i
Sistem Monitoring Cairan Infus Nirkabel Berbasis
Mikrokontroler
Disusun Oleh:
Nama : Rafles Purba
NRP : 0922071
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Kristen Maranatha,
Jl. Prof.Drg.Suria Sumantri, MPH no. 65, Bandung, Indonesia.
Email : purba_rafles@yahoo.com
ABSTRAK
Infus adalah suatu piranti kesehatan yang sangat penting dalam dunia medis. Infus digunakan untuk menggantikan cairan yang hilang dan menyeimbangkan elektrolit tubuh. Oleh karena fungsinya yang sangat penting, proses pemasangan dan penggantian infus harus dilakukan dengan benar dan tepat waktu sehingga komplikasi yang bisa timbul akibat kelalaian dalam pemberian infus bisa diminimalisir. Sistem monitoring infus yang ada saat ini kebanyakan masih manual yang mana tenaga medis mengecek kondisi infus pasien dengan mengunjungi ruang pasien secara berkala.
Dalam tugas akhir ini dirancang sistem monitoring infus sehingga tenaga medis dapat memonitor kondisi cairan infus pasien dari ruang kontrol saja. Sensor yang digunakan pada tugas akhir ini adalah sensor inframerah. Data sensor dikirim ke ruang kontrol menggunakan transmitter modul RF 433. Data diterima oleh receiver modul RF 433 dan diolah menggunakan mikrokontoler ATMega16. Mikrokontroler ini akan digunakan untuk mengolah data-data yang diterima oleh receiver dan mengirimkannya ke komputer. Informasi-informasi seperti kondisi ada tidaknya cairan infus dan ada tidaknya komunikasi dari transmitter ke receiver akan ditampilkan pada GUI (Graphic User Interface) di ruang kontrol. Tampilan GUI (Graphic User Interface) pada komputer dirancang menggunakan microsoft visual studio 2012.
Dari hasil realisasi dan pengamatan data, sistem monitoring dapat berfungsi dengan baik untuk menampilkan informasi-informasi kondisi cairan infus. Sistem ini dapat mengirim informasi dengan baik pada jarak maksimum 30 meter jika tanpa penghalang dan pada jarak maksimum 15 meter jika ada penghalang.
Wireless Infusion Fluid Monitoring System Based
Microcontroller
Composed By:
Name : Rafles Purba
NRP : 0922071
Electrical Engineering Department, Maranatha Christian University
Jl. Prof.Drg.Suria Sumantri, MPH no.65, Bandung, Indonesia
Email : purba_rafles @yahoo.com infusion can be minimized . Infusion monitoring system that exists today mostly still manual where medical personnel check the condition of the patient with visiting the area of the patient on a regular basis .
In this final project, infusion monitoring system will be designed so that medical personnel be able to monitor the condition of the patient from control room only. Sensors that used in this assignment is an infrared sensor. Data sensor is sent to the control room using transmitter of module RF 433. Data received by the receiver of module RF 433 and processed using microcontoler ATMega16.
From results of the realization and data observation, the monitoring system that designed is function properly to display information on GUI. RF 433 module can send information well at a maximum distance 30 meters without barrier and at a maximum distance 15 meters with a barrier .
