PERANCANGAN PERANGKAT LUNAK KONTROL MAMMOGRAFI MENGGUNAKAN LAB VIEW
DESIGN OF MAMMOGRAPHY CONTROL SOFTWARE USING LAB VIEW
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Guna Memperoleh Gelar Ahli Madya (A.Md) Program Studi D3 Teknologi Elektromedis
Fakultas Vokasi Universitas Sanata Dharma
Disusun Oleh :
Olivia Kameubun (181313040)
PROGRAM STUDI DIII TEKNOLOGI ELEKTROMEDIS FAKULTAS VOKASI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA TAHUN 2021
i
LEMBAR PERSETUJUAN TUGAS AKHIR
“PERANCANGAN PERANGKAT LUNAK KONTROL MAMMOGRAFI MENGGUNAKAN LAB VIEW”
Disusun oleh :
Olivia Kameubun 181313040
Telah disetujui pada tanggal 11 Juli 2021
Oleh :
Pembimbing,
Agatha Mahardika Anugrayuning Jiwatami, S.Si.,M.Sc
ii
iii
LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
Yang bertanda tangan dibawah ini :
Nama Lengkap : Olivia Kameubun
Tempat/Tanggal Lahir : Tual, 10 April 2000
Asal Sekolah/Universitas(Fakultas) : Fakultas Vokasi Universitas Sanata Dharma Dengan ini menyatakan bahwa karya dengan judul “Perancangan Perangkat Lunak Kontrol Mammografi menggunakan Lab View” belum pernah dipublikasikan dan tidak memuat karya orang lain terkecuali dibagian daftar Pustaka selayaknya karya ilmiah.
Manokwari, 14 Februari 2022 Yang menyatakan,
Olivia Kameubun NIM : 181313040
iv
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan dibawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :
Nama : Olivia Kameubun
Nomor Mahasiswa : 181313040
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :
Perancangan Perangkat Lunak Kontrol Mammografi menggunakan LabVIEW Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, me-ngalihkan dalam bentuka media lain, mengelolahnya dalam bentuk data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royaliti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.
Atas kemajuan teknologi informasi, saya tidak keberatan jika nama, tanda tangan, gambar atau image yang ada di dalam karya ilmiah saya terindeks oleh mesin pencari (search engine) misalnya google.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.
Dibuat di Manokwari
Pada tanggal : 14 Februari 2022 Yang menyatakan
(Olivia Kameubun)
v ABSTRACT
Cancer is one of the deadly diseases that continues to grow to this day. One of these deadly types of cancer is breast cancer. Based on data from KEMENSKES RI 2019, the number of breast cancer cases amounted to 42.1 per 100 thousand population with an average of 17 deaths per 100 thousand residents. Therefore, it is very important to carry out prevention and appropriate screening methods so that they can be detected
immediately so as to take further medical measures. One way is to use mammography screening tools. The study aims to design a tool that can be used in breast cancer screening methods, namely mammography using LabVIEW-based system controls. By using a LabVIEW-based control system which is then designed into an application so that mammography tools can be operated with a PC or laptop. Based on the results of planning, manufacturing, and testing conducted and supported by existing theories, it can be concluded that mammography tools with control systems using LabVIEW can function in accordance with expectations and can continue to be developed better.
Keywords : Mammography, Breast Cancer, LabVIEW
vi ABSTRAK
Kanker merupakan salah satu penyakit mematikan yang terus berkembang hingga saat ini. salah satu jenis kanker yang mematikan tersebut adalah kanker payudara.
Berdasarkan data Kemenkes RI 2019, angka kasus kanker payudara sebesar 42,1 per 100 ribu penduduk dengan rata kematian 17 per 100 ribu penduduk. Oleh karena itu sangat penting untuk melakukan pencegahan maupun metode screening yang tepat agar dapat segera terdeteksi sehingga melakukan tindakan medis lebih lanjut. Salah satu caranya adalah dengan mengunakan alat screening mammografi. Penelitian ini bertujuan untuk mendesain alat yang dapat digunakan dalam metode screening kanker payudara, yaitu mammografi dengan menggunakan kontrol sistem berbasis LabVIEW. Dengan menggunakan sistem kontrol berbasis LabVIEW yang kemudian dirancang menjadi sebuah aplikasi sehingga alat mammografi dapat dioperasikan dengan PC maupun laptop.
Berdasarkan hasil perencanaan, pembuatan, serta pengujian yang dilakukan serta didukung oleh teori yang ada, maka dapat disimpulkan bahwa alat mammografi dengan sistem kontrol menggunakan LabVIEW dapat berfungsi sesuai dengan harapan dan dapat terus dikembangkan lebih baik lagi.
Kata kunci : Mammografi, Kanker Payudara, LabVIEW
vii DAFTAR ISI
LEMBAR PERSETUJUAN TUGAS AKHIR ... i
HALAMAN PENGESAHAN TUGAS AKHIR………ii
LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... iii
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ... iv
DAFTAR GAMBAR ... x
DAFTAR TABEL ... xiii
BAB I ... 1
PENDAHULUAN ... 1
BAB II ... 4
LANDASAN TEORI ... 4
viii
2.7.1 Arduino Uno ... 13
2.7.2 Relay ... 14
2.7.3 Pneumatik ... 16
2.7.4 Solenoid ... 16
2.7.5 Limit Switch ... 17
2.7.6 Kapasitor MKP ... 18
2.7.7 Optocoupler PC817 ... 18
2.7.8 Transistor NPN 2N3904 ... 19
2.7.9 Resistor ... 20
2.7.10 Dioda ... 21
2.7.11 LED ... 22
BAB III ... 24
PERANCANGAN ... 24
3.3.1 Perancangan Main Board Control ... 26
3.3.2 Perancangan Program ... 28
3.3.3 Perancangan Tampilan GUI (Graphical User Interface) ... 30
3.4.1 Rangkain Driver Kontrol Pneumatik ... 33
3.4.2 Rangkain Driver Kontrol Solenoid ... 34
3.4.3 Rangkaian Driver Kontrol X-Ray ... 35
BAB IV ... 40
ix
IMPLEMENTASI DAN PEMBAHASAN ... 40
4.1.1 Implementasi Tampilan GUI ... 40
4.2.1 Koneksi rangkaian ... 49
4.3.1 Sistem Rotasi ... 54
4.3.2 Sistem Naik Turun ... 55
4.3.3 Bagian C ... 56
4.3.4 Penekan Obyek (Compression Paddle) ... 56
BAB V ... 65
PENUTUP ... 65
DAFTAR PUSTAKA ... 66
LAMPIRAN ... 67
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Spektrum Gelombang Elektromagnetik (Bushberg dkk, 2002) ... 4
Gambar 2.2 Skema tabung sinar-X (Bushberg dkk, 2002)... 5
Gambar 2.3 Prinsip radiografi konvensional (Quinn dan Sigl, 1980) ... 6
Gambar 2.4 Prinsip Kerja Radiografi Digital (Widhi, 2020) ... 7
Gambar 2.5 Rangkaian Driver Relay (Ikram dkk, 2018) ... 7
Gambar 2.6 Proses Penyinaran Sinar X pada Radiografi Digital (Susilo dkk, 2014) ... 8
Gambar 2.7 Tampilan Front Panel pada LabVIEW. ... 10
Gambar 2.8 Tampilan Blok Diagram pada LabVIEW. ... 11
Gambar 2.9 Tampilan Control pallete dan function pallete pada LabVIEW. ... 11
Gambar 2.10 Arduino Uno ATMega328 ... 13
Gambar 2.11 Relay OMRON MY2N (Bernadita,Josepha. 2019) ... 14
Gambar 2.12 Relay OMRON MY2N (Bernadita,Josepha. 2019) ... 15
Gambar 2.13 Relay SONGLE SRD-12VDC ... 15
Gambar 2.14 Pneumatik LINAK ... 16
Gambar 2.15 Solenoid ... 16
Gambar 2.16 Limit Switch ... 17
Gambar 2.17 Kapasitor MKP ... 18
Gambar 2.18 Optocouple PC817 ... 19
Gambar 2.19 Transistor NPN 2N3904 ... 20
Gambar 2.20 Bentuk Resistor ... 20
Gambar 2.21 Dioda ……….21
Gambar 2.22 Bentuk dan simbol LED ……….22
Gambar 3.1 Blok Diagram Mammografi ... 25
Gambar 3.2 Perancangan Skematik Main Board... 26
xi
Gambar 3.3 Perancangan Skematik dan Ares Main Board ... 27
Gambar 3.4 Diagram Alir Program ... 30
Gambar 3.5 Diagram Alir Tampilan GUI pada software Labview ... 31
Gambar 3.6 Diagram Alir Tampilan GUI pada software LabVIEW ... 32
Gambar 3.7 Skematik dan Ares Rangkaian Driver Kontrol Pneumatik ... 34
Gambar 3.8 Skematik dan Ares Rangkaian Driver Kontrol Solenoid ... 35
Gambar 3.9 Skematik dan Ares Rangkaian Driver Kontrol X-Ray ... 36
Gambar 3.10 Desain Rangka Mekanik ... 37
Gambar 3.11 Sketsa Desain Mekanik ... 38
Gambar 4.1 Tampilan GUI ... 41
Gambar 4.2 Tab System Setup ... 42
Gambar 4.3 Tab System Control ... 42
Gambar 4.4 Tab Correction ... 43
Gambar 4.5 Layout Main Board ... 44
Gambar 4.6 Layout Pneumatik ... 45
Gambar 4.7 Layout Solenoid ... 45
Gambar 4.9 Pelarutan PCB ... 46
Gambar 4.10 Pemotongan PCB ... 47
Gambar 4.11 Pemasangan komponen pada PCB ... 48
Gambar 4.12 Rangkaian-Rangkaian Driver Kontrol pada Main Board ... 49
Gambar 4.13 Rangkaian Driver Kontrol X-Ray ... 50
Gambar 4.14 Rangkain Driver Kontrol Pneumatik ... 51
Gambar 4.15 Rangkaian Driver Kontrol Pneumatik ... 52
Gambar 4.16 Limit Switch ... 52
Gambar 4.18 Bearing ... 54
xii
Gambar 4. 19 Sistem rotasi yang menempel pada sistem naik turun ... 54
Gambar 4.21 Box dan Rel ... 55
Gambar 4.22 Bagian C ... 56
Gambar 4.23 Linear Bearing ... 57
Gambar 4. 24 Penekan Obyek (Compression Obyek) ... 57
Gambar 4.25 Percobaan 1 ... 61
Gambar 4.26 Percobaan 2 ... 62
Gambar 4.27 Percobaan 3 ... 62
Gambar 4.28 Percobaan 4 ... 63
Gambar 4.29 Percobaan 4 ... 63
Gambar 4.30 Posisi Kemiringan C 30° ke kiri dan 30° ke kanan ... 64
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Ukuran Rangka ... 38
1 BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang
Dewasa ini perkembangan teknologi terjadi begitu cepat, penemuan-penemuan baru banyak dihadirkan dengan menggunakan teknologi canggih. Teknologi canggih tersebut digunakan diberbagai bidang tak terkecuali di bidang kesehatan. Seiring dengan penemuan-penemuan teknologi yang ada, penemuan jenis-jenis penyakit baru pun kian meningkat maka dirangcanglah peralatan-peralatan medis berteknologi tinggi yang sesuai dengan kebutuhan dalam bidang kesehatan baik untuk diagnosis maupun pengobatan dengan tujuan mendeteksi dan mengobati berbagai jenis penyakit.
