RANCANG BANGUN NADA ALARM PADA ALAT SYRINGE PUMP MENGGUNAKAN ARDUINO UNO
KARYA TULIS ILMIAH
Oleh :
YOHANES KALVIN SINAGA 171071
PROGRAM STUDI D-III TEKNOLOGI ELEKTROMEDIS STIKes BINALITA SUDAMA MEDAN
RANCANG BANGUN NADA ALARM PADA ALAT SYRINGE PUMP MENGGUNAKAN ARDUINO UNO
KARYA TULIS ILMIAH
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Diploma III Teknologi Elektromedis Dalam Program Studi Elektromedis Pada
Sekolah Tinggi Ilmu Kesehatan Binalita Sudama Medan
Oleh :
YOHANES KALVIN SINAGA 171071
PROGRAM STUDI D-III TEKNOLOGI ELEKTROMEDIS STIKes BINALITA SUDAMA MEDAN
i
LEMBAR PERSETUJUAN
“RANCANG BANGUN NADA ALARM PADA ALAT SYRINGE PUMP MENGGUNAKAN ARDUINO UNO”
Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III Teknologi Elektromedis Sekolah Tinggi Ilmu
Kesehatan Binalita Sudama Medan
Oleh :
YOHANES KALVIN SINAGA NIM : 171071
ii
LEMBAR PENGESAHAN
RANCANG BANGUN NADA ALARM PADA ALAT SYRINGE PUMP MENGGUNAKAN ARDUINO UNO
OLEH :
YOHANES KALVIN SINAGA NIM : 171071
iii
LEMBAR PERNYATAAN
Yang bertanda tangan di bawah ini :
Nama : Yohanes Kalvin Sinaga Nim : 171071
Judul KTI : “RANCANG BANGUN NADA ALARM PADA ALAT SYRINGE PUMP MENGGUNAKAN ARDUINO UNO”
Dengan ini menyatakan bahwa hasil penulisan Karya Tulis Ilmiah yang telah saya buat ini merupakan hasil karya saya sendiri dan benar keasliannya. Apabila ternyata di kemudian hari penulisan Karya Tulis Ilmiah ini merupakan plagiat atau penjiplakan terhadap karya orang lain, maka saya bersedia mempertanggung jawabkan sekaligus bersedia menerima sanksi berdasarkan aturan tata tertib di Prodi D-III Teknologi Elektromedis STIKes Binalita Sudama Medan.
Demikian Pernyataan ini saya perbuat dalam keadaan sadar dan tidak dipaksakan.
iv
ABSTRAK
YOHANES KALVIN SINAGA, 171071 “RANCANG BANGUN RANGKAIAN NADA ALARM PADA AlAT SYRINGE PUMP MENGGUNAKAN ARDUINO UNO”, dibawah bimbingan Fretdin Mei Sihotang, S.Kom dan Roy Candra Nainggolan, RO, M.M.
Karya Tulis Ilmiah ini bertujuan untuk merancang dan membuat rangkaian nada alarm syringe pump dengan menggunakan dua sensor limit switch. Pada penelitian ini, penulis melakukan pengujian pada saat selang membesar dan menyentuh limit switch occlusion dan pada saat syringe menyentuh limit switch nearly empty. Untuk mendapatkan hasil yang sesuai dengan perancangan, maka dalam hal ini penulis menggunakan metode eksperimen dimana penelitian melakukan pegujian, dan pendataan. Dari hasil perancangan menunjukkan bahwa pada saat sensor limit switch tertekan (occlusion) memberikan sinyal logic 0 ke arduino uno dan pada saat sensor limit switch tidak tertekan, limit switch akan blank (X) dan output Arduino Uno Pin 7 berlogic 1. Dan pada saat syringe menyentuh sensor limit switch nearly empty memberikan sinyal logika 0 ke arduino uno dan pada saat sensor limit switch tidak tertekan, limit switch akan blank (X) dan output Arduino Uno Pin 6 berlogic 1.
