmega16 memiliki konfigurasi pewaktuan, tegangan referensi, mode operasi, dan kemampuan filter derau yang amat fleksibel, sehingga dengan mudah disesuaikan dengan kebutuhan ADC itu sendiri.
ATmega16 memiliki 3 modul timer yang terdiri dari 2 buah timer/counter 8 bit dan 1 buah timer/counter 16 bit. Ketiga modul timer/counter ini dapat diatur dalam mode yang berbeda secara individu dan tidak saling mempengaruhi satu sama lain. Selain itu, semua timer/counter juga dapat difungsikan sebagai sumber interupsi. masing-masing timer/counter ini memiliki register tertentu yang digunakan untuk mengatur mode dan cara kerjanya. Serial Peripheral Interface (SPI) merupakan salah satu mode komunikasi serial syncrhronous kecepatan tinggi yang dimiliki oleh ATmega16.
Universal Syncrhronous and Asyncrhronous Serial Receiver and Transmitter (USART) juga merupakan salah satu mode komunikasi serial yang dimiliki oleh ATmega16. USART merupakan komunikasi yang memiliki fleksibilitas tinggi, yang dapat digunakan untuk melakukan transfer data baik antar mikrokontroler maupun dengan modul-modul eksternal termasuk PC yang memiliki fitur UART. USART memungkinkan transmisi data baik secara syncrhronous maupun asyncrhronous, sehingga dengan memiliki USART pasti kompatibel dengan UART.
Pada ATmega16, secara umum pengaturan mode syncrhronous maupun asyncrhronous adalah sama. Perbedaannya hanyalah terletak pada sumber clock saja. jika pada mode asyncrhronous masing-masing peripheral memiliki sumber
clock sendiri, maka pada mode syncrhronous hanya ada satu sumber clock yang digunakan secara bersama-sama. Dengan demikian, secara hardware untuk mode asyncrhronous hanya membutuhkan 2 pin yaitu TXD dan RXD, sedangkan untuk mode syncrhronous harus 3 pin yaitu TXD, RXD dan XCK.
2.2.2. Pin-pin Pada Mikrokontroler ATmega16.
Mikrokontroller ATmega16 memiliki 40 pin, terdiri dari 32 pin input output, pin VCC, pin ground, reset dan lainnya. Tampilan konfigurasi pin pada mikrokontroler ATmega16 ditunjukkan pada gambar 2.2.7:
Gambar II.3. Konfigurasi Pin ATmega16
Konfigurasi pin ATmega16 dengan kemasan 40 pin DIP (Dual Inline Package) dapat dilihat pada gambar 2.2.7. Dari gambar 2.2.7. dapat dijelaskan fungsi dari masing-masing pin Atmega16 sebagai berikut:
1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai masukan catu daya.
2. GND merukan pin Ground.
3. Port A (PortA0…PortA7) merupakan pin input/output dua arah dan pin masukan ADC.
4. Port B (PortB0…PortB7) merupakan pin input/output dua arah.
5. Port C (PortC0…PortC7) merupakan pin input/output dua.
6. Port D (PortD0…PortD7) merupakan pin input/output dua.
14
7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler.
8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.
9. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.
10. AREFF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.
2.3. Bahasa Pemograman Bascom
Pemograman menggunakan BASCOM-AVR adalah salah satu dari sekian banyak bahasa basic untuk pemograman mikrokontroller, misalnya bahasa assembly, Bahasa C, dan lain-lain. Bahasa basic BASCOM-AVR penggunaanya mudah dalam penulisannya, ringkas, cepat dimenegrti bagi pemula, dan tidak kalah dengan bahasa basic lainnya. Bahasa Basic adalah salah satu bahasa pemprograman yang banyak digunakan untuk aplikasi mikrokontroler karena kemudahan dan kompatibel terhadap mikrokontroler jenis AVR dan didukung oleh compiler software berupa Bascom-AVR. Program penerjemah dari bahasa Assembly ke dalam bahasamesin disebut asmbler.
Beberapa instruksi dasar BASCOM AVR (Setiawan, Afrie: 57-60) Tabel II.1 Bahasa Pemograman
Instuksi Keterangan
DO ….. LOOP Perulangan
IF ….. THEN Menguji suatu atausalah keadaan benar
FOR ….. NEXT
Perulangan untuk program sesuai dengan jumlah dan tingkat perulangannya
WAIT Waktu Tunda Detik
WAITMS Waktu Tunda Milidetik
WAITUS Waktu Tunda Mikrodetik
GOTO Loncat Kealamat Yang Ditunjuk
GOSUB Loncat Kealamat Yang Ditunjuk dan
Kembali ke Tempat Semula SELECT ….. CASE Pengujuan Keadaan Yang Banyak
WHILE ... WEND Perulangan apabila keadaan yang diminta telahTerpenuhi
2.4. Sevent Segment Display
Seven Segment Display dalam bahasa indonesia disebut dengan layar tujuh segmen adalah komponen elektronika yang dapat menampilkan angka decimal melalui kombinasi-kombinasi segmennya. (https://teknikelektronika.com).