Salah satu penyakit mematikan yang kian menjadi momok untuk masyarakat luas adalah penyakit kanker. Kanker merupakan salah satu penyakit dengan resiko penyebab kematian terbesar. Salah satu penyakit yang sedang marak dewasa ini adalah penyakit kanker karena penyakit ini adalah salah satu penyebab kematian terbesar di dunia. Kanker sendiri memiliki berbagai jenis diantara kanker payudara yang menyerang wanita maupun pria. Berdasarkan data Globocan, International Agency for Reasearch on Cancer (IARC) 2002, kanker payudara menempati urutan pertama dari seluruh kanker dengan penemuan kasus baru 23 persen dan jumlah kematian 12,7 persen per tahun dari seluruh penyakit kanker.
Salah satu cara untuk mendeteksi kanker tersebut dengan citra mamografi menggunakan radiasi sinar X dengan dosis rendah. Tujuan dari mamografi adalah untuk mendeteksi adanya benjolan pada payudara yang menjadi penyebab kanker. Citra hasil mamografi dapat memperlihatkan jaringan atau sel yang dicurigai kanker. Dengan adanya alat mammografi ini menjadi senjata yang efektif untuk screening kanker payudara.
Namun disayangkan, sebagaimana alat-alat radiografi lainnya yang tidak semua tempat pelayanan kesehatan memiliki mammografi, padahal alangkah baiknya jika paling tidak sebuah mammografi dimiliki di setiap tempat pelayanan kesehatan yang seperti puskesmas yang mudah di jangkau oleh masyarakat sejalan dengan kebutuhan untuk membantu diagnosa.
Oleh karena itu, PT Madeena yang merupakan perusahaan yang bergerak dibidang industri peralatan sinar x berdasarkan pengetahuan dan ilmu yang diperoleh dari kampus,
2
serta melalui kerja sama dengan perusahaan yang juga memiliki tujuan yang sama, maka kami memutuskan membuat alat mammografi sebagai Tugas Akhir kami.
Rumusan Masalah
Permasalahan yang dibahas dalam tugas akhir ini;
1. Bagaimana mengintegrasikan sistem kontrol pneumatik, solenoid, dan X-Ray untuk membentuk sistem mammografi?
2. Bagaimana cara membuat sistem kontrol pneumatik untuk mengatur gerak naik turun pneumatik menggunakan LabVIEW?
3. Bagaimanan membuat sistem kontrol X-Ray dan menampilkan citra hasil sinar X mammografi pada LabVIEW?
Tujuan
Adapun tujuan dari tugas akhir ini;
1. Mengintegrasikan sistem kontrol pneumatik, solenoid, dan X-Ray.
2. Membuat sistem kontrol pneumatik menggunakan Lab View.
3. Membuat sistem ON/OFF, Expose X-Ray dan menampilkan citra hasil sinar X menggunakan LabVIEW.
Manfaat
Manfaat yang diharapkan dari tugas akhir ini adalah;
1. Bagi Universitas Sanata Dharma
a. Mammografi bisa menjadi bahan pembelajaran tentang radiologi bagi mahasiswa dalam perkuliahan
b. Menjadi tolak ukur sejauh mana ilmu yang di dapat selama masa kuliah.
2. Bagi Mahasiswa
a. Menjadi sarana dalam mengimplementasikan ilmu yang diperoleh selama perkuliahan
b. Menambah pengetahuan yang belum didapat selama kuliah.
3
c. Menjadi sarana untuk mengasah soft skill dan hard skill serta berfikir secara kristis dalam menyelesaikan permasalahan yang ada.
3. Bagi PT. Madeena
a. Menjadi dasar untuk pengembangan selanjutnya jika bertujuan direalisasikan untuk dipasarkan.
b. Menjadi contoh hasil karya mahasiswa dari bimbingan PT.Madeena.
4 BAB II LANDASAN TEORI
Bab II berisi teori-teori yang digunakan dalam tugas akhir ini. Teori yang digunakan yaitu teori tentang sinar x, radiologi, mammografi, dan lain sebagainya yang mana perlu untuk diketahui sebagai landasan teori tugas akhir ini.
2.1 Sinar X
Sinar-X ialah salah satu gelombang elektromagnetik yang memiliki energi diantara spektrum sinar ultraviolet dan sinar gamma. Sinar-X memiliki energi dengan rentang 1- 100 keV dan radiasi elektromagnetik dalam selang panjang gelombang 0,01 hingga 10 nm (Krane, 1992; Beiser, 1992). Sinar-X memiliki panjang gelombang rendah seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.1. yang membentuk garis lurus dan mampu menembus bahan sesuai dengan panjang gelombangnya serta kepadatan maupun ketebalan bahan.
Sinar-X dapat membentuk bayangan pada film dan beberapa bahan berpendar.
Gambar 2.1 Spektrum Gelombang Elektromagnetik (Bushberg dkk, 2002) Sinar-X diproduksi dengan menggunakan pembangkit sinar-X berupa tabung hampa udara yang memiliki dua buah elektroda di dalamnya. Pembangkit sinar-X
mampu menghasilkan hanya 1% sinar-X dan sisanya berupa panas. Dibutuhkan pendingin pada pembangkit sinar-X berupa aliran fluida. Dua buah elektroda berupa katoda bermuatan negatif sebagai sumber elektron dan anoda bermuatan positif sebagai target. Sumber tegangan digunakan untuk memindahkan elektron
dari katoda menuju anoda (Bushberg dkk, 2002).
5
Gambar 2.2 Skema tabung sinar-X (Bushberg dkk, 2002).
Gambar 2.2. merupakan skema tabung sinar-X berupa filamen dialari arus dan logam katoda yang dipanaskan. Jika suhu katoda cukup tinggi maka elektron-elektron mempunyai energi kinetik akan melewati energi ikatnya di permukaan katoda dan kemudian terlepas. Kemudian elektron yang terlepas akan dipercepat menuju anoda.
Adanya beda potensial (𝑉) yang cukup tinggi yang dipasang anatara katoda dan anoda menyebabkan elektron memperoleh energi kinetik yang berasal dari perubahan energi potensialnya (Bushberg dkk, 2002). Elektron yang bergerak dengan kecepatan tinggi akan menumbuk anoda yang berasal dari logam berat. Elektron yang bergerak tersebut dengan kecepatan tinggi tiba-tiba diperlambat agar berhenti. Proses perlambatan elektron akan melepaskan energinya dalam bentuk gelombang elektromagnetik yang disebut sinar-X bremsstrahlung dengan spektrum kontinu. Pada peristiwa tumbukan elektron dan anoda terdapat sebagian energi elektron berubah menjadi panas.