iii
DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR PENGESAHAN
PERNYATAAN ORISINALITAS LAPORAN PENELITIAN
PERNYATAAN PUBLIKASI LAPORAN TUGAS AKHIR
KATA PENGANTAR
ABSTRAK ... i
ABSTRACT ... ii
DAFTAR ISI ... iii
DAFTAR GAMBAR ... vi
DAFTAR TABEL ... ix
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah ... 1
1.2 Identifikasi Masalah ... 2
1.3 Perumusan Masalah ... 2
1.4 Tujuan ... 2
1.5 Pembatasan Masalah ... 2
1.6 Sistematika Penulisan ... 3
BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1 Infus ... 5
2.1.1 Pemberian Cairan Infus ... 5
2.1.2 Jenis-jenis Cairan Infus ... 5
2.1.3 Prinsip Kerja Infus ... 6
2.2 Sensor Inframerah ... 7
2.3 Timer ... 8
2.4 Gerbang Logika Not ... 11
2.5 RF (Radio Frequency) ... 13
2.6.1 Modulasi Analog ... 16
2.10 Microsoft Visual Studio 2012 ... 31
BAB 3 PERANCANGAN DAN REALISASI 3.1 Perancangan Sistem ... 32
3.2 Perancangan Hardware ... 35
3.2.1 Perancangan Hardware Sistem Transmitter ... 35
3.2.2.2 Perancangan Rangkaian Pengkodean Menggunakan IC PT 2272- L4 ... 50
3.3 Perancangan Interface Menggunakan Microsoft Visual Studio 2012 ... 51
3.4 Diagram Alir Pemograman Sistem Monitoring Infus ... 54
3.4.1 Diagram Alir Sistem Transmitter ... 55
3.4.2 Diagam Alir Sistem Receiver ... 56
3.4.3 Diagam Alir Interface GUI ... 61
3.5 Realisasi Sistem ... 65
v
3.5.3 Realisasi Sistem Receiver ... 65
3.5.4 Realisasi Sistem Interface GUI ... 66
BAB 4 DATA PENGAMATAN DAN ANALISA 4.1 Pengamatan Sinyal Output dari Clock Astable ... 68
4.2 Pengamatan Sinyal Output dari Inverter Logic ... 73
4.3 Pengamatan Sinyal Output dari Transmitter(TX) ... 74
4.4 Pengamatan Sinyal Output dari Pin Valid Transmission ... 79
4.5 Pengamatan Sinyal Output dari Receiver ... 80
4.6 Pengamatan Tampilan pada GUI ... 86
4.7 Pengamatan Jarak Jangkauan Sistem dengan Modul RF 433 ... 96
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 97
5.2 Saran ... 97
DAFTAR PUSTAKA ... 98
LAMPIRAN A LIST PROGRAM MIKROKONTROLER
LAMPIRAN B LIST PROGRAM MICROSOFT VISUAL STUDIO 2012
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Ilustarasi cara kerja sistem infus ... 7
Gambar 2.2 Fotodioda ... 8
Gambar 2.10 Respon modulasi digital ... 18
Gambar 2.11 Urutan frame pengkodean IC PT2262 ... 19
Gambar 2.12 Konfigurasi pin-pin IC PT2262... 20
Gambar 2.13 Urutan frame pendekodean PT2272-L4 ... 21
Gambar 2.14 Konfigrasi pin PT 2272-L4 ... 22
Gambar 2.15 Modul RF 433 link kit ... 23
Gambar 2.16 Konfigurasi pin-pin transmitter dan receiver modul RF 433 ... 24
Gambar 2.17 Kemasan data seri asinkron ... 26
Gambar 2.18 Rangkaian Interface RS-232 ... 28
Gambar 2.19 Konfigurasi Pin ATMega 16 ... 29
Gambar 3.1 Diagram blok sistem secara keseluruhan ... 32
Gambar 3.2 Diagram blok sistem transmitter ... 33
Gambar 3.3 Diagram blok sistem receiver ... 34
Gambar 3.4 Perancangan hardware sistem transmitter ... 36
Gambar 3.5 Perancangan sensor ... 37
Gambar 3.6 Perancangan Signal Conditioning ... 38
Gambar 3.7 Perancangan kombinasi data untuk infus a1 ... 39
Gambar 3.8 Perancangan kombinasi data untuk infus a2 ... 40
Gambar 3.9 Perancangan kombinasi data untuk infus b1 ... 41
vii
Gambar 3.11 Perancangan clock astable ... 42
Gambar 3.12 Perancangan rangkaian encoder ... 45
Gambar 3.13 Perancangan transmitter dengan modul RF 433 ... 46
Gambar 3.14 Rangkaian mikrokontroler ATMega 16 ... 48
Gambar 3.15 Perancangan rangkaian pendekodean dengan modul RF 433 ... 48
Gambar 3.16 Perancangan Receiver dengan Modul RF 433 ... 49
Gambar 3.17 Perancangan rangkaian pendekodean dengan IC PT 2272-L4... 50
Gambar 3.18 Perancangan interface pada komputer ... 52
Gambar 3.19 Properti serial port dan timer ... 54
Gambar 3.20 Diagram alir sistem transmitter... 55
Gambar 3.21 Diagram alir interrupt EXT_INT0 ... 56
Gambar 3.22 Diagram alir interrupt TIM0_OVF ... 57
Gambar 3.23 Diagram alir interrupt USART_RXC ... 58
Gambar 3.24 Diagram alir utama mikrokontroler... 60
Gambar 3.25 Diagram alir GUI ... 61
Gambar 3.26 Diagram alir subroutine cek infus ... 63
Gambar 3.27 Diagram alir sub routine cek komunikasi ... 64
Gambar 3.28 Realisasi sistem transmitter ... 65
Gambar 3.29 Realisasi sistem receiver ... 65
Gambar 3.30 Realisasi interface GUI ... 66
Gambar 4.1 Titik yang akan diamati pada bagian transmitter ... 67