Sevent Segment Display memiliki 7 segmen dimana setiap segmen dikendalikan secara on dan off untuk menampilakan angka yang diinginkan.
Angka-angka yang ditampilkan dari nol sampai sembilan dapat ditampilkan dengan menggunakan beberapa kombinasi segmen. Selain menampilkan angka Segment Display juga dapat menampilkan huruf hexadicimal dari A sampai F.
Pada beberapa jenis Sevent Segment Display, terdapat juga penambahan
“titik” yang menunjukkan angka koma decimal. Salah satu Sevent Segment Display yang sering digunakan oleh para penghobi elektronika adalah tujuh segmen yang menggunakan LED (Light Emiting Dioda) yang pada umumnya memiliki satu segmen titik yang menandakan “koma” decimal. Terdapat 2 jenis
16
LED segmen, diantaranya adalah “LED 7 jenis common Cathode” dan “LED 7 commom Anode”.
Gambar II.4. Seven Segment
Seven segment yang berfungsi sebagai display, terdiri dari 8 buah LED yang disusun berbentuk angka delapan, dimana setiap 1 (satu) buah LED dinyatakan sebagai satu segment, sehingga sebuah seven segment tersusun dari LED “a” sampai LED “g”. Sebagai peraga pada perancangan ini digunakan sevent segment dengan common anoda dimana pin common-nya dihubungkan ke Vcc dan input segment “a” sampai ke “g” dihubungkan ke decoder agar LED pada seven segmentnya menyala.
Seven segment terdiri atas 7 buah LED : a, b, c, d, e, f, dan g yang terhubung ke satu common, yaitu :
a. Common Anoda : Seluruh pin LED positif disatukan dan dihubungkan ke bagian positif sumber tegangan.
b. Common Katoda: Seluruh pin LED negatif disatukan dan dihubungkan ke bagian negatif atau ground.
a. Ekivalen Common katoda b. Ekivalen Common Anoda Gambar II.5. Rangkaian Ekivalen
Pada decoder identik dengan suatu rangkaian kolektor transistor ‘T’ dari masing – masing bilangan biner. Bila suatu bilangan biner pada keadaan 1, transistor ‘T’ akan konduksi secara keras yang menyalakan LED diatas. LED akan dihubungkan ke biner A, B, C, D, secara berurutan yang menyatakan nilai 1, 2, 4, 8. Untuk menentukan pencacah analog ke digital memerlukan penyesuaian jumlah LED dan output biner tersebut, berikut dijelaskan tabel kebenaran BCD.
Tabel II.2. Kebenaran BCD
Angka
Kode BCD
D C B A
0 0 0 0 0
1 0 0 0 1
2 0 0 1 0
18
3 0 0 1 1
4 0 1 0 0
5 0 1 0 1
6 0 1 1 0
7 0 1 1 1
8 1 0 0 0
9 1 0 0 1
Seven segment adalah tujuh ruas LED yang disusun membentuk angka delapan (8). LED akan menyala apabila kaki anodanya mendapat logika 1 (5V).
Dengan mengatur nyala LED-LEDnya, seven segment dapat menampilkan angka 0 sampai angka 9. Ada dua jenis sevent segment, yang pertama seven segment common anoda dan yang kedua common katoda. Common anoda, yaitu penyambungan dengan menggabung setiap anoda dari masing-masing LED, sedangkan katodanya digunakan untuk mengatur penyalaan. Common katoda, yaitu penyambungan dengan menggabungkan katodanya, sedangkan anodanya digunakan untuk pengaturan penyalaan. Pada penulisan tugas akhir ini penulis menggunakan sevent segment common anoda agar pengaturannya lebih mudah dilakukan.
Susunan LED pada seven segment disusun seperti :
a. seven segment common anoda b. seven segment common katoda Gambar II.6. Susunan LED Seven Segment Common Anoda Katoda 2.5. . Shift Register 4094
Shift Register adalah sebuah komponen elektronik (IC) yang digunakan untuk memasukkan data secara serial dan mengeluarkan data secara parallel.
Adapun konfigurasi pin-pin IC pengerak 4094 yang terlihat pada Gambar 2.2.8.
Gambar II.7. Konfigurasi Pin-Pin IC Penggerak 4094
Diagram logika bagian dalam IC 4094 seperti ditunjukkan pada Gambar 2.8. IC 4094 merupakan daftar perubahan serial 8 tahap yang memiliki tempat penyimpanan yang digabungkan dengan masing-masing tahap pada strobing data dari serial input (D) ke buffered paral LED output 3 tahap (QP0 ke QP7). Output
20
parallel harus dihubungkan dengan mengarahkan ke garis alamat bersama. Data dirubah pada peralihan waktu berjalan maksimal (CP).