𝑒𝑉=ℎ𝑓+𝑄 (3.1)
dimana pada persamaan (3.1) frekuensi (f) diubah menjadi 𝑐𝜆, maka 𝑒𝑉=ℎc
λ +𝑄
𝜆𝑚𝑖𝑛 = ℎ𝑐
𝑒𝑉 (3.2)
6
Persamaan (3.2) menyatakan energi panas 𝑄 yang timbul dapat divariasi secara kontinu dari 0 sampai maksimum sama dengan 𝑒𝑉, akibatnya panjang gelombang sinar- X yang dihasilkan juga bervariasi secara kontinu dari minimum sampai tak hingga.
Panjang gelombang minimum diperoleh jika seluruh energi kinetik diubah menjadi energi foton dan tidak terjadi perubahan energi menjadi panas.
2.2 Mammografi
Mammografi merupakan pemeriksaan radiologis khusus menggunakan sinar X dengan dosis yang rendah umumnya berkisar 0,7 mSv untuk mengidentifikasi adanya kanker pada jaringan payudara. Pada prinsipnya cara kerja mammografi sama dengan alat radiologi konvensional pada umumnya namun yang membedakan dosisnya lebih rendah.
Pencitraan tersebut bertujuan untuk mendeteksi kelainan pada payudara seperti kanker payudara, tumor jinak payudara, kista payudara, atau penumpukan kalsium (kalsifikasi) di jaringan payudara. Mammografi merupakan pemeriksaan paling utama untuk melakukan deteksi adanya tumor atau kanker payudara pada stadium awal.
Pada mammografi konvensional masih menggunakan film sebagai media untuk hasil pencitraan. Namun, seiring berjalannya waktu film kemudian diganti dengan menggunakan bantuan dari komputer mengikuti perkembangan teknologi yang sering disebur radiografi digital. Dengan sistem radiografi digital ini memudahkan operator/user dalam pengolahan hasil citra yang sebelumnya ketika masih menggunakan film membutuhkan kamar gelap serta cairan kimia pada proses pengolahannya sehingga memakan waktu yang cukup banyak. Prinsip kerja radiografi konvensional dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar 2.3 Prinsip radiografi konvensional (Quinn dan Sigl, 1980)
Radiasi sinar-X yang ditangkap oleh film hasilnya tidak bisa terlihat langsung, sehingga film akan diproses terlebih dahulu seperti yang telah dijelaskan sebelumnya.
7
Berbeda dengan sistem radiografi digital dapat menghasilkan kualitas citra yang tinggi dan pengolahannya pun tidak memakan waktu yang terlalu banyak bila dibandingkan dengan radiografi konvensional. Berikut ini adalah gambar prinsip kerja radiografi digital:
Gambar 2.4 Prinsip Kerja Radiografi Digital (Widhi, 2020)
Secara sederhana prinsip kerja radiografi digital yaitu ketika sinar x ditembakan pada obyek maka akan ditangkap oleh layar flouroscence yang kemudian menjadi cahaya tampak. Cahaya tampak tersebut ditangkap oleh kamera CMOS dan kemudian hasilnya ditampilkan pada perangkat komputer.
2.3 Rangkaian Driver Kontrol
Rangkaian driver relay ini menggunakan metode rangkaian terisolasi melalui perangkat optocoupler untuk menggerakkan sebuah relay dari port output mikrokontroler.
Optocoupler adalah komponen yang terbuat dari bahan semikonduktor dan terdiri dari kombinasi LED (Light Emitting Diode) yang memancarkan cahaya inframerah dan Phototransistor. Prinsip kerja phototransistor sama dengan transistor bipolar biasa, yang membedakan adalah terminal basis (base) phototransistor merupakan penerima yang peka terhadap cahaya.
Gambar 2.5 Rangkaian Driver Relay (Ikram dkk, 2018)
8
Gambar 2.5 menunjukkan rangkaian driver relay dengan optocoupler dan switching transistor NPN. Rangkaian ini akan aktif ketika mikrokontroler memberikan signal “low”, maka LED inframerah dalam optocoupler mendapat ground sehingga arus dapat diteruskan dan mengaktifkan inframerah dalam optocoupler, basis yang berupa phototransistor akan ter-trigger oleh inframerah yang menyebabkan arus dari Vcc akan diteruskan ke transistor Q1 yang berfungsi sebagai switch-on dan lilitan relay mendapat tegangan, kemudian pada saat electromagnet muncul karena diberikannya sumber tegangan pada lilitan, maka terdapat medan magnet yang menarik armature.
2.4 Detektor
Detektor adalah suatu perangkat yang digunakan untuk menangkap atau mendeteksi hasil citra sinar x. Detektor ini terdiri dari dua perangkat yang saling berhubugan yaitu layar fluorescence dan kamera. Layar fluorescence atau biasa juga disebut dengan Intensifying Screen ini digunakan untuk mengubah sinar-X menjadi cahaya tampak.
Cahaya tampak pada layar fluoroscence kemudian ditangkap kamera CMOS. CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) merupakan sensor pada kamera DSRL yang dikembangkan sebelumnya menggunakan sensor CCD. Pada sensor CMOS terdapat beberapa transistor dalam setiap piksel yang digunakan untuk memperkuat dan memindahkan elektron menjadi sinyal listrik melalui kabel. Hasil sinyal listrik tersebut kemudian diubah menjadi data digital dengan menggunakan perangkat komputer sehingga citra digital dapat ditampilkan pada monitor. Berikut ini gambar proses penyinaran radiografi digital yang menggunakan detektor :
Gambar 2.6 Proses Penyinaran Sinar X pada Radiografi Digital (Susilo dkk, 2014) Prinsipnya ketika sinar-X memapari obyek (tubuh/phantom) yang diarahkan oleh colimator sehingga muncul gambaran pada Intensifying Screen karena intensitas sinar-X
9
yang mengenai Intensifying Screen tersebut tidak homogen. Maka Intensifying Screen kemudian mengubah sinar-X menjadi cahaya tampak, sehingga gamparan pada Intensifying Screen bisa dipotret oleh kamera digital. Kaca timbal (Pb) membendung terpaan sinar-X terhadap kamera, dan meneruskan sinar tampak, sehingga gambaran yang berupa pendaran pada Intensifying Screen bisa dipotret dengan aman. Kamera digital kemudian menangkap gambar yang terbentuk pada Intensifying Screen. Untuk itu perlu kamera khusus yang bisa memotret dalam keremangan dan resolusi tinggi. Kamera yang memenuhi persyaratan itu adalah kamera DSLR, sehingga kamera detektor yang pada umumnya digunakan dalam radiografi digital adalah kamera DSRL dengan sensor CMOS.
2.5 LabVIEW
National Instrument LabVIEW adalah sebuah graphical programming environment terbuka yang ditetapkan oleh standar industri untuk aplikasi pengujian pengukuran dan otomasi. Sebuah perkembangan pada permrograman grafik dimana teknisi dapat menggunakannya untuk mendisain suatu sistem menyerupai bentuk sistem aslinya, dapat melakukan pengamatan dengan hasil yang maksimal dan dapat mengontrol suatu aplikasi.
LabVIEW adalah suatu bahasa pemrograman yang menggunakan berbagai macam ikon yang merepresentasikan suatu instruksi. Jika bahasa pemrograman text based mengeksekusi instruksi sesuai dengan urutan yang ditulis, LabVIEW menggunakan metode data flow programming dimana alur data melalui berbagai ikon akan menentukan urutan eksekusi dari setiap instruksi. Dalam LabVIEW, Virtual Instrument (VI) adalah program yang menyerupai instrumen yang sesungguhnya. Karena fleksibilitasnya sifat yang modular, dan kemudian programmnya. Program labVIEW dikenal dengan sebutan Vi atau Virtual instruments karena penampilan dan operasinya dapat meniru sebuah instrument. LabVIEW juga membantu teknisi untuk semakin mudah dalam mengaplikasikan sistem dengan cara penggabungan Personal Computer (PC) pada aplikasi mereka dengan bantuan perlengkapan Human Machine Interface (HMI).
Pada LabVIEW, user pertama-tama membuat user interface atau front panel dengan menggunakan control dan indikator, yang dimaksud dengan kontrol adalah knobs, push buttons, dials dan peralatan input lainnya sedangkan yang dimaksud dengan indikator adalah graphs, LEDs dan peralatan display lainnya. Setelah menyusun user interface, lalu
10
user menyusun blok diagram yang berisi kode-kode VIs untuk mengontrol front panel.