Gambar 4.2 Titik yang diamati pada bagian receiver ... 68
Gambar 4.3 Sinyal output Ton clock astable untuk id a1 ... 69
Gambar 4.4 Sinyal output Toff clock astable untuk id a1 ... 69
Gambar 4.5 Sinyal output Ton clock astable untuk id a2 ... 70
Gambar 4.6 Sinyal output Toff clock astable untuk id a2 ... 70
Gambar 4.7 Sinyal output Ton clock astable untuk id b1 ... 71
Gambar 4.8 Sinyal output Toff clock astable untuk id b1 ... 71
Gambar 4.9 Sinyal output Ton clock astable untuk id b2 ... 72
Gambar 4.10 Sinyal output Toff clock astable untuk id b2 ... 72
Gambar 4.11 Sinyal output inverter logic ... 73
Gambar 4.13 Sinyal output sistem transmitter ketika cairan Infus a1 habis ... 75
Gambar 4.14 Sinyal output sistem transmitter ketika cairan Infus a2 ada ... 76
Gambar 4.15 Sinyal output sistem transmitter ketika cairan Infus a2 habis ... 76
Gambar 4.16 Sinyal output sistem transmitter ketika cairan Infus b1 ada ... 77
Gambar 4.17 Sinyal output sistem transmitter ketika cairan Infus b1 habis ... 78
Gambar 4.18 Sinyal output sistem transmitter ketika cairan Infus b2 ada ... 78
Gambar 4.19 Sinyal output sistem transmitter ketika cairan Infus b2 habis ... 79
Gambar 4.20 Sinyal output Valid Transmission ... 80
Gambar 4.21 Sinyal output sistem receiver ketika cairan Infus a1 ada ... 81
Gambar 4.22 Sinyal output sistem receiver ketika cairan Infus a1 habis ... 81
Gambar 4.23 Sinyal output sistem receiver ketika cairan Infus a2 ada ... 82
Gambar 4.24 Sinyal output sistem receiver ketika cairan Infus a2 habis ... 83
Gambar 4.25 Sinyal output sistem receiver ketika cairan Infus b1 ada ... 83
Gambar 4.26 Sinyal output sistem receiver ketika cairan Infus b1 habis ... 84
Gambar 4.27 Sinyal output sistem receiver ketika cairan Infus b2 ada ... 85
Gambar 4.28 Sinyal output sistem receiver ketika cairan Infus b2 habis ... 85
Gambar 4.29 Tampilan GUI ketika cairan infus a1 ada... 86
Gambar 4.30 Tampilan GUI ketika cairan infus b1 ada ... 87
Gambar 4.31 Tampilan GUI ketika cairan infus a2 ada... 87
Gambar 4.32 Tampilan GUI ketika cairan infus b2 ada ... 88
Gambar 4.33 Tampilan GUI ketika cairan infus a1 habis ... 89
Gambar 4.34 Tampilan GUI ketika cairan infus a2 habis ... 89
Gambar 4.35 Tampilan GUI ketika cairan infus b1 habis ... 90
Gambar 4.36 Tampilan GUI ketika cairan infus b2 habis ... 90
Gambar 4.37 Tampilan GUI ketika komunikasi infus a1 tidak ada ... 91
Gambar 4.38 Tampilan GUI ketika komunikasi infus a2 tidak ada ... 92
Gambar 4.39 Tampilan GUI ketika komunikasi infus b1 tidak ada ... 92
Gambar 4.40 Tampilan GUI ketika komunikasi infus b2 tidak ada ... 93
Gambar 4.41 Tampilan GUI ketika cairan infus a1 ada, infus b1 dan b2 habis ... 94
Gambar 4.42 Tampilan GUI ketika cairan infus a1 ada dan infus b2 habis ... 94
ix
Gambar 4.44 Tampilan ketika cairan infus a2 habis , infus b2 ada ... 95
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 2.1 Pembagian sprektrum gelombang radio ... 13Tabel 2.2 Fungsi khusus Port B ... 29
Tabel 2.3 Fungsi khusus Port C ... 30
Tabel 2.4 Fungsi khusus Port D ... 31
Tabel 3.1 Alamat transmitter sesuai dengan id tabung infus ... 46
Tabel 3.2 Properti-properti yang digunakan dalam rancangan interface ... 53
Tabel 4.1 Daftar alamat tiap id infus pada transmitter ... 74
Tabel 4.2 Daftar alamat tiap id infus pada receiver ... 80
Tabel 4.3 Jarak jangkauan maksimum antara TX dan RX tanpa penghalang ... 96
BAB 1
PENDAHULUAN
Vs
1.1 Latar Belakang
Infus adalah suatu piranti kesehatan yang dalam kondisi tertentu
digunakan untuk menggantikan cairan yang hilang dan menyeimbangkan elektrolit
tubuh. Pada kondisi emergency misalnya pada pasien dehidrasi, demam berdarah
dengue (DBD), luka bakar infus dibutuhkan dengan segera untuk menggantikan
cairan tubuh yang hilang. Infus juga digunakan sebagai larutan awal bila status
elektrolit pasien belum diketahui. Karena fungsinya yang sangat penting, proses
pemasangan infus harus dilakukan dengan benar sesuai dengan prosedur yang telah
ditetapkan untuk menghindari timbulnya komplikasi yang dapat memperparah
kondisi pasien. Selain proses pemasangan infus, proses lain yang sering tidak
terkontrol adalah proses penggantian kantung infus saat cairan infus hampir habis.