Gambar II.8. Diagram Logic IC 4094
Data tiap-tiap shift register di pindahkan ke register tempat penyimpanan ketika input strobe (STR) tinggi. Data register tempat penyimpanan muncul pada output apabila output memungkinkan sinyal input (OE) tinggi. Dua serial output (QS1 dan QS2) dapat dipakai pada perbandingan sebuah shift dari alat 4094. Data dapat dipakai pada QS1 pada tepi waktu yang berjalan maksimal untuk memungkinkan operasi kecepatan tinggi dalam sistem perbandingan secara bertahap yang mana waktu otomatisnya cepat. Informasi serial yang sama dapat dipakai pada QS2 dalam tahap tepi waktu berjalan minimal lanjutan dan untuk perbandingan alat 4094 ketika waktu otomatisnya lambat.
Tabel II.3. Fungsi IC 4094
Clock Out enable Strobe Data Paralel Out Serial Output
1 0 X X OC QN QS QS
0 0 X X OC OC Q7 NC
1 1 0 X NC NC Q7 NC
1 1 1 0 0 QN-1 Q7 NC
1 1 1 1 1 QN-1 Q7 NC
0 1 1 1 NC NC NC Q7
2.6. Heater (pemanas)
Heater (pemanas) adalah suatu objek yang memancarkan panas atau menyebabkan tubuh lain untuk mencapai suhu yang lebih tinggi. Pada angkain ini heater berfungsi untuk sebagai sumber panas, dimana proses kinerja heater di kontrol oleh sensor suhu.
Gambar II.9. Heater 2.7. LM35
Sensor suhu IC LM35 merupakan komponen elektronika yang berfungsi untuk mendeteksi perubahan temperature yang diterima dalam perubahan besaran elektrik.(http://teknikelektronika.com) Sensor suhu IC LM35 dapat mengubah
22
perubahan temperature menjadi perubahan tegangan pada bagian keluarannya.
Sensor suhu IC LM35 membutuhkan sumber tegangan DC +5 volt dan konsumsi arus DC sebesar 60 µA dalam beroperasi.
Gambar II.10. Sensor LM35
Dari gambar diatas dapat diketahui bahwa sensor suhu IC LM35 pada dasarnya memiliki 3 pin yang berfungsi sebagai sumber supply tegangan DC +5 Volt, Sebagai pin output hasil peginderaan dalam perubahan tegangan DC pada Volt dan pin untuk Ground.
Karakteristik Sensor Suhu IC LM35 adalah sebagai berikut :
a. Memiliki sensitivitas suhu dengan faktor skala linear antara tegangan dan suhu 10 mVolt/°C, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius (C).
b. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5°C pada suhu 25°C.
c. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55°C sampai +150°C.
d. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
e. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low heating) yaitu kurang dari 0,1°C pada udara diam.
f. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.
g. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ °C.
Sensor suhu IC LM35 memiliki keakuratan tinggi dan mudah dalam perancangan jika dibanding dengan sensor suhu lainnya, Sensor suhu IC LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linearitas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkain kontrol khusus.
2.8. Relay
Relay adalah suatu rangkaian saklar magnetik yang bekerja bila mendapat catu daya dan suatu rangkaian trigger. Relay memiliki tegangan dan arus nominal yang harus dipenuhi output rangkaian pendriver atau pengemudinya. Arus yang digunakan pada rangkaian adalah arus DC. Konstruksi dalam suatu relay terdiri dari lilitan kawat (coil) yang dililitkan pada inti besi lunak. Jika lilitan kawat mendapatkan aliran arus, inti besi lunak kontak menghasilkan medan magnet dan menarik switch kontak.
Keadaan ini akan bertahan selama arus mengalir pada kumparan relay.
Dan relay akan kembali ke posisi semula yaitu: Normally ON atau Normally OFF, bila tidak ada lagi arus yang mengalir padanya. Menurut cara kerjanya relay dapat dibedakan menjadi :
a. Normally Open (NO), saklar akan terbuka bila kumparan (lilitan kawat relay) tidak dialiri arus.
b. Normally Close (NC), saklar akan tertutup bila lilitan kawat relay dialiri arus.
Simbol relay yang digunakan sebagai saklar listrik seperti ditunjukkan pada Gambar II.11:
24
Gambar II.11. Simbol Relay 2.9. Judul Penulisan Sejenis
Judul penulisan sejenis adalah judul yang memiliki pembahasan yang hampir sama, tetapi dengan rumusan masalah yang berbeda. Judul penulisan ini dibuat sebagai pembanding dalam penelitian dan akan dicantumkan beberapa penelitian terlebih dahulu:
1. Perancangan Dan Pembuatan Alat Infant Warmer Berbasis Mikrokontroler AT89S51 Oleh Syahfruddin dkk (2007).
2. Rancang Bangun Charger Baterai Pada Alat Infant Warmer Berbasis Mikrokontroler AT8535 Oleh Harahap (2014).
3. Analisa Rangkaian Sistem Display Pada Alat Infant Warmer Berbasis Mikrokontroler ATMEGA 8535 OLeh Ariga (2014).
4. Rancang Bangun Sistem Sensor Suhu Pada Alat Infant Warmer Berbasis Mikrokontroler ATMEGA 8535 Oleh Purba (2014).
25 BAB 3
PERANCANGAN
Pada bab ini akan dibahas mengenai perancangan sistem beserta cara kerja dari masing-masing hardware, dan software yang digunakan dalam perancangan rancang bangun rangkaian sistem heater dengan tampilan big display pada alat infant warmer.