Secara umum software LabVIEW terdiri dari tiga komponen utama, yaitu : 1) Front Panel
Front Panel adalah desain antarmuka yang dapat digunakan untuk memberi masukan atau sebagai keluaran. Sebagai contoh numeric control adalah sebuah kontrol yang dapat memberi masukan berupa angka atau image display yang dapat menampilkan gambar. Front panel merupakan interface antara pengguna user dengan program.
Gambar 2.7 Tampilan Front Panel pada LabVIEW.
11 2) Blok Diagram
Blok diagram adalah bagian window yang berlatar belakang putih berisi source code yang dibuat dan berfungsi sebagai instruksi untuk front panel. Tampilan dari blok diagram dapat lihat pada Gambar 2.7.
Gambar 2.8 Tampilan Blok Diagram pada LabVIEW.
3) Control Pallete
Control Pallete merupakan kumpulan ikon yang memiliki suatu kontrol yang ada pada front panel, berbagai kontrol dan indikator yang dapat dilihat oleh user seperti kontrol numeric, string dan lain-lain. Sedangkan function pallete merupakan kumpulan ikon yang memiliki suatu fungsi pada diagram block seperti structure, array, comparison, data communication dan lain-lain.
Gambar 2.9 Tampilan Control pallete dan function pallete pada LabVIEW.
12
Pada control pallete juga terdapat tombol search yang dapat digunakan untuk mencari icon control yang belum diketahui keberadaannya. Caranya dengan mengeklik tombol search tersebut dan menuliskan nama icon yang dicari. Kemudian klik double pada nama ikon yang dicari, maka akan diketahui letak ikon yang dimaksud.
2.6 Prinsip Ergonomi
Ergonomi yaitu ilmu yang penerapanya berusaha untuk menyerasikan antara pekerjaan dan lingkungan terhadap orang atau sebaliknya dengan tujuan tercapainya produktivitas dan efisiensi yang setinggi-tingginya melalui pemanfaatan faktor manusia seoptimal-optimalnya (Suma’mur, 1989). Ergonomi adalah komponen kegiatan dalam ruang lingkup hiperkes yang antara lain meliputi penyerasian pekerjaan terhadap tenaga kerja secara timbal balik untuk efisiensi dan kenyamanan kerja.
Ergonomi berasal dari Bahasa Yunani, yaitu ergon dan nomos. Ergon memiliki arti kerja dan nomos memiliki arti hukum; jadi pengertian Ergonomik itu sendiri secara garis besar adalah “Studi tentang manusia untuk menciptakan sistem kerja yang lebih sehat, aman dan nyaman” (Arif, 2009).
Pusat dari ergonomi adalah manusia. Konsep ergonomi adalah berdasarkan kesadaran, keterbatasan kemampuan, dan kapabilitas manusia. Sehingga dalam usaha untuk mencegah cidera, meningkatkan produktivitas, efisiensi dan kenyamanan dibutuhkan penyerasian antara lingkungan kerja, pekerjaan dan manusia yang terlibat dengan pekerjaan tersebut.
Tujuan penerapan ergonomi adalah untuk peningkatan kualitas kehidupan yang lebih baik. Dengan penerapan ergonomi ini, maka akan tercipta lingkungan kerja aman, sehat dan nyaman sehingga kerja menjadi lebih produktif dan efisien serta adanya jaminan kualitas kerja (Tim Ergoinstitute, 2008). Definisi ergonomi juga dapat dilakukan dengan cara menjabarkannya dalam fokus, tujuan dan pendekatan mengenai ergonomi (Mc Coinick 1993) dimana dalam penjelasannya disebutkan sebagai berikut:
a) Secara fokus
Ergonomi menfokuskan diri pada manusia dan interaksinya dengan produk, peralatan, fasilitas, prosedur dan lingkungan dimana sehari-hari manusia hidup dan bekerja.
b) Secara tujuan
13
Tujuan ergonomi ada dua hal, yaitu peningkatan efektifitas dan efisiensi kerja serta peningkatan nilai-nilai kemanusiaan, seperti peningkatan keselamatan kerja, pengurangan rasa lelah dan sebagainya.
c) Secara pendekatan
Pendekatan ergonomi adalah aplikasi informasi mengenai keterbatasan- keterbatasan manusia, kemampuan, karakteristik tingkah laku dan motivasi untuk merancang prosedur dan lingkungan tempat aktivitas manusia tersebut sehari-hari.
Berdasarkan ketiga pendekatan tersebut diatas, definisi ergonomi dapat terangkumkan dalam definisi yang dikemukakan Chapanis (1985), yaitu ergonomi adalah ilmu untuk menggali dan mengaplikasikan informasi-informasi mengenai perilaku manusia, kemampuan, keterbatasan dan karakteristik manusia lainnya untuk merancang peralatan, mesin, sistem, pekerjaan dan lingkungan untuk meningkatkan produktivitas, keselamatan, kenyamanan dan efektifitas pekerjaan manusia.
2.7 Teori Dasar Komponen 2.7.1 Arduino Uno
Sumber : https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardUnoSMD Gambar 2.10 Arduino Uno ATMega328
Arduino Uno adalah sebuah board mikrokontroller yang didasarkan pada ATMega328. Arduino Uno memiliki 14 pin input/output (6 diantaranya dapat digunakan sebagai output PWM), 6 pin input analog, sebuah osilator kristal 16MHz, sebuah
14
konektor USB, sebuah power jack, dan sebuah tombol reset. Arduino memuat semua yang dibutuhkan untuk menunjang mikrokontroler, mudah menghubungkannya ke sebuah komputer dengan menggunakan kabel USB atau mensuplainya dengan adaptor AC ke DC, atau menggunakan baterai untuk memulainya.
2.7.2 Relay
Relay adalah komponen elektronika berupa saklar yang digerakkan oleh arus listrik. Pada prinsipnya relay merupakan suatu tuas saklar dengan lilitan kayar pada batang besi didekatnya. Apabila batang besi tersebut dialiri arus litrik, maka tuas akan tertarik dan kontak saklar akan menutuo karena adanya gaya magnet pada besi.
Gambar 2.11 Relay OMRON MY2N (Bernadita,Josepha. 2019)
Pada saat arus listrik terhenti, gaya magnet akan hilang dan saklar akan kembali ke posisi semula [4]. Relay yang digunakan dalam simulator pesawat sinar x ini adalah;
1. Relay OMRON MY2N
Relay ini memiliki 8 kaki dengan 2 kontak Normally Open (NO) dan Normally Close (NC), dan 2 pin untuk kumparan atau koil dengan konfigurasi kaki sebagai berikut;
15
Gambar 2.12 Relay OMRON MY2N (Bernadita,Josepha. 2019) Relay MY2N dapat menggunakan sumber tegangan AC 12V, 24V, 100/110V, 110/120V, 200/220V, maupun 220/240V. Sedangkan pada tegangan DC, kumparan (koil) relay ini bekerja pada tegangan 12V, 24V, 48V, hingga 100/110V [5]. Pada Mammografi ini menggunakan relay MY2N sebagai driver ON/OFF dan Expose Sinar X.
2. Relay SONGLE SRD-12VDC
Sumber : SRD-12VDC-SL-A Datasheet.
Gambar 2.13 Relay SONGLE SRD-12VDC
16 2.7.3 Pneumatik
Pneumatik berasal dari kata dasar “pneu” yang berarti udara tekan, dan “matik”
yang berarti ilmu atau hal-hal yang mempelejari/berhubungan dengan sesuatu. Sehingga secara bahasa, pengertian pneumatic adalah suatu ilmu yang berhubungan dengan udara bertekanan. Pneumatik adalah sebuah sistem penggerak yang memanfaatkan tekanan udara sebagai tenaga penggeraknya.
Gambar 2.14 Pneumatik LINAK
Jadi, secara sederhana pneumatic adalah tekanan udara yang dinaikkan oleh kompresor udara, sehingga mampu menggerakkan alat-alat industri. Tekanan udara tersebut akan menggerakkan sebuah cylinder kerja, dimana cylinder kerja yang nantinya akan mengubah tenaga/tekanan udara tersebut menjadi tenaga mekanik (gerakan maju mundur pada cyilinder).
2.7.4 Solenoid
Gambar 2.15 Solenoid
17
Solenoid ini berfungsi sebagai aktuator. Prinsip dari solenoid sendiri akan bekerja sebagai pengunci dan akan aktif ketika diberikan tegangan. Didalam solenoid terdapat kawat yang melingkar pada inti besi. Ketika arus listrik mengalir melalui kawat ini, maka terjadi medan magnet untuk menghasilkan energi yang akan menarik inti besi ke dalam.
2.7.5 Limit Switch
Limit switch (saklar pembatas) adalah saklar atau perangkat elektromekanis yang mempunyai tuas aktuator sebagai pengubah posisi kontak terminal (dari Normally Open ke Normally Close atau sebaliknya dari Normally Close ke Normally Open). Posisi 10 kontak akan berubah ketika tuas aktuator tersebut terdorong atau tertekan oleh suatu objek.