Kata kunci: Alarm Occlusion & Alarm Nearly Empty, Sensor Limit Switch Occlusion & Sensor Limit Switch Nearly Empty
v ABSTRACT
YOHANES KALVIN SINAGA, 171071 "DESIGNING A SERIES OF ALARM TONES ON A SYRINGE PUMP USING AN ARDUINO UNO”, under the guidance of Fretdin Mei Sihotang, S.Kom dan Roy Candra Nainggolan, RO, M.M.
This scientific paper aims to design and manufacture a syringe pump alarm tone circuit using two limit switch sensors. In this study, the authors tested when the hose was enlarged and touched the occlusion limit switch and when the syringe touched the nearly empty limit switch. To get results in accordance with the design, in this case the author uses an experimental method where the research conducts testing, and data collection. The design results show that when the limit switch sensor is suppressed (occlusion) gives a logic 0 signal to Arduino Uno and when the limit switch sensor is not depressed, the limit switch will be blank (X) and the Arduino Uno Pin 7 output is logic 1.And when the syringe touches the limit sensor The nearly empty switch provides a logic 0 signal to arduino uno and when the limit switch sensor is not depressed, the limit switch will be blank (X) and the Arduino Uno Pin 6 output will have logic 1.
Keywords: Alarm Occlusion & Alarm Nearly empty, Sensor Limit Switch Occlusion & Sensor Limit Switch Nearly Empty
vi
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas berkat dan rahmatnyaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan Karya Tulis Ilmiah ini dengan judul “RANCANG BANGUN NADA ALARM PADA ALAT
SYRINGE PUMP MENGGUNAKAN ARDUINO UNO’’.
Penyusunan Karya Tulis Ilmiah ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan Diploma-III Teknologi Elektromedis STIKes Binalita Sudama Medan.
Dalam penelitian Karya Tulis Ilmiah ini penulis tidak terlepas dari bantuan dan dukungan beberapa pihak, untuk itu penulis ingin mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada;
1. Ibu dr.Ismi Dian Rochimah Siregar, M.Kes selaku Ketua Yayasan Binalita Sudama Medan.
2. Ibu Arya Novika Naulista Siregar, RO, M.Pd selaku Ketua STIKes Binalita Sudama Medan.
3. Bapak Tuful Zuchri Siregar, BE, ST, M.P.H selaku KA. Prodi Teknologi Elektromedis dan selaku Penguji II saya.
4. Bapak Fretdin Mei Sihotang, S.Kom selaku dosen Pembimbing I saya yang telah meluangkan waktunya untuk membimbing saya dalam menyelesaikan Karya Tulis Ilmiah ini.
5. Bapak Roy Candra Nainggolan, RO, M.M selaku dosen Pembimbing II saya yang telah meluangkan waktunya untuk membimbing saya dalam menyelesaikan Karya Tulis Ilmiah ini.
6. Bapak Samser Nababan, AMTE, SKM selaku dosen Penguji I saya.
7. Ucapan terima kasih kepada kedua orang tua saya Bapak Mertus Sinaga dan Ibu Malem Teku Br Ginting Yang tidak henti hentinya memberikan dukungan, arahan serta doa yang terbaik untuk saya. sehingga penulis dapat menyelesaikan Karya Tulis Ilmiah ini.
8. Ucapan Terima kasih kepada Wiranti Haloho, Amd.RO yang sudah memberi dukungan dan motivasi sehingga penulis dapat menyelesaikan Karya Tulis Ilmiah ini.
vii
9. Semua teman seperjuangan Teknologi Elektromedis angkatan 2017 yang telah memberikan semangat dan dukungan dalam menyelesaikan Karya Tulis Ilmiah ini.
Penulis menyadari bahwa Karya Tulis Ilmiah ini jauh dari kesempurnaan karena terbatasnya kemampuan penulis, maka dari itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk perbaikan Karya Tulis Ilmiah ini pada masa yang akan datang.
Akhir kata saya menggucapkan terima kasih dan semoga Karya Tulis Ilmiah ini dapat bermanfaat bagi pembaca khususnya Teknologi Elektromedis.