Pada perancangan modul rancang bangun sistem heater dengan tampilan big display pada alat infant warmer ini memerlukan alat dan bahan sebagai berikut:
3.1. Alat
Berikut adalah Tabel daftar alat yang digunakan dalam perancangan modul ini :
Tabel III.1 Daftar Alat
No Alat Unit/Set Kegunaan
1
Oscilloscope 1 set
Untuk mengukur tegangan pada titik pengukuran dan melihat kondisi logika 2
Multimeter 1 set
Untuk mengukur tegangan pada tiap pengukuran
3
Toolset 1 set
Alat untuk merakit komponen komponen ke papan PCB
4
Kamera 1 set
Untuk mengambil dokumentasi hasil pengukuran
5
Labtop 1 set
Alat untuk penulisan KTI dan pengeditan data
6
Power Suply 1 set
Sebagai sumber tegangan serta arus listrik pada komponen 12 VDC To 5 VDC
26
3.2. Bahan
Berikut adalah Tabel daftar bahan yang digunakan dalam perancangan modul:
Tabel III.2. Daftar Bahan
No Simbol Bahan(Komponen) Jumlah
1 U1 IC Atmega 16 1 pcs
2 U2,U3 IC 4094 2 pcs
3 R1-R17(Ω) Resistor4K7 5 pcs
4 Q1-Q16 Transistor C1815 4 pcs
5 C3 Kapasitor 1nF 1 pcs
6 C2, C3 Kapasitor 30pF 2 pcs
7 Sevent Segment 9x10 cm 2 pcs
8 S1,S2,S3 Push Botton 3 pcs
9 X1 Cristal 12MHz 1 pcs
10 U5 IC LM 35 1 pcs
11 RL1 Relay 12V 2 pcs
12 BUZ1 Buzzer 1 pcs
13 U4 Poto coupler(PC817) 2 pcs
14 Heater Heater 230V, 650 Watt, 750℃ 1 pcs
15 Socet 40 kaki 1 pcs
16 Socet 16 kaki 2 pcs
17 Papan PCB Secukupnya
18 Terminal Koneksi 1 pcs
19 Kabel Secukupnya
3.3. Jenis Penelitian
Jenis penelitian yang akan dilakukan oleh penulis adalah penelitian Ekperimen, dimana penelitian adalah metode untuk melakukan percobaan dengan tujuan mengetahui akibat terhadap materi atau bahan yang di uji coba, terhadap rancang bangun rangkain sistem heater dengan tampilan big display pada alat infant warmer.
3.4. Waktu Penelitian
Jadwal kegiatan penulis disusun menurut jadwal kalender Akademik yang ada di Akademi Teknik Elektromedik Binalita Sudama Medan.
Tabel III.3 Waktu Penelitian
NO KEGIATAN Des-19 Jan-20 FEBRUARI
2020
Juni-20 Jul-20
1 2 3 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
1 Pengajuan Judul 2 Penetapan Judul 3 Pengajuan
Proposal 4 Ujian Proposal 5 Pembuatan Modul 6 Pengujian Modul 7 Pengambilan Data 8 Analisa Data 9 Penyusunan
Laporan 10 Ujian Hasil
28
3.5. Perancangan Perangkat Keras 3.5.1. Blok Diagram
Blok diagram merupakan suatu bentuk diagram yang digambarkan secara umum berbentuk blok-blok yang mewakili sistem kerja dari masing-masing bagiannya. Pada diagram ini, masing–masing bloknya terkoneksi sehingga dapat dilihat hubungan antar blok atau antar bagian pada alat.
Gambar III.1 merupakan gambar blok diagram dari rangkaian sistem heater dengan tampilan big display menggunakan ATmega16.
Gambar III.1. Blok Diagram
Untuk mempermudah pengertian secara system keseluruhan dari blok diagram, penulis membagi rangkaian dalam beberapa blok. Masing-masing blok
mempunyai fungsi masing-masing. Adapun fungsi dari blok diatas adalah sebagai berikut :
1. Sumber Tegangan merupakan sumber tegangan 220 VAC sebagai supply tegangan untuk power supply dan heater.
2. Power Supply sebagai sumber tegangan 12 VDC To 5VDC pada rangkaian.
3. Mikrokontroler ATmega 16 sebagai pengontrol rangkaian dan pemproses input sinyal yang akan dijalankan.
4. LM35 berfungsi sebagai sensor suhu untuk mendeteksi suhu pada heater yang disetting dengan range 35°C-37°C.
5. Display Sevent Segment sebagai tampilan suhu output dari snsor suhu LM35.
6. Buzzer berfungsi sebagai alarm pada saat suhu melebihi ataupun dibawah batas suhu yang di setting dengan range 35℃-37℃.