Sama halnya dengan saklar pada umumnya, limit switch juga hanya mempunyai dua kondisi, yaitu menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik. Dengan kata lain hanya mempunyai kondisi ON atau Off.
Gambar 2.16 Limit Switch
Namun sistem kerja limit switch berbeda dengan saklar pada umumnya, jika pada saklar umumnya sistem kerjanya akan diatur/ dikontrol secara manual oleh manusia (baik diputar atau ditekan). Sedangkan limit switch dibuat dengan sistem kerja yang berbeda, limit switch dibuat dengan sistem kerja yang dikontrol oleh dorongan atau tekanan (kontak fisik) dari gerakan suatu objek pada aktuator, sistem kerja ini bertujuan untuk membatasi gerakan ataupun mengendalikan suatu objek/mesin tersebut, dengan cara memutuskan atau menghubungkan aliran listrik yang melalui terminal kontaknya.
18 2.7.6 Kapasitor MKP
Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik.
Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan- muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negative terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutup negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju keujung kutub positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non- konduktif.
Gambar 2.17 Kapasitor MKP
Muatan elektrik ini "tersimpan" selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Di alam bebas, fenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya muatan- muatan positif dan negatif di awan. Kapasitor atau kondensator adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan energi listrik (muatan listrik) untuk sementara waktu tanpa melalui reaksi. Kapasitor elektrolit tersebut dari dahan dielektik oksida aluminium yang mempunyai kutup positif dan kutub negetif. Oleh karena itu pemasangan tidak boleh terbalik
2.7.7 Optocoupler PC817
Optocoupler juga dikenal dengan sebutan Opto-isolator, Photocoupler atau Optical Isolator. Optocoupler adalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai penghubung berdasarkan cahaya optik. Pada dasarnya Optocoupler terdiri dari 2 bagian
19
utama yaitu Transmitter yang berfungsi sebagai pengirim cahaya optik dan Receiver yang berfungsi sebagai pendeteksi sumber cahaya. Masing-masing bagian Optocoupler (Transmitter dan Receiver) tidak memiliki hubungan konduktif rangkaian secara langsung tetapi dibuat sedemikian rupa dalam satu kemasan komponen.
Sumber : https://www.componentsinfo.com/pc817-optocoupler-pinout-datasheet/
Gambar 2.18 Optocouple PC817
Menurut YA Nugroho (2011:7), Sensor ini banyak dipakai untuk mendeteksi jarak ataupun pergerakan suatu benda dengan cara memberikan kisi-kisi ataupun baling baling sehingga akan terdapat celah dan penghalang. Cara kerja dari sensor optocoupler adalah bila terhalang maka output akan open, dan bila tidak terhalang output akan short. Dengan cara kerja tersebut, sinar inframerah akan putus-putus dan menimbulkan pulsa-pulsa listrik. Pulsa-pulsa itu kemudian dapat diolah dan ditangkap oleh mikrokontroler.
2.7.8 Transistor NPN 2N3904
Transistor merupakan komponen dengan fungsi bermacam-macam. Komponen ini dapat berfungsi seperti layaknya keran air. Arus yang dialirkan bisa diatur secara elektronis berdasarkan kategori, ada transistor yang tergolong sebagai PNP dan ada pula yang termasuk sebagai NPN. N dan P menyatakan semikonduktor, pada PNP dua lapis semikonduktor tipe p dan satu lapis semikonduktor tipe n. Sedangkan pada NPN, dua lapis semikonduktor tipe n dan mengapit satu lapis semikonduktor tipe p.
20
Sumber : https://www.componentsinfo.com/2n3904-pinout-equivalent/
Gambar 2.19 Transistor NPN 2N3904 http://eprints.polsri.ac.id/2962/3/file%20III.pdf
2.7.9 Resistor
Resistor adalah komponen elektronika yang selalu digunakan dalam setiap rangkaian elektronika karena dia berfungsi sebagai pembatas aliran arus listrik. Resistor disingkat dengan huruf "R" (huruf R besar). Satuan Resistor adalah Ohm (Ω), yang menemukan adalah George Simon Ohm (1787-1854), seorang ahli fisika berkebangsaan Jerman. res listrik Nilai tahanan resistor dilambangkan dengan rangkaian warna yang terdapat pada badan resistor. Bentuk dan simbol resistor dapat dilihat pada gambar 2.19 dan kode warna resistor dapat dilihat pada table 2. 1.
Gambar 2.20 Bentuk Resistor
21
Sumber : www.electroschematics.com
Tabel 2.1 Gelang Warna Resistor 2.7.10 Dioda
Dioda atau diode adalah sambungan bahan p-n yang berfungsi terutama sebagai penyearah. Bahan tipe-p akan menjadi sisi anode sedangkan bahan tipe-n akan menjadi katode. Bergantung pada polaritas tegangan yang diberikan kepadanya, diode bisa berlaku sebagai sebuah saklar tertutup (apabila bagian anode mendapatkan tegangan positif sedangkan katodenya mendapatkan tegangan negatif) dan berlaku sebagi saklar terbuka (apabila bagian anode mendapatkan tegangan negatif sedangkan katode mendapatkan tegangan positif). Kondisi tersebut terjadi hanya pada diode ideal- konseptual.
Sumber : https://www.componentsinfo.com/1n4007-diode-pinout-datasheet/
Gambar 2.21 Dioda
22
Pada diode faktual (riil), perlu tegangan lebih besar dari 0,7V (untuk diode yang terbuat dari bahan silikon) pada anode terhadap katode agar diode dapat menghantarkan arus listrik. Tegangan sebesar 0,7V ini disebut sebagai tegangan halang (barrier voltage).
Diode yang terbuat dari bahan Germanium memiliki tegangan halang kira-kira 0,3V 2.7.11 LED
LED (Light Emitting Dioda) merupakan salah satu jenis dioda, sehingga hanya akan mengalirkan arus listrik satu arah saja. LED akan memancarkan cahaya apabil diberikan tegangan listrik dengan konfigurasi forward bias. Berbeda dengan dioda pada umumnya, kemampuan mengalirkan arus pada LED (Light Emitting Dioda) cukup rendah yaitu maksimal 20 mA. Apabila LED (Light Emitting Dioda) dialiri arus lebih besar dari 20 mA maka LED akan rusak, sehingga pada rangkaian LED dipasang sebuah resistor sebgai pembatas arus. Simbol dan bentuk fisik dari LED (Light Emitting Dioda) dapat dilihat pada gambar berikut.
Sumber : https://www.belajaronline.net/
Gambar 2.22 Bentuk dan Simbol LED
LED terbuat dari berbagai material setengah penghantar campuran seperti gallium arsenida fosfida (GaAsP), gallium fosfida (GaP), dan gallium aluminium arsenida (GaAsP). Karakteristiknya yaitu jika diberi panjaran maju, pertemuannya mengeluarkan cahaya dan warna cahaya bergantung pada jenis dan kadar material pertemuan. Ketandasan cahaya berbanding lurus dengan arus
23
maju yang mengalirinya. Dalam kondisi menghantar, tegangan maju pada LED merah adalah 1,6 sampai 2,2 volt, LED kuning 2,4 volt, LED hijau 2,7 volt.
Sedangkan tegangan terbaik maksimum yang dibolehkan pada LED merah adalah 3 volt, LED kuning 5 volt, dan LED hijau 5 volt.
.
24 BAB III PERANCANGAN 3.1 Deskripsi Sistem
Mammografi ini dibuat dengan tujuan sebagai alat bantu pembelajaran dalam memahami pesawat sederhana Sinar X. Sistem ini menggunakan relay sebagai driver untuk mengontrol pnumatik, solenoid, dan Sinar X. Seluruh sistem rangkaian di jalankan menggunakan Arduino yang dikontrol oleh perangkat lunak labVIEW.
Pada dasarnya pesawat sinar X ini memerlukan beberapa pergerakan secara mekanik yakni pergerakan naik turun untuk mengatur tinggi mammografi sesuai dengan pasien, dan pergerakan rotasi 30o ke kanan dan kekiri untuk keperluan pengambilan citra agar mempermudah dalam mendiagnosa pasien.
Sesuai dengan kebutuan pergerakan mekanik tersebut, alat ini menggunakan beberapa komponen mekanik sebagai aktuator. Pada sistem naik turun menggunakan pneumatic sebagai komponen utama, pneumatic dipasang dan dapat diatur tinggi rendahnya. Sebagai pembatas agar tidak melebihi jarak yang ditentukan, digunakan sensor limit switch pada batas atas dan batas bawah yang terletak di rangka alat. Pneumatik ini dikontrol dengan perangkat lunak yang dibuat menggunakan LabVIEW.
Pada bagian C, rotasi bisa di putar 30 derajat ke kanan dan 30 derajat ke kiri secara manual dengan menggunakan rangkaian solenoid tipe door lock sebagai pengunci rotasi yang bisa dikontrol oleh tombol. Selanjutnya, untuk proses ekspose dikontrol dengan menggunakan rangkaian driver yang dikontrol pada sistem perangkat lunak (LabVIEW).