Pada kenyataannya, perawat atau tenaga medis terkadang lalai mengenai tugasnya
dalam mengganti kantung cairan infus pasien karena keterbatasan waktu dan tenaga
medis. Padahal, hal ini juga dapat menyebabkan timbulnya komplikasi lain antara
lain darah dari pasien dapat tersedot naik ke selang infus dan dapat membeku pada
selang infus sehingga mengganggu kelancaran aliran cairan infus. Selain itu, jika
tekanan pada infus tidak stabil, darah yang membeku pada selang infus dapat tersedot
kembali masuk ke dalam pembuluh darah. Darah yang membeku (blood clot) tersebut
dapat beredar ke seluruh tubuh dan dapat menyumbat kapiler darah di paru sehingga
menyebabkan emboli di paru. Oleh karena itu, diperlukan alat sistem monitoring
kondisi cairan infus yang secara realtime dapat dipantau oleh perawat atau tenaga
medis. Sinyal tanda bahwa pasien yang cairan infusnya habis nantinya akan
ditampilkan pada komputer di ruang kontrol sehingga memudahkan tenaga medis
untuk mengetahui infus pasien mana yang perlu diganti. Harapannya adalah dengan
diterapkannya alat ini maka permasalahan yang timbul karena kelalaian tenaga medis
B A B 1 P E N D A H U L U A N 2
Universitas Kristen Maranatha 1.2 Identifikasi Masalah
Sistem monitoring cairan infus sangat penting dalam proses pengobatan
seorang pasien agar asupan cairan dalam tubuh pasien tetap terjaga. Oleh
karena itu, perlu dikembangkan sistem monitoring yang lebih optimal untuk
menghindari timbulnya komplikasi lain akibat kelalaian tersebut.
1.3 Rumusan Masalah
1. Bagaimana sistem monitoring berbasis mikrokontroler membedakan sinyal
yang berbeda dari tiap infus pasien?
2. Bagaimana menghindari interference antara transmitter satu dengan
transmitter yang lain?
1.4 Tujuan
Tujuan dilaksanakannya tugas akhir ini adalah untuk membuat sistem
deteksi ada tidaknya cairan pada beberapa tabung cairan infus (dengan id tiap
tabung infus berbeda) dan informasi ini akan dikirim secara nirkabel ke ruang
kontrol.
1.5 Pembatasan Masalah
1. Alat dibuat dalam bentuk prototype
2. GUI pada komputer menunjukkan:
a. Kondisi cairan infus
b. Nomor infus pasien
c. Nomor kamar pasien
3. Kondisi cairan tabung infus hanya ada tidaknya cairan infus dan ada
tidaknya komunikasi antara transmitter dengan receiver
B A B 1 P E N D A H U L U A N 3
1.6 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan laporan Tugas Akhir ini disusun menjadi beberapa
bab sebagai berikut:
BAB 1 : PENDAHULUAN
Dalam bab ini dibahas mengenai permasalahan yang
melatarbelakangi penulisan laporan tugas akhir ini, selain itu juga
terdapat identifikasi, rumusan, tujuan, dan pembatasan masalah.
BAB 2 : DASAR TEORI
Pada bab ini akan dibahas mengenai teori-teori penunjang
mengenai infus, sensor inframerah, timer IC LM555,
mikrokontroler ATMega16, encoder PT 2262, decoder PT
2272-L4 dan modul RF 433 data link kit.