7. Heater berfungsi sebagai sumber panas yang digunakan sebagai pembanding terhadap suhu tubuh bayi agar tetap stabil.
8. Relay berfungsi sebagai penyambung dan pemutus arus listrik pada heater.
9. Setting Suhu berfungsi sebagai menentukan besar suhu yang di inginkan sesuai dengan kebutuhan bayi.
3.5.2. Rangkaian Setting Suhu
Rangkaian setting dirancang menggunakan 3 buah switch push button sebagai tombol pemilihan suhu, yaitu tombol 35℃, 36℃ dan 37℃.
Fungsi tiap-tiap tombol adalah :
1. S1, digunakan sebagai tombol untuk memilih nilai suhu 35℃
2. S2, digunakan sebagai tombol untuk memilih nilai suhu 36℃
30
3. S3, digunakan sebagai tombol untuk memilih nilai suhu 37℃
Rangkaian setting suhu seperti ditunjukkan pada Gambar III.2 cara kerjanya: bila tombol keadaan terbuka maka mikrokontroler atmega 16 menerima data blank (X) dan bila tombol ditekan maka mikrokontroler menerima bit 0 (gronding).
Gambar III.2. Rangkaian Setting Suhu
Rangkaian setting suhu terhubung pada Mikrokontroler ATmega 16, S1 terhubung ke PB0 Pin 1, S2 terhubung ke PB1 Pin 2, dan S3 terhubung ke PB2 Pin 3.
3.5.3. Rangkaian Mikrokontroler Atmega16.
Rangkaian Mikrokontroler Atmega16 seperti ditunjukkan pada Gambar III.3. Mikrokontroler ini berfungsi untuk pengontrol rangkaian elektronik dan untuk menyimpan dan menjalankan program pada rangkaian yang telah diprogram. Rangkaian mikrokontroler ini terdiri dari Osilator Kristal (12 MHz), kapasitor (30 pF), resistor(4K7), dan Atmega 16. Keluaran mikrokontroler ATmega ini dihubungkan dengan relay, driver 4094 dan masukannya dihubungkan dengan tombol setting, keluaran sensor suhu LM35.
Gambar III.3. Mikrokontroler Atmega16
Dimana R1 dan C1 berfungsi sebagai reset otomatis yang terhubung pada Mikrokntroler Atmega 16 pin 9 (Reset) untuk merubah sinyal pada posisi 0000, tombol push button pada rankaian sebagai tombol untuk reset, X1 sebagai Master Clok (Frekuensi Dasar) dengan nilai 12MHz yang terhubung pada Mikrokontroler ATmega 16 pin 13 (XTAL1) dan pin 12 (XTAL2), PA0/ADC0 pin 40 terhubung ke Vout LM35.
PB0 pin 1 pada mikrokontroler Atmega 16 terhubung ke rangkaian setting suhu S1 untuk pemilihan suhu 35℃, PB1 pin 2 terhubung ke rangkaian setting suhu S2 untuk pemilihan suhu 36℃, PB2 pin 3 terhubung ke rangkaian setting suhu S3 untuk pemilihan suhu 37℃, PC0/SCL pin 22 pada mikrokontroler ATmega 16 terhubung ke rangkaian driver display (IC 4094) sebagai data, PC1/SDA pin 23 terhubung ke IC 4094 sebagai clok, PC2/TCK pin 24 terhubung
32
ke IC 4094 sebagai strobe, PC4/TD0 pin 26 terhubung ke driver heater, PC5/TD1 pin 27 terhubung ke buzzer, AREF pin 32 dan AVCC pin 30 dihubungkan ke +VCC 5VDC untuk pin referensi analog converter A/D.
3.5.4. Rankaian Sensor Suhu
Pada perancangan ini dirancang menggunakan sensor LM35 yang dirancang bangun seperti ditunjukkan pada Gambar III.4, Dimana Pin 1 sensor LM35 terhubung ke VCC +5V, pin 2 sebagai Vout dari sensor LM35 yang menjadi masukan untuk Mikrokontroler ATmega16 PortA0 pada pin 40, pin 3 terhubung pada grounding.
Gambar III.4. Rangkaian Sensor Suhu
Cara kerja rangkaian sensor LM35 ini merubah besar suhu ke besaran listrik dengan tegangan output yang linear, dimana rangkaian sensor suhu mendeteksi perubahan suhu pada heater dari besaran suhu kebesaran listrik. Pada saat perubahan suhu 1℃ akan menunjukkan tegangan sebesar 10mV, kemudian keluaran dari rangkaian sensor suhu akan dikirim ke Mikrokontroler Atmega 16.