Sistem perangkat lunak (LabVIEW) tersebut telah terhubung pada rangkaian relay sebagai driver. Output yang dihasilkan akan tampil pada display dan kemudian diolah oleh perangkat lunak (LabVIEW) tersebut.
Cara kerja alat ini adalah setelah alat dinyalakan, maka user dapat mengatur ketinggian alat sesuai dengan tinggi badan pasien. Ketika ketinggian alat sudah sesuai maka objek (phantom) akan diletakkan diatas bidang fluorosens dan diberi penekan agar posisi objek tepat. Setelah semuanya siap maka dilakukan penyinaran sinar X yang pertama pada posisi 0 derajat. Jika sudah selesai, selanjutnya dilakukan penyinaran sinar x yang kedua dengan mengubah posisi sinar x pada posisi 30 derajat kekanan atau
25
sebaliknya menggunakan tombol yang terletak pada alat untuk membuka kunci terlebih dahulu. Saat posisi sudah sesuai, tekan tombol penggunci lalu kemudian dilakukan penyinaran. Untuk penyinaran yang terakhir menggunakan cara yang sama dengan penyinaran kedua. Setelah selesai digunakan, kembalikan bagian C ke posisi semula yaitu pada 0 derajat lalu matikan alat sesuai dengan prosedur yang telah ditentukan.
3.2 Diagram Blok Sistem
Gambar 3.1 Blok Diagram Mammografi
Alat mendapatkan sumber daya listrik 220 VAC dari PLN. Dari sumber tersebut digunakan untuk menyalakan mini PC, pesawat sinar-X, dan adaptor 12VDC. Mini PC adalah komputer yang dirancang dalam ukuran kecil fungsinya melakukan pemrosesan.
Pemrosesan yang dimaksud yaitu kontrol mainboard melalui software dan pengolah data agar memperoleh Image output yang sesuai. Sedangkan adaptor 12VDC berfungsi sebagai sumber tegangan DC untuk main board yang berisi rangkaian driver kontrol pesawat sinar-X, kontrol pneumatik, dan kontrol solenoid.
Rangkaian driver kontrol pneumatik berfungsi untuk menggerakan pneumatik inputnya berupa tombol yang terdapat pada software. Rangkaian driver kontrol pesawat sinar-X berfungsi sebagai saklar ON/OFF serta expose sinar-X yang juga inputnya berupa tombol pada software. Ketika proses expose sinar x ditembakan pada obyek maka
26
detektor akan menangkap gambarnya dan kemudian menampilkan outputnya pada monitor yang selanjutnya dapat diolah oleh software.
3.3 Perancangan Perangkat Lunak
Perancangan perangkat lunak ini dibuat untuk mengendalikan sistem alat secara keseluruhan. Bagian ini terdiri dari perancangan main board control, perancangan program Arduino IDE, dan perancangan tampilan GUI.
3.3.1 Perancangan Main Board Control
Perancangan program kontrol main board ini dibuat untuk mengintegrasikan rangkaian-rangkaian driver kontrol yang terdapat pada alat, yaitu kontrol pneumatic, solenoid, dan X-Ray. Mengingat ketiga rangkaian tersebut sama-sama membutuhkan sumber tegangan DC 12 V maka dibuatlah main board yang nantinya menjadi supply utama tegangan 12 VDC yang terhubung pada setiap rangkaian. Selain itu, main board juga berfungsi untuk menyambungkan rangkaian-rangkaian driver kontrol dengan Arduino uno. Berikut ini adalah gambar perancangan main board:
Gambar 3.2 Perancangan Skematik Main Board
Seperti yang sudah dijelaskan diatas, pada main board ini terdapat rangakaian driver kontrol X-Ray, pneumatik, solenoid dan juga arduino uno. Ketiga rangkaian tersebut kemudian di integrasikan dengan arduino uno, yang mana rangkaian driver X- Ray terhubung pada pin digital 6 dan 8. Kemudian rangkaian driver kontrol pneumatik terhubung pada pin digital 7 dan 12. Selanjutnya rangkaian driver kontrol solenoid
27
terhubung pada pin digital 4 dan 5. Ketiga rangkaian tersebut mendapat sumber 12 VDC dari power supply 12 VDC sebagai sumber utamanya.
Gambar 3.3 Perancangan Skematik dan Ares Main Board
28 3.3.2 Perancangan Program
Perancangan program kontrol ini dibuat untuk mengendalikan main board yang didalamnya terdapat rangkaian driver kontrol pneumatik, X- ray dan solenoid.
Program kontrol dibuat menggunakan Arduino IDE yang kemudian dikomunikasikan dengan LabVIEW sebagai tampilannya. Untuk bagian awal program terdapat proses inisialisasi pin input yang akan digunakan dalam sistem, selanjutnya sistem akan membaca input lalu kemudian diproses dan output-nya ditampilkan pada serial monitor yang kemudian di komunikasikan dengan software LabVIEW.
Sehingga nanti output yang sebelumnya ditampilkan pada serial monitor kemudian ditampilkan pada LabVIEW.
29
30
Gambar 3.4 Diagram Alir Program 3.3.3 Perancangan Tampilan GUI (Graphical User Interface)
Perancangan tampilan GUI pada alat mammografi ini menggunakan LabVIEW yang mana LabVIEW sebagai sistem pengontrol pneumatik dan ON/OFF serta expose X- Ray. Selain itu, pada LabVIEW ini user dapat melihat dan mengoreksi hasil citra.
31
Gambar 3.5 Diagram Alir Tampilan GUI pada software Labview
Gambar diatas merupakan diagram alir proses perancangan GUI yang mana ketika software dinyalakan degan posisi alat juga ON maka akan muncul tampilan utama untuk memilih port kamera, port kontrol serta tempat penyimpanan hasil expose. Kemudian setelah sudah memilih port kamera, kontrol dan tempat penyimpanan selanjutnya tekan tombol live view untuk mengaktifkan kamera. Lalu user akan mengatur posisi alat sesuai dengan tinggi badan pasien (posisi duduk) dengan menekan tombol UP ON agar pneumatik bergerak ke atas dan UP OFF untuk menghentikan pergerakan pneumatik apabila sudah mencapai ketinggian yang diharapkan begitu pun sebaliknya untuk menurunkan pneumatik dapat menggunakan tombol DOWN ON dan DOWN OFF.
32
Gambar 3.6 Diagram Alir Tampilan GUI pada software LabVIEW
Kemudian, setelah posisi alat sudah sesuai dengan tinggi badan pasien maka selanjutnya akan dilakukan proses penyinaran sinar x. ketika pasien sudah siap maka user akan menekan tombol ON untuk mengaktifkan X-Ray lalu kemudian menekan tombol expose yang mana pada saat expose tersebut sinar x akan diarahkan pada obyek. Proses expose tersebut terjadi dalam waktu sekitar 0.6 sekon dan pada saat tersebut juga detektor akan menangkap hasil citra yang didapatkan. Setelah proses expose sudah terpenuhi maka user perlu mengambil gain dan dark untuk kebutuhan pengolahan citra. Untuk mengambil gain posisi alat dalam keadaan ON tanpa obyek maka ketika tombol gain ditekan akan terjadi proses expose dan hasilnya ditangkap oleh kamera detektor.
33
Kemudian untuk mengambil dark alat dalam keadaan ON tanpa obyek dan ketika tombol dark ditekan makan kamera detektor akan mengambil gambar tetapi pada proses ini tidak terjadi eksposi atau penyinaran sinar x seperti pada gain. Setelah sudah selesai melakukan proses expose kemudian gain dan dark, maka tekan tombol OFF untuk menonaktifkan X- Ray.
Proses selanjutnya ada corretion, pada bagian ini user akan memilih gambar/citra yang sudah ditangkap oleh detektor. Gambar/citra yang perlu dimasukan, yaitu hasil expose, gain, dan dark. Setelah sudah dipilih, tekan tombol corretion untuk memulai proses corretion. Lalu untuk mengoreksi hasil citra tersebut atur parameter corretion level sesuai dengan kebutuhan. Jika sudah mendapat hasil yang terbaik, maka tekan tombol save image untuk menyimpan gambar/citra.
Proses expose dan corretion tersebut dilakukan sebanyak 3 kali dengan 3 posisi berbeda, yaitu 0 derajat kemudian 30 derajat ke kanan dan 30 derajat ke kiri.
3.4 Perancangan Elektronika
Perancangan elektronika ini dibuat untuk menggerakan mekanik alat. Rangkaian elektronik yang digunakan pada alat ini terdiri dari tiga rangkaian, yaitu rangkaian driver kontrol pneumatik. rangkaian driver kontrol X-Ray dan rangkaian driver kontrol solenoid.
