KENDALI LAJU TETESAN INFUS DENGAN MENGGUNAKAN KONTROL PID

(1)

KENDALI LAJU TETESAN INFUS DENGAN MENGGUNAKAN KONTROL PID

Liya Yuni Astutik

1

, Diki Mardiantoro

2

, Binti Khoirun Na’im

3

, Sulfan Bagus Setyawan

4

_{, Hanum}

Arrosida

5

1,2,3,4,5

_{Politeknik Negeri Madiun}

e-mail :

1

liyayuni82@gmail.com,

2

dikimardiantorod@gmail.com,

3

bintikhoirunn31@gmail.com,

4

_{sulfan@pnm.ac.id,}

5

_{hanumarrosida@pnm.ac.id}

ABSTRACT

Now in health technology benefitable by intravenous therapy (IV) to used replace liquid and can balancing electrolyte in body. But in now using intravenous therapy (IV) uncontrol and unmonitoring can make people was flebitis (blood artery infection caused by chemical and drug irritation.In that condition then we proposed a intravenous therapy drop rate control based on PID. In that reseach will be expended in four work process. In first process is readability intravenous therapy drop who will do by photodiode sensors, in second process is to control automatic intravenous therapy drop rate used with PID controller who will do by Motor Servo when get instruction from smartphone, in third process is readability blockage Intravenous therapy liquid or doesn’t based on there are or no drip intravenous therapy and the fourth process is early warning system for Intravenous therapy liquid as one way to anticipation for Intravenous therapy liquid wear out on patient. Based on experiment shown that control automatic intravenous therapy drop rate had a good result. Getting it being showed of setting time value that can be reached is 16 second And error steady state value is 13 drips Keywords : Photodiode, Motor Servo,Arduino,Bluetooth.

INTISARI

Pada saat ini, infus sangat membantu dalam bidang kesehatan untuk menggantikan cairan yang hilang dan menyeimbangkan elektrolit tubuh. Namun penggunaan infus saat ini yang tidak dikontrol dan dimonitoring mampu membuat seseorang mengalami flebitis (peradangan pembuluh darah yang disebabkan karena adanya iritasi terhadap zat kimiawi dan obat obatan ). Dengan adanya keadaan tersebut maka kami mengusulkan adanya alat Kendali Laju Tetesan Infus Dengan Menggunakan Kontrol PID. Dalam penelitian ini, akan kembangkan dalam 4 proses kerja. Proses pertama adalah pembacaan adanya tetesan infus yang dilakukan oleh sensor photodioda, proses kedua adalah mengatur laju tetesan otomatis menggunakan controller PID yang dilakukan oleh motor servo ketika mendapat perintah dari smartphone, proses yang ketiga adalah pembacaan adanya penyumbatan cairan infus atau tidak berdasarkan ada tidaknya tetesan infus, dan proses yang keempat adalah sistem peringatan dini terhadap cairan infus sebagai salah satu cara antisipasi kehabisan cairan infus pada pasien. Pada percobaan yang telah dilakukan, dapat dilihat bahwa kontrol laju tetesan infus dengan menggunakan PID diperoleh hasil yang baik. Hal ini ditunjukkan oleh settling time yang dapat dicapai adalah 16 detik dan nilai error steady state adalah 13 tetes

Kata kunci : Photodioda, Motor Servo,Arduino,Bluetooth. 1. PENDAHULUAN

Dalam bidang kesehatan, infus penting dan juga berguna. Infus digunakan untuk menggantikan cairan yang hilang dan menyeimbangkan elektrolit tubuh. Penggunaan infus haruslah dikontrol dan dimonitoring oleh petugas medis. Penggunaan infus yang tidak dikontrol dan dimonitoring dapat menyebabkan suatu peradangan pembuluh darah.

Pada tahun 2014, Ardiyanto dkk mengembangkan alat untuk pengawasan terhadap kecepatan aliran dan volume cairan pada infus tetesan infus. Terdapat sensor yaitu sensor photodiode yang mampu mendeteksi adanya tetesan infus dengan menggunakan perubahan nilai analog cahaya. Perubahan tersebut dikonversi menjadi sinyal digital dengan fitur ADC (Analog To Digital Converter) pada mirokontroler. Sinyal digital yang diterima

(2)

Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains & Teknologi (SNAST) 2018 ISSN: 1979-911X Yogyakarta, 15 September 2018

mikrokontroler dirubah menjadi besaran dengan satuan tetes per menit. Data tetesan per menit akan ditampilkan pada LCD (Liquid Crystal Display). Buzzer akan bunyi disaat kecepatan tetes lebih lambat 4 tetes/menit atau lebih cepat 4 tetes/menit dari kecepatan yang sudah ditentukan. Alat mampu mendeteksi kecepatan tetesan infus dengan rata-rata nilai error pada konversi satuan sebesar 0,7 % [1]

Pada tahun 2015, Galang Prihadi Mahardhika dkk mengembangkan alat pengendali debit tetesan infus otomatis. Namun pada penelitian ini hanya untuk menghitung jumlah tetesan infus saja yang ditampilkan pada LCD [2]. Pada penelitian ini juga tidak dilengkapi deng an pendeteksi penyumbatan tetesan infus, fitur peringatan dini sebagai antisipasi kehabisan cairan infus pada pasien, dan proses monitoring level cairan infus pada tabung infus pasien masih secara manual.

Pada paper ini, penelitian yang akan dirancang yaitu suatu sistem pendeteksi penyumbatan laju tetes infus, pengendalian tetes infus otomatis menggunakan PID, peringatan dini terhadap level cairan infus ketika mendekati habis, dan monitoring laju debit tetesan infus berbasis android.Yang diberi nama MAIN PETASAN (Monitoring Volume Laju Cairan Infus Dan Pengaturan Jumlah Tetesan ). Sistem ini dirancang dengan sensor photodiode, motor servo, Arduino+Bluetooth, dan smartphone dengan aplikasi “Kendali Laju Tetesan Infus Dengan Menggunakan PID”. Kontribusi dari alat ini terhadap penelitian adalah memudahkan petugas medis dalam memberikan input berupa data jumlah tetesan, factor tetes, dan waktu tetes, yang akan dikirimkan ke mikrokontroler melalui media bluetooth, memberikan informasi ketika ada penyumbatan laju cairan infus, serta memberikan informasi ketika terjadi kehabisan cairan infus. Selain sebagai media input data, android juga berfungsi sebagai pemberi peringatan dini sebagai antisipasi kehabiran cairan infus dan juga sebagai penampil data tetes infus per menit dan level cairan infus pada tabung infus. Prinsip kerja alat yang dibuat ini adalah pertama-tama smartphone diinstall aplikasi “Kendali Laju Tetesan Infus Dengan Menggunakan PID”. Aplikasi “Kendali Laju Tetesan Infus Dengan Menggunakan PID” digunakan untuk memberikan input data berupa jumlah tetesan, factor tetes dan waktu tetes ke mikrokontroler melalui media bluetooth, mikrokontroler bertugas untuk mengolah input data dari smartphone android kemudian didistribusikan ke sensor photodioda dan perangkat pengendali (motor servo). Photodioda digunakan untuk mendeteksi ada atau tidaknya cairan infus yang menetes dan sebagai pendeteksi adanya peyumbatan pada laju tetesan infus atau tidak. Sedangkan perangkat pengendali (motor servo) digunakan untuk mengendalikan laju cairan infus. Ketika perangkat pengendali menerima perintah dari mikrokontroler maka akan perintah tersebut akan dieksekusi dengan cara menambah atau mengurangi laju debit cairan infus. Selain sebagai sistem pengendali otomatis berbasis PID dan monitoring laju debit tetesan infus, sistem ini juga dilengkapi suatu fitur yang digunakan untuk memberikan peringatan dini kepada perawat melalui smartphone ketika level cairan dalam tabung infus <10% serta mampu mendeteksi adanya penyumbatan pada cairan infus secara otomatis.

Pada paper ini, akan dibahas metode penelitian pada Bab 2, hasil dan pembahasan pada Bab 3 yang berisi pengujian kontrol on/off beserta pengujian PID, dan kesimpulan pada Bab 4

2. METODE PENELITIAN

Pada Bab ini akan menjelaskan tentang diagram system dari MAIN PETASAN. Berikut adalah gambar dari MAIN PETASAN.

(3)

Gambar 1. MAIN PETASAN (Monitoring Volume Laju Cairan Infus Dan Pengaturan Jumlah

Tetesan)

2.1 Diagram Sistem

Gambar 2 adalah diagram kerja sistem yang akan dibuat untuk diagram “Kendali Laju Tetesan Infus Dengan Menggunakan Kontrol PID”.