3.5.5. Rangkaian Driver Display
Pada perancangan ini dirancang menggunakan IC 4094 sebagai driver untuk sevent segment, rangkaian 4094 sebagai 8 stage shift and store bus register
seperti ditunjukkan pada Gambar dibawah ini. Dimana IC 4094 menerima sinyal data bit dari mikrokontroler ATmega 16 dari PC0 Pin 22 yang terhubung pada IC 4094 U2 dan U3 Pin 2 Data, PC1 Pin 23 yang terhubung pada IC 4094 U2 dan U3 Pin 3 Clok, dan PC2 Pin 24 yang terhubung pada IC 4094 U2 dan U3 Pin 1 sebagai Strobe, Sinyal data bit diterima IC 4094 dari mikrokontroler atmega 16 secara serial dan dikeluarkan secara paralel ke transistor pada rangkaian display, yang akan di tampilkan pada display sevent segment dengan konversi bilangan BCD (Biner Convert To Decimal).
Gambar III.5. Rangkaian Driver Display 3.5.6. Rangkaian Display
Pada perancangan ini dirancang menggunakan sevent segment common katoda sebagai display dengan ukuran 9x10 cm, Rangkaian display berfungsi sebagai indikator untuk menampilkan angka dan decimal poin sebagai tampilan derajat dari hasil deteksi sensor suhu LM35. Rangkaian display ini dirancang dengan menggunakan komponen IC 4094, transistor C1815, dan sevent segment katoda.
Buffer dan Shift Register 4094 berfungsi untuk mengerakkan transistor sebagai saklar elektronik, transistor berfungsi sebagai saklar untuk menggerakkan sevent
34
segment yang membutuhkan tegangan 12 volt DC, dimana transistor menerima logic dan mengaktifkan sevent segment yang terhubung ke masing masing transistor.
Sinyal data bit diterima IC 4094 dari mikrokontroler atmega 16 secara serial dan dikeluarkan secara paralel ke transistor. Transistor yang terpasang sebanyak 8 buah per sevent segment, Rangkaian display sevent segment yang dirancang bangun seperti ditunjukkan pada Gambar di bawah ini:
Gambar III.6. Rangkaian Display
3.5.7. Rangkaian Driver Heater
Rangkaian driver heater ditunjukkan pada Gambar III.7, yang berfungsi sebagai saklar untuk menghubungkan tegangan 220VAC ke heater. Dimana rangkaian ini mengunakan modul relay yang dilengkapi dengan optocoupler, optocoupler berfungsi menjaga agar tidak terjadi arus balik yang dapat merusak komponen lain yang tidak kuat dengan tegangan tinggi dari arus balik seperti mikrokontroler, agar tegangan balik dari coil relay tidak sampai ke mikrokontroler yang hanya mampu menerima tegangan 5V, sedangkan tegangan balik dari coil relay bias lebih.
Gambar III.7. Rangkaian Driver Heater
Cara kerja dari rangkaian ini yaitu, supply tegangan 5 VDC dari Mikrokontroler ATmega 16 PC4 pin 26 menuju pin 1 optocoupler yang menyebabkan LED pada diode menyala dan menyebabkan photo transistor aktif (saturasi) karena photo transistor sensitive terhadap cahaya, sehingga pin 4 (Colektor) dan pin 3 (Emitor) pada optocoupler terhubung, sehingga tegangan 12 VDC masuk menuju relay, maka lilitan kawat (Coil) mendapat aliran arus listrik dan inti besi pada relay akan menghasilkan medan magnet dan menarik switch kontaktor yang mengubah Normaly Open (NO) menjadi Normaly Close (NC), maka tegangan 220 VAC masuk menuju heater.
3.6. Perancangan Perangkat Lunak (Sofware)
Untuk menjalankan rangkaian tidak cukup merancang bagian hardware saja, tetapi diperlukan adanya perangkat lunak (software), yaitu berupa program- program yang bertujuan untuk menggerakkan hardware sesuai dengan fungsi alat yang diinginkan. CPU (Central Processing Unit) pengendali utama yaitu mikrokontroler Atmega 16 yang dirancang dengan menggunakan program bahasa BASCOM (Basic Computer), program terlampir pada lampiran 4.
36
3.6.1. Flowchart
Gambar III.8 merupakan flowchart atau rancangan dari program mikrokontroler keseluruhan yang akan dibuat untuk alat ini.
Gambar III.8. Diagram Alur
Hidupkan alat, program akan melakukan inisialisasi untuk pengaturan setiap pin yang akan digunakan. Kemudian, pada Display 7 Segment akan ditampilkan tampilan awal yaitu “0.0”. Selanjutnya, tekan tombol S1 yaitu tombol untuk pemilihan suhu 35℃ atau tombol S2 yaitu tombol untuk pemilihan suhu 36 ℃ atau tombol S3 yaitu tombol untuk pemilihan suhu 37℃. Selanjtunya, setelah salah satu tombol setting ditekan maka Heater akan diaktifkan dan pada Display 7 Segment akan ditampilkan angka temperature yang dihasilkan Sensor Lm35.