3.4.1 Rangkain Driver Kontrol Pneumatik
Rangkaian ini berfungsi untuk menggerakkan pneumatik yang mana pada ini tersusun oleh beberapa komponen yaitu, optocouple sebagai isolator antara arduino dan relay 12 VDC, led sebagai indikator, resistor, transistor dan relay. Berikut ini gambar rangkaian pneumatic ini adalah sebagai berikut :
34
Gambar 3.7 Skematik dan Ares Rangkaian Driver Kontrol Pneumatik 3.4.2 Rangkain Driver Kontrol Solenoid
Rangkaian ini berfungsi untuk menggerakkan solenoid dengan menggunakan tombol yang terdapat pada bagian mekanik alat. Pada prinsipnya rangkaian ini sama dengan rangkaian pneumatik hanya saja beban yang dikontrol berbeda. Berikut gambar rangkaian solenoid adalah sebagai berikut :
35
Gambar 3.8 Skematik dan Ares Rangkaian Driver Kontrol Solenoid 3.4.3 Rangkaian Driver Kontrol X-Ray
Rangkaian ini berfungsi untuk ON/OFF X-Ray dan expose sinar x yang rangkaian ini tersusun oleh beberapa komponen yaitu, optocoupler sebagai isolator antara arduino dan relay 12 VDC, led sebagai indikator, resistor, transistor dan relay. Pada prinsipnya sama seperti rangkaian sebelumnya hanya saja beban yang dikontrol berbeda. Berikut ini gambar rangkaian driver kontrol X-Ray adalah sebagai berikut :
36
Gambar 3.9 Skematik dan Ares Rangkaian Driver Kontrol X-Ray
Terkait penjelasan lebih detail dapat dilihat pada laporan Sistem Kontrol Solenoid, Pneumatik dan Expose X-Ray pada Mammografi.
3.5 Perancangan Mekanik
Perancangan mekanik ini dibuat sebagai bentuk fisik alat yang kemudian akan digerakkan dengan menggunakan rangkaian driver kontrol yang telah dirancang. Bagian mekanik ini akan di kontrol dengan menggunakan software yang juga sudah dirancang.
Sistem mekanik yang dirancang yaitu sistem linear dan sistem rotasi. Perancangan
37
mekanik ini berkaitan dengan desain dan ukuran yang dibuat sesuai kebutuhan serta memperhitungkan faktor ergonomis. Faktor ergonomis yang dimaksud, yaitu alat ini di desain dengan memperhatikan keserasian antara pekerjaan dan lingkungan terhadap orang atau sebaliknya dengan tujuan tercapainya produktivitas dan efisiensi yang sebaik- baiknya. Tujuan ergonomi ada dua hal, yaitu peningkatan efektifitas dan efisiensi kerja.
Maka faktor ergonomi ini menjadi bagian penting yang perlu diperhatikan, sehingga alat yang dibuat dapat efektif dan efisien pada penggunaannya baik terhadap lingkungan, user maupun pasien. Berikut ini adalah gambar desain mekanik :
Gambar 3.10 Desain Rangka Mekanik
Gambar 3.10 diatas merupakan desain mekanik yang dibuat dengan menggunakan software AutoDesk. Terdapat dua desain, desain awal yang dirancang kemudian diubah dengan mempertimbangkan kebutuhan perusahaan dan sesuai dengan bahan serta material yang terdapat di perusahaan. Sebelum di desain pada AutoDesk perlu dibuat sketsa beserta ukurannya dan juga disesuikan dengan faktor ergonomi. Berikut ini gambar sketsa desain mekanik :
38
Gambar 3.11 Sketsa Desain Mekanik Keterangan Ukuran :
Tinggi Rangka 1300 mm
Lebar 400 mm
Tinggi C 760 mm
Lebar C 350 mm
Tinggi Box 100 mm
Tinggi Rel Bearing 300 mm Tabel 3.1 Ukuran Rangka
39
Ukuran yang telah ditentukan sudah sesuai dengan perhitungan kebutuhan serta faktor ergonomis untuk penjelasan lebih detail dapat dilihat pada laporan Rancang Bangun Sistem Linear dan Rotasi pada Mammografi.
40 BAB IV
IMPLEMENTASI DAN PEMBAHASAN
Pada Bab IV ini membahas tentang kelanjutan dari bab perancangan. Setelah perancangan mekanik, elektronik dan perangkat lunak sudah selesai dikerjakan proses selanjutnya yaitu mengimplementasikan perancangan yang telah dibuat. Pada proses ini akan dipaparkan hasil implementasi perancangan dan juga hasil uji coba serta troubleshooting yang dihadapi saat proses pengerjaan.
4.1 Implementasi Perangkat Lunak
Setelah selesai dilakukan perancangan perangkat lunak pada bab III selanjutnya hasil perancangan tersebut di implementasikan dalam bentuk tampilan GUI.
4.1.1 Implementasi Tampilan GUI
Tampilan GUI (Graphical User Interface) yang telah dirangcang pada bab III kemudian di implementasikan dalam bentuk aplikasi. Aplikasi tersebut dapat digunakan untuk menggontrol main board yang kemudian menggerakan bagian-bagian mekanik alat.
41
Gambar 4.1 Tampilan GUI
Berikut ini adalah penjelasan bagian-bagian dari tampilan GUI yang telah dibuat : 1. System Setup
Pada bagian ini berisi beberapa menu untuk memilih port kamera, port Arduino (controller), tempat penyimpanan, dan tombol live view yang berfungsi untuk mengaktifkan kamera detektor.
42
Gambar 4.2 Tab System Setup 2. System Control
Tab selanjutnya adalah system control. Pada bagian ini terdapat beberapa menu kontrol yang berfungsi untuk mengontrol bagian-bagian mekanik yang ada pada rangka alat. Gambar tampilannya dapat dilihat pada gambar sebagai:
Gambar 4.3 Tab System Control
Seperti pada gambar diatas dapat dilihat terdapat beberapa tombol kontrol dengan fungsi yang berbeda-beda. Tombol ON dan OFF berfungsi sebagai saklar X-Ray sedangkan tombol Capture berfungsi untuk proses expose sinar x sekaligus untuk mengaktifkan detektor yang akan menangkap citra. Kemudian
43
terdapat tombol gain dan dark yang berfungsi untuk proses pengolahan citra.
Selanjutnya tombol UP ON/OFF yang berfungsi sebagai saklar untuk menggerakan pneumatik ke atas begitupun sebaliknya dengan tombol DOWN ON/OFF.
3. Corretion
Tab corretion merupakan bagian dimana hasil citra diolah. Pada bagian ini terdapat beberapa menu yang dapat dilihat pada gambar berikut ini :
Gambar 4.4 Tab Correction
Pada gambar diatas terdapat menu untuk pemilihan hasil citra dari expose sinar x, kemudian gain dan dark. Gain dan dark berfungsi dalam proses Setelah sudah memasukkan hasil citra dari expose sinar x, gain dan dark kemudian tekan tombol corretion yang berfungsi untuk memulai proses koreksi. Selanjutnya
44
untuk mengoreksi gambar dapat dilakukan dengan mengatur parameter corretion level yang terdapat pada tab tersebut.
4.2 Implementasi Elektronik
Rancangan rangkaian-rangkaian driver kontrol yang sudah dirancang pada bab III kemudian diimplementasikan dalam bentuk perangkat keras. Berikut ini proses implementasi rangkaian-rangkaian driver kontrol dan main board:
✓ Mengetak hasil perancangan yang telah disimpan dalam bentuk file pdf sebagai berikut:
Gambar 4.5 Layout Main Board
45
Gambar 4.6 Layout Pneumatik
Gambar 4.7 Layout Solenoid
Gambar 4.8 Layout X ray
46
✓ Selanjutnya, melakukan pembuatan jalur pada PCB (Printed Circuit Board) dengan menggunakan setrika yang diletakkan pada kertas hasil cetak sebelumnya yang mana di bawah kertas tersebut terdapat papan PCB sebagai sirkuit boardnya.
Gambar 4.9 Pelarutan PCB
✓ Setelah PCB sudah berhasil larut dan dibersihkan dengan menggunakan amplas. Proses berikutnya adalah melakukan bor pada bagian-bagian yang akan diletakan komponen yang dalam hal ini konsil-konsil serta beberapa tblock I/O.
Jika sudah selesai melakukan pengeboran maka selanjutnya PCB akan dipotong
47
untuk dirapikan sesuai dengan ukuran yag telah ditentukan pada proses ini digunakan gerinda sebagai alat pemotong.
Gambar 4.10 Pemotongan PCB
✓ Selanjutnya, melakukan pemasangan komponen pada papan PCB yang sudah jadi. Komponen yang sudah disiapkan ditempatkan pada PCB lalu direkatkan menggunakan tenol dan solder.
48
Gambar 4.11 Pemasangan komponen pada PCB
49
✓ Setelah komponen sudah terpasang pada PCB maka sudah dapat melanjutkan ke proses berikutnya, yaitu uji fungsi.