Gambar 2. Diagram sistem “Control Laju Tetesan Infus Dengan Menggunakan PID”

Berdasarkan diagram sistem pada Gambar 2 dapat diketahui bahwa photodioda 1 bertugas untuk mendeteksi ada atau tidaknya cairan infus yang menetes dengan cara mengirim intensitas photodioda yang menangkap pancaran sinar LED. Mikrokontroler bertugas sebagai pengolah data yang didapatkan dari smartphone android dan sensor photodioda. Data yang telah diolah kemudian didistribusikan ke motor servo untuk dieksekusi. Motor Servo bertugas untuk mengendalikan laju debit tetesan cairan infus. Motor servo menerima perintah dari mikrokontroler yang kemudian dieksekusi dengan cara menambah atau mengurangi laju debit tetesan cairan infus.

(4)

Bluetooth bertugas sebagai media transfer data antara smartphone android dengan mikrokontroler. Android bertugas sebagai perangkat monitoring terhadap laju tetes infus, pendeteksi penyumbatan cairan infus, memberikan input berupa data jumlah cairan, faktor tetes, dan waktu tetes, yang mana dari ketiga data input tersebut akan dikirimkan ke mikrokontroler melalui media bluetooth. Selain sebagai media input data, android juga berfungsi sebagai pemberi peringatan dini sebagai antisipasi kehabiran cairan infus dan juga sebagai penampil data tetes infus per menit, level cairan infus pada tabung infus, pemberi informasi ketika adanya penyumbatan cairan infus serta sebagai pemberi informasi peringatan dini ketika level cairan pada infus kurang dari 10%.

3. HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada tahap pengujian ini dilakukan terhadap “Kendali Laju Tetesan Infus Dengan Menggunakan Controller PID”. Hasil pengujian ini akan digunakan sebagai data untuk memperoleh hasil yang diinginkan. Adapun beberapa tujuan dilaksanakannya pengujian adalah untuk mengetahui hasil perancangan dan pembuatan alat, menganalisa kesalahan dan kelemahan alat, kemudian dibandingkan sehingga apabila ada kerusakan dapat segera diperbaiki. Beberapa bagian yang diperlukan untuk pengujian antara lain sebagai berikut:

3.1 Pengujian Kontrol On/Off terhadap Waktu, Jumlah Tetesan, Error dan Sudut

Pengujian dilakukan dengan cara menjalankan sistem secara keseluruhan dan mengamati kinerja sistem. Pastikan sensor dapat membaca jumlah tetesan dengan cara mengamati indikator tetesan .indikator akan menyala ketika ada cairan infus yang menetes. Pastikan bluetooth aktif dan terhubung dengan android. Tujuan pengujian ini adalah untuk mengetahui respon kontrol on/off terhadap waktu, jumlah tetesan, eror, dan sudut.

(5)

Gambar 5.. Pengujian kontrol on/off untuk nilai error terhadap waktu dan jumlah

(6)

Berdasarkan pengujian kontrol on/off terhadap waktu, jumlah tetesan, eror, dan besar sudut dapat diketahui bahwa ketika jumlah tetesan kurang dari setpoint maka motor servo akan membuka penuh yaitu sebesar 80 derajat dan ketika jumlah tetesan lebih dari setpoint maka motor servo akan menutup penuh yaitu sebesar 150 derajat. Jika menggunakan kontrol on/off sistem hanya bisa membuka secara penuh dan menutup secara penuh, sehingga sulit untuk mnyesuaikan jumlah tetesan dengan setpoint yang diinginkan. Berdasarkan data pada Gambar 4 jika sistem menggunakan kontrol on/off, sistem tidak bisa mencapai titik stabil, sehingga kontrol on/off kurang tepat jika diterapkan dalam sistem ini.

3.2 Pengujian Kontrol PID terhadap Waktu, Jumlah Tetesan, Error dan Sudut

Pengujian dilakukan dengan cara menjalankan sistem secara keseluruhan dan mengamati kinerja sistem. Pastikan sensor dapat membaca jumlah tetesan dengan cara mengamati indikator tetesan .indikator akan menyala ketika ada cairan infus yang menetes. Pastikan bluetooth aktif dan terhubung dengan android. Sistem akan bekerja menyesuaikan jumlah tetesan sehingga mendekati atau samadengan setpoint. Tujuan pengujian ini adalah untuk mengetahui respon kontrol PID terhadap waktu, jumlah tetesan, eror, dan sudut.