Kemudian, apabila suhu < 2 atau >2 angka dari nilai settingan maka Alarm akan berbunyi. Selanjutnya, tekan Reset untuk mereset program atau kembali ke awal program maka Alarm akan mati.
3.6.2 Perancangan Program
Pembuatan bahasa program dirancang pada sofware extreme burner dengan menggunakan bahasa basic computer.
Adapun perancangan bahasa program tersebut adalah sebagai berikut : Tabel III.4 Program Perintah Rancangan Kerja
Perintah Program Keterangan
$regfile = “m16Adef.dat” Mendeklarasikan Mikrokontroler atau tipe mikrokontroler yang digunakan
$crystal = 12000000 Mendeklarasikan Kristal yang
digunakan dengan tipe Kristal 12Mhz
$baud =9600 Komunikasi serial dengan bandrate
9600
Pin_dt Alias PortC.0 Mengatur Pin PortC.0 untuk data
38
Pin_clk Alias PortC.1 Mengatur Pin PortC.1 untuk Clock Pin_str Alias PortC.2 Mengatur Pin PortC.2 untuk Strobe
Time_dly Alias 10 Lamanya waktu Scanning ditentukan
oleh delay
‘Init Pin Pendeklarasian Pin Input/Output
Config Portb.0 =Input Config Portb.1 =Input Config Portb.2 =Input
Konfigurasi Portb.0.1.2 sebagai masukan
Config Pin_dt =Output Config Pin_clk =Output Config Pin_str =Output
Konfigurasi Pin IC 4094yang digunakan sebagai keluaran
Deklarasi function Bagian yang terpisah dari program dan dapat dipanggil dimanapun didalam program
Declare Sub Set_data(byval Dtb As Byte) Menyatakan bagian data yang di set Declare Sub send_data(byval Dtst As String*8) Menyatakan bagian data yang dikirim Declare sub Digit(byval Dgt As Byte) Menyatakan jumlah bagian data Config Adc = Single, Prescaler = Auto ,
Reference = Internal
Konfigurasi pemilihan Counter yang digunakan
Start Adc Counter Adc yang dijalankan
Deklarasi Variable Pendeklarasian variable
Dim Set_suhu As Byte Channel = 0 Set_suhu = 35
Pendeklarasian variable 35 derajat Dim J As Integer Kode dari program, pendeklarasian J
bertipe Integer
If Tombol 1=0 Then Blok pernyataan 1 yang dikerjakan bila kondisi 1 terpenuhi
End If Akhir dari Akhir dari pernyataan
kondisi awal Alrm 1=Set_suhu +2
Alrm 1=Set_suhu -2
Program alarm bunyi ketika suhu pengaturannya melebihi 2 derajat atau dibawah 2 derajat dari suhu yang di setting
If Temp>Arlm 1 Then Alrmon=1
Rly_heater=1
Program perintah Alrm 1 hidup ketika Relay, dan Heater tetap hidup dan melebihi suhu yang di atur
If Temp<Arlm 2 Then Alrmon=1
Rly_heater=1
Program perintah Alarm 2, Heater hidup ketika kondisi suhu dibawah suhu yang di atur
Do Awal dari jalannya program
Loop Looping menuju awal program
Wait 1 Untuk pewaktuan, tunda waktu 1
Select Case Sat
Case 0 : Call Send_data(“00111111”)
Program untuk menampilkan angka satuan 0 yang di konversikan dan ditampilakn pada sevent segment Select Case Pul
Case 0 : Call Send_data(“00111111”)
Program untuk menampilkan angka puluhan yang di konversikan dan ditampilakn pada sevent segment Sub Send_data(byval Dtst As String *8) Bagian data yang dikirim
End Akhir dari program
40 BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Metode Pengujian, Pengukuran dan Pengambilan Data
Untuk melakukan pengukuran dan pengambilan data telah di tetapkan metode yang akan di lakukan adalah sebagai berikut :
4.1.1. Metode Pengujian Alat
Pada perancangan rangkaian sistem heater dengan tampilan big display pada alat infant warmer ini metode pengujian alat dilakukan dengan menghubungkan alat kecatu daya untuk mengamati serta uji fungsi setiap rangkaian.