BAB 3 : PERANCANGAN DAN REALISASI
Pembahasan materi pada bab ini meliputi perancangan dan
realisasi hardware untuk sistem transmitter dan receiver, serta
software untuk interfacing pada komputer.
BAB 4 : DATA PENGAMATAN DAN ANALISIS
Dalam bab ini akan dijelaskan data pengamatan sistem
transmisi data dari transmitter hingga ke receiver, pengamatan
hasil tampilan pada komputer, serta jarak maksimum yang dapat
dijangkau oleh sistem yang telah direalisasikan baik dengan
B A B 1 P E N D A H U L U A N 4
Universitas Kristen Maranatha BAB 5 : KESIMPULAN DAN SARAN
Pada bab ini akan diuraikan kesimpulan mengenai apa yang
telah dibahas pada bab-bab sebelumnya dan saran yang dapat
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini merupakan bab penutup yang berisi kesimpulan dari hasil
penelitian dan analisis dari Tugas Akhir ini serta saran bagi pengembangan sistem
monitoring infus .
5.1 Kesimpulan
1. Perancangan sistem monitoring cairan infus berbasis mikrokontroler dapat
direalisasikan dan berfungsi dengan baik untuk mendeteksi ada tidaknya
cairan infus dan ada tidaknya komunikasi.
2. Perancangan GUI untuk menampilkan informasi sistem monitoring cairan
infus berfungsi dengan baik.
3. Gangguan yang diberikan berupa sinyal handphone tidak mengganggu
proses pengiriman informasi yang dikirim.
4. Jarak jangkau maksimum tanpa penghalang dari sistem yang direalisasikan
masih dapat bekerja dengan baik adalah 30 m sedangkan jarak maksimum
jika ada penghalang adalah 15 m.
5.2 Saran
1. Berdasarkan hasil percobaan, untuk sistem transmisi yang memiliki jarak
yang lebih dari 30 m harus menggunakan modul RF lain yang jarak
transmisi bisa lebih jauh dari 30m .
2. Sistem perlu dikembangkan lagi untuk mendeteksi informasi lain seperti
tetesan, pengaturan kecepatan tetesan.
3. Jika sistem monitoring ini ingin diimplementasikan pada dunia medis
disarankan menggunakan modul RF yang memiliki banyak kanal
98 Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR PUSTAKA
1. Andrianto,Heri,”Pemograman Mikrokontroler AVR ATMega16”, 2008
2. Arif,Derry.” Data dan Sinyal “.
(https://www.academia.edu/4238895/Data_dan_Sinyal, diakses 4 mei
2014)
3. ATMEL,” 8-bit AVR Microcontroler with 16 Kbytes In-System
Programmable Flash-ATMega16L”. [pdf].
(www.atmel.com/Images/doc2466.pdf. diakses 2 mei 2014)
4. Budi, Arjuni,” Dasar Sistem Telekomunikasi”.[pdf]
(http://file.upi.edu/Direktori/FPTK/JUR._PEND._TEKNIK_ELEKTRO/1
96406071995122-ARJUNI_BUDI_PANTJAWATI/EK_462_Sistem_Komunikasi_Digital/M
ODUL_DASAR_TELEKOMUNIKASI.pdf, diakses tanggal 2 mei 2014)
5. Hartono, Budi,”Perancangan Alat Service Bell Nirkabel”,2010
6. Princeton Technology Corp, “Remote Control Encoder PT
2262”,September 2008.[pdf]
(http://www.instructables.com/files/orig/FT7/GCJB/GFRWRWM6/FT7G
CJBGFRWRWM6.pdf, diakses 5 mei 2014)
7. Princeton Technology Corp, “Decoder PT 2272”.[pdf]
(http://www.adafruit.com/datasheets/PT2272.pdf, diakses 5 mei 2014)
8. Texas Instrument, “Hex Inverter 74LS04”,Januari 2004.[pdf]
(http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74ls04.pdf, diakses 4 mei 2014)
9. Texas Instrument, “ Timer LM555”,Maret 2013.[pdf] (online)
(http://www.ti.com.cn/cn/lit/ds/symlink/lm555.pdf, diakses 4 mei 2014)
10.Website Elektronika Dasar, “Sensor Photodioda”.
(http://elektronika-dasar.web.id/komponen/sensor-tranducer/sensor-photodioda, diakses tanggal 3 mei 2014)
11.Website Kedokteran UNSOED, “Pemasangan infus “.[pdf]
99
12.Wikipedia,”C sharp“.
(http://id.wikipedia.org/wiki/C_sharp, diakses 10 mei 2014)