(7)

Gambar 8. Pengujian kontrol PID terhadap sudut dengan waktu

Gambar 9. Pengujian kontrol PID untuk nilai error terhadap jumlah dengan waktu

Berdasarkan pengujian kontrol PID terhadap waktu, jumlah tetesan, eror, dan besar sudut dapat diketahui bahwa semakin besar nilai Kp, maka respon sistem semakin cepat, nilai overshot semakin besar, waktu menuju jumlah tetesan infus yang stabil juga semakin cepat. Semakin kecil nilai Kp, maka respon sistem semakin lambat , nilai overshot semakin kecil, waktu menuju jumlah tetesan infus yang stabil juga semakin lama. Ketika

(8)

jumlah tetesan lebih dari setpoint maka nilai sudut akan bertambah, juga tetesan juga semakin cepat. Kontrol PID dapat diterapkan dalam sistem ini, dengan menerapkan kontrol PID sistem mampu mencapai kondisi stabil yaitu jumlah tetesan mendekati setpoint. Data hasil pengujian dapat dilihat pada Gambar 7. kontrol PID akan menyesuaikan jumlah tetesan dengan membandingkan nilai setpoint dan jumlah tetesan sebenarnya. Sistem akan mengatur pembukaan penjepit selang sesuai denan besar error, jika jumlah tetesan melebihi setpoint maka sistem akan menutup selang infus sesuai dengan besarnya error. Jika jumlah tetesan kurang dari setpoint maka sistem akan membuka selang infus sesuaai dengan besarnya error. Sehingga semakin lama kondisi tetesan infus akan mendekati setpoint.

4. KESIMPULAN

Berdasarkan pengujian kontrol On/Off dan PID terhadap waktu, jumlah tetesan, eror, dan besar sudut dapat diketahui bahwa respon sistem menggunakan kontrol PID lebih stabil dibandingkan menggunakan On/Off, karena kontrol On/Off hanya mempunyai 2 kondisi saja, yaitu kondisi ON dan kondisi OFF, sedangkan kontrol PID akan terus memperbaiki respon sistem. Pada kontrol on/off hanya mempunyai 2 kondisi saja, yaitu ketika jumlah tetesan < setpoint maka servo akan membuka penuh sebesar 80 derajat, sedangkan jika jumlah tetesan > setpoint maka servo akan menutup penuh sebesar 150 derajat. Jika menggunakan kontrol on/off sistem hanya bisa membuka secara penuh dan menutup secara penuh, sehingga sulit untuk menyesuaikan jumlah tetesan dengan setpoint yang diinginkan. Berdasarkan data pada Gambar 4 jika sistem menggunakan kontrol on/off sistem tidak bisa mencapai titik stabil, sehingga kontrol on/off kurang tepat jika diterapkan dalam sistem ini.. Pada kontrol PID nilai Kp juga mempengaruhi respon sistem. Kontrol PID lebih bisa diterapkan untuk sistem ini karena jumlah tetesan mendekati setpoint. kontrol PID akan menyesuaikan jumlah tetesan dengan membandingkan nilai setpoint dan jumlah tetesan sebenarnya. Sistem akan mengatur pembukaan penjepit selang sesuai denan besar error, jika jumlah tetesan melebihi setpoint maka sistem akan menutup selang infus sesuai dengan besarnya error. Begitu juga sebaliknya.

DAFTAR PUSTAKA

[1]Ardiyanto Iqbal Nugroho, A. M. (2014). Monitoring Tetesan Infus Berbasis Mikrokontroler Atmega16. Surakarta. Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah

[2]Galang Prihadi Mahardhika, M. H. (2015). Rancang Bangun Perangkat Pengendali Debit Tetesan Infus Otomatis Untuk Proses Terapi Infus. Seminar Nasional Informatika Medis (SNIMed) VI, p. 21, 2015. [3]Lawa, M. (2016). Rancang Bangun Alat Pemantau Tetes Infus Dan Suhu Badan Dengan Tampilan Digital

Berbasis Arduino Uno. Skripsi. Fakultas Sains Dan Matematika Universitas Kristen Satya Wacan. Salatiga.

[4]Novian Lisdi Wahyoto, M. R. (2016). Rancang Bangun Sistem Pakar Pengatur Tetesan Infus Berbasis Logika Fuzzy. e-Proceeding of Engineering : Vol.3, No.1 April 2016 ISSN : 2355-9365, 616.

[5]Akhmad Zainuri, D. R. (2012). Monitoring dan Identifikasi Gangguan Infus Menggunakan Mikrokontroler AVR. Jurnal EECCIS Vol. 6, No. 1, Juni 2012.

(9)