Prosedur pengujian alat dilakukan dengan cara sebagai berikut:
1. Catu daya dihubungkan untuk mensupply tegangan ke rangkaian dan mengaktifkan heater.
2. Hidupkan unit dengan menekan tombol ON/OFF pada posisi ON.
3. Setting suhu dengan menekan tombol setting suhu (35℃, 36℃, 37℃).
4. Heater akan bekerja sesuai dengan suhu yang diatur.
5. Selanjutnya hasil kinerja heater akan dikontrol oleh sensor suhu dan akan ditampilkan pada Display Sevent Segment.
6. Lakukan prosedur ke 3 dan ke 4 untuk pengaturan suhu selanjutnya.
4.1.2. Metode Pengukuran
Pada perancangan rangkaian sitem heater dengan tampilan big display pada alat infant warmer ini metode pengukuran dilakukan dengan menggunakan alat ukur multimeter pada range DCV, posisi probe hitam pada grounding dan
probe merah pada tiap titik pengukuran ( TP1,2,3,4,5, & TP 6 ) terhadap variable yang ditentukan dan mengamati secara langsung tegangan dan output yang ditampilkan pada display sevent segment.
a. Pengamatan tampilan display : Dilakukan untuk mengamati informasi yang dihasilkan pada tampilan display terhadap variabel perubah yang di berikan.
b. Pengukuran tegangan : dilakukan untuk mengetahui dan mengukur besar tegangan keluaran yang dihasilkan terhadap variabel perubah yang diberikan.
c. Pengamatan pulse : dilakukan untuk mengetahui panjang gelombang yang Terjadi pada suatu keluaran terhadap variabel perubah yang diberikan.
4.1.3. Metode Pengambilan Data
Pada perancangan rangkaian system heater dengan tampilan big display pada alat infant warmer terhadap pengukuran yang di lakukan pada titik pengukuran, Pengambilan dilakukan dengan menggunakan Osiloscope dan Multimeter yang digunakan untuk mengukur panjang gelombang dan perubahan tegangan dengan ketentuan sebagai berikut:
Pengambilan data dilakukan pada titik pengukuran yang di tetapkan pada titik pengukuran:
1. Tp1 untuk mengukur keluaran dari LM 35 yang menjadi masukan dari U1 ( Mikrokontroler Atmega 16 ) pin 40.
2. Tp2 untuk mengukur keluaran dari U1 ( Mikrokontroler Atmega 16 ) pin 22 (PC0 / SCL ) yang menjadi masukan dari U2a pin 2 (D) IC 4094.
42
3. Tp3 untuk mengukur keluaran dari U1 ( Mikrokontroler Atmega 16 ) pin 23 (PC1 / SDA) yang menjadi masukan dari U2a dan U2b pin 3 (CLK) IC 4094.
4. Tp4 untuk mengukur keluaran dari U1 ( Mikrokontroler Atmega 16 ) pin 24 (PC2 / TCK) yang akan menjadi masukan dari U2a dan U2b pin 1 (STB) IC 4094..
5. Tp5 untuk mengukur keluaran dari U1 ( Mikrokontroler Atmega 16 ) pin 26 (PC4 / TD0) yang menjadi masukan dari U4 sebagai poto coupler.
6. Tp6 untuk mengukur keluaran dari U1 ( Mikrokontroler Atmega 16 ) pin 27 (PC5 / TD1) untuk melihat kondisi tegangan pada buzzer.
4.1.4. Penyajian Data Pengukuran
Tabel IV.1. pengukuran menggunakan Multimeter pada range DCV:
Temperatur
℃
Titik Pengukuran ke volt Output Display
TP1 TP2 TP3 TP4 TP5 TP6
32℃ 315 mV 0 0 5 V 5 V 5V 32℃
35℃ 336 mV 1,18mV 1,18mV 5 V 5 V 0 35℃
36℃ 377 mV 1,18mV 1,18mV 5 V 5 V 0 36℃
37℃ 380 mV 1,18mV 1,18mV 5 V 5 V 0 37℃
40℃ 400 mV 0 0 5 V 5 V 5V 40℃
Tabel IV.2. pengukuran suhu 32℃ menggunakan alat ukur Oscilloscope:
Temperatur Titik
Pengukuran
Vpp dan Frekuensi (Hz) Osiloscope
32℃ TP1
TP2
TP3
44
TP4
TP5
TP6
Tabel IV.3. pengukuran suhu 35℃ menggunakan alat ukur Oscilloscope:
Temperatur Titik
Pengukuran
Vpp dan Frekuensi (Hz) Osiloscope
35℃ TP1
TP2
TP3
46
TP4
TP5
TP6
Tabel IV.4. pengukuran suhu 36℃ menggunakan alat ukur Oscilloscope:
Teperature Titik
Pengukuran
Vpp dan Frekuensi (Hz) Osiloscope
36℃ TP1
TP2
TP3
48
TP4
TP5
TP6
Tabel IV.5. pengukuran suhu 37℃ menggunakan alat ukur Oscilloscope:
Teperature Titik
Pengukuran
Vpp dan Frekuensi (Hz) Osiloscope
37℃ TP1
TP2
TP3
50
TP4
TP5
TP6
Tabel IV.6. pengukuran suhu 40℃ menggunakan alat ukur Oscilloscope:
Teperature Titik
Pengukuran
Vpp dan Frekuensi (Hz) Osiloscope
40℃ TP1
TP2
52
TP3
TP4
TP5