Gambar 4.12 Rangkaian-Rangkaian Driver Kontrol pada Main Board Hasil uji fungsi main board sudah dapat berfungsi dengan baik maka dapat dikatakan uji fungsi berhasil dengan demikian main board sudah dapat bekerja pada alat dan diletakkan pada box panel kontrol alat.
4.2.1 Koneksi rangkaian
Rancangan elektronika pada bab 3 ini sudah selesai dikerjakan. Terdapat 3 rangkaian elektronika, yaitu rangkaian driver kontrol pneumatic, rangkaian driver kontrol solenoid, dan rangkaian driver kontrol sinar x yang akan dijadikan 1 menjadi rangkaian mainboard. Berikut driver rangkaian kontrol yang digunakan :
1) Rangkaian Driver Kontrol X-Ray
50
Rangkaian driver kontrol sinar X yang terlihat pada gamba 4.13 ini berfungsi untuk mengontrol ON OFF dan expose dari sinar X. pada rangkaian ini terdapat 2 relay yang mana masing- masing dari relay tersebut mempunyai 3 output keluaran yaitu NO, COM, dan NC. Pada rangkaian ini dihubungkan dengan relay Omron MY2N dengan tujuan yaitu sebagai saklar mekanis dari X-ray. Selain itu relay Omron MY2N ini mempunyai fungsi lain yaitu sebagai proteksi. Proteksi yang dimaksud yaitu X-ray ini membutuhkan daya yang besar lebih dari 12V, jika hanya menggunakan relay kecil maka tidak kuat, yang terjadi nantinya jika tidak menggunakan tambahan relay, mikrokontroler akan mereset. Pada relay kecil rangkaian, 1 relay sebagai ON OFF X-Ray dan 1 relay lagi sebagai proses expose. Relay kecil NO (ON X- Ray) dihubungkan pada pin 13 relay besar 1. Kemudian semua COM relay kecil terhubung pada power supply 12VDC. Pada pin 14 relay besar 1, terhubung pada GND power supply selanjutnya pada relay kecil ekspos terhubung pada pin 13 relay besar 2 dan pada pin 14 relay besar 2 terhubung ke pin 12 relay besar 1. Sedangkan pada relay besar 1 (ON X-Ray) terhubung pada GND dari power supply. Saat melakukan simulasi pada alat, X-ray disini diganti menggunakan lampu dengan daya sebesar 25 watt.
Gambar 4.13 Rangkaian Driver Kontrol X-Ray
51 2) Rangkaian Driver Kontrol Solenoid
Rangkaian driver kontrol solenoid pada gambar 4.14 Ini berfungsi sebagai saklar untuk mengontrol solenoid. Pada rangkaian ini terdapat 3 tblock utama yaitu tblock 1 berisi pin 4 dan +5V yang terhubung pada tombol ON OFF untuk solenoid. Pada tblock 2 berisi +12 VDC dari power supply dan ground untuk menghidupkan relay. Kemudian pada tblock 3 terdapat 3 pin output yang berisi NC, COM dan NO. COM pada rangkaian ini terhubung pada 12VDC dan NO pada rangkaian ini terhubung pada salah satu kaki solenoid, serta kaki solenoid yang lain terhubung pada ground power supply.
Gambar 4.14 Rangkain Driver Kontrol Pneumatik 3) Rangkaian Driver Kontrol Pneumatik
Pada rangkaian kontrol pneumatik gambar 4.145 Terdapat 2 relay yang masing masing dari relay terdapat 3 keluaran yaitu NC, COM, dan NO. Pada relay 1 digunakan sebagai Up ON dan Up OFF pada pneumatic. NO dari relay 1 terhubung pada 12VDC power supply, COM dari relay 1 ini terhubung pada 1 kabel positif pneumatic dan NC relay 1 terhubung pada GND. Pada relay 2, digunakan sebagai Down ON dan Down OFF pada pneumatic. NO terhubung pada 12V power supply , COM pada relay 2 terhubung pada terhubung pada
52
kabel negatif pneumatic dan NC relay 2 terhubung pada GND. Kemudian pada rangkaian pneumatic ini dihubungkan oleh limit switch yang fungsinya sebagai batas atas dan batas bawah pada tinggi rendah dari C mammografi.
Pada limit switch ini pin yang digunakan adalah NO dan COM. Pin NC batas atas terhubung pada NC dari relay 1 dan COM batas atas terhubung pada COM dari relay 1. Pada limit switch batas bawah NC batas bawah terhubung pada NC relay 2 dan COM batas bawah terhubung pada COM dari relay 2.
Gambar 4.15 Rangkaian Driver Kontrol Pneumatik
Limit Switch Batas Bawah Limit Switch Batas Atas Gambar 4.16 Limit Switch
53 4.3 Implementasi Mekanik
Desain yang telah dibuat pada perancangan kemudian diimplementasikan dalam bentuk fisik mekanika atau perangkat keras. Sistem yang dibuat adalah sitem mekanik naik dan turun, sistem rotasi, dan perhitungan ergonomis yang disesuaikan pada posisi duduk. Berikut ini adalah implementasi rangka dapat dilihat pada gambar 4.17.
f
Gambar 4.17 Rangka Mekaik
Pada gambar tersebut menggunakan bahan utama besi kanal U yang berbentuk H seperti pada gambar 3.11 dengan kode warna merah, lalu dibuat rangka tambahan menggunakan besi siku.
54 4.3.1 Sistem Rotasi
Sistem rotasi seperti pada gambar 4.18 menggunakan bearing yang telah disediakan oleh perusahaan.
Gambar 4.18 Bearing
Gambar 4. 19 Sistem rotasi yang menempel pada sistem naik turun
Pada bearing ini terdapat as setebal 50mm yang nantinya akan di las dan menepel pada bagian C, sedangkan rumah bearing menempel pada box sistem naik turun. Sistem rotasi dapat dilihat pada gambar 4. Untuk pengunci sistem rotasi, digunakan solenoid yang pada awalnya solenoid tersebut memiliki sistem kerja, ketika ada tegangan maka batang besi akan tertarik dan pengunci akan aktif. Oleh sebab itu kami memodifikasi agar sistem solenoid dapat kami gunakan.
55
Gambar 4.20 Sistem Pengunci Solenoid
4.3.2 Sistem Naik Turun
Sistem naik turun menggunakan 4 buar rel SBR 12 yang di pasang pada setiap sisi box yang telah di pasang besi siku. Box ini menggunakan bahan besi siku dan didalam box terdapat rumah bearing.
Gambar 4.21 Box dan Rel
56
Box ini memilik berat kurang lebih 15 Kg atau sekitar 150N. Sehingga masih sangat mampu untu pneumatic menopang berat dari box tersebut.
4.3.3 Bagian C
Menggunakan bahan Kanal U, penopang untuk tabung X ray dan detektor menggunakan besi hollow 3x3cm dengan ketebalan 2mm rangka penopang pada bagian sinar X dibuat bisa di pindah tempatkan yakni untuk ukuran 400mm dan 300mm sesuai dengan kebutuhan user.
Gambar 4.22 Bagian C
4.3.4 Penekan Obyek (Compression Paddle)
Pada penekan obyek (phantom) dibuat menggunakan linear bearing 8mm sebagai rangka penopang yang menepel pada bagian C.
57
Gambar 4.23 Linear Bearing
Untuk bagia penekan obyek dibuat menggunakan akrilik bening yang dibentuk seperti huruf U dan sebagai penghubung menggunakan besi alumunium yang disesuaikan ukurannya.
Gambar 4. 24 Penekan Obyek (Compression Obyek) 4.4 Troubleshooting
No. Masalah Analisa Solusi
1 Ukuran relay tidak sesuai saat dipasangkan pada PCB.
Salah penggunaan package.
Mengukur dan
membuat package baru yang sesuai dengan ukuran relay yang dipakai.
58 2 Pneumatik tidak dapat
bekerja.
Kaki NC relay tidak terhubung pada ground.
Menghubungkan kaki NC pada ground.
3 Pin snubber kesulitan saat dihubungkan
Salah pemilihan sambungan output snubber (memakai tblock)
Mengganti komponen tbloc dengan connsil male
4 Pin arduino pada PCB tidak bisa terpasang dengan arduino
Package arduino pada PCB kelebaran
Membuat dan
mengganti package arduino
5 Saat ditekan tombol DOWN ON, pneumatik tidak dapat bekerja
Kesalahan pada program
Memperbaiki program pneumatik pada arduino
6 Jalur rangkaian driver kontrol pneumatik terputus
Kesalahan sambungan limit switch
Menyambung kembali jalur dan memperbaiki sambungan limit switch
7 Tombol penggunci solenoid tidak dapat bekerja
- Pada rangkaian tidak diberikan sambungan ke ground
- Belum ditambahkan rangkaian pull down resistor - Kesalahan pada
program
- Adanya daya magnet antara besi solenoid dan as
- Menambahkan ground pada rangkaian
- Menambahkan rangkaian pull down resistor pada PCB
- Memperbaiki program
- Memberi isolator
pada ring
penggunci