Medan, Juli 2020 Penulis
Yohanes Kalvin Sinaga
viii
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
I. Identitas Diri
1. Nama : Yohanes Kalvin Sinaga
2. Tempat Tanggal Lahir : Bohorok, 14 Februari 1998 3. Jenis Kelamin : Laki-Laki
4. Alamat : Desa Talikumain, Kec.Tambusai, Kab. Rokan Hulu
5. Agama : Katolik
6. Status Perkawinan : Belum Kawin
7. Anak Ke : 2 (Dua) dari 3 (Tiga ) Bersaudara
8. Pekerjaan : Mahasiswa
9. Kewargenaan : Indonesia 10. No.Telepon : 082182778984
11. E-mail : [email protected] 12. Nama Ayah : Mertus Sinaga
13. Nama Ibu : Malem Teku Br Ginting 14. Pekerjaan Orang Tua :
a. Ayah : PNS ( pegawai Negri Sipil ) b. Ibu : Wiraswasta
15. Alamat Orang Tua : Desa Talikumain, Kec.Tambusai,
Kab. Rokan Hulu
II. Riwayat Pendidikan
1. SD : 2004-2010 SDN 004 Tambusai 2. SMP : 2010-2013 SMPN 3 Tambusai
3. SMA : 2013-2016 SMK Taruna Satria Pekanbaru 4. Perguruan Tinggi : 2017-2020 STIKes Binalita Sudama Medan
ix DAFTAR ISI Halaman COVER ... LEMBAR PERSETUJUAN ... i LEMBAR PENGESAHAN ... ii
LEMBAR PERNYATAAN ... iii
ABSTRAK ... vi
ABSTRACT ... v
KATA PENGANTAR ... vi
DAFTAR RIWAYAT HIDUP ... viii
DAFTAR ISI ... ix
DAFTAR GAMBAR ... xii
DAFTAR TABEL... xiii
LAMPIRAN ... xiv
DAFTAR ARTI LAMBANG DAN SINGKATAN ... xv
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang Masalah ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 2 1.3 Batasan Masalah ... 2 1.4 Tujuan Penelitian ... 3 1.5 Manfaat Penelitian ... 3 1.5.1 Bagi Penulis ... 3 1.5.2 Bagi Pembaca ... 3 1.5.3 Bagi Pendidikan ... 3
BAB II TINJAUAN TEORITIS ... 4
2.1 Syringe Pump ... 4
2.1.1 Prinsip Kerja Syringe Pump ... 5
2.1.2 Blok Diagram Syringe Pump ... 5
x
2.2 Arduino Uno ... 7
2.2.1 Sofware Arduino Uno ... 10
2.2.2 Bahasa Permograman C ... 11
2.2.3 ADC Pada Arduino Uno ... 12
2.3 Limit Switch ... 13
2.4 Regulator Voltage 5VDC ... 14
2.5 Nada Alarm ... 16
2.5.1 Pengertian Nada Alarm ... 16
2.5.2 Fungsi Nada Alarm ... 16
2.6 DFPlayer Mini DFR0299 ... 17
2.7 Memory Card ... 18
2.8 Operation Amplifire PAM8403 ... 20
2.9 Speaker ... 21
2.10 LCD Matrix 16 X 2 ... 23
2.11 Tinjauan Pustaka ... 26
BAB III PERANCANGAN... 27
3.1 Alat ... 27
3.2 Bahan ... 28
3.3 Jenis Penelitian ... 28
3.4 Tempat Penelitian ... 28
3.5 Waktu Penelitian ... 29
3.6 Perancangan Perangkat Keras (Hardware) ... 29
3.6.1 Blok Diagram ... 29
3.6.2 Sensor Limit Switch ... 31
3.6.3 Rangkaian Mikrokontroler ... 32
3.6.4 Rangkaian DFPlayer Mini ... 33
3.6.5 Rangkaian Amplifire ... 35
3.6.6 Rangkaian Display ... 35
3.7 Perancangan Perangkat Lunak (Software) ... 36
xi
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... 39
4.1 Penetapan Titik Pengukuran ... 39
4.1.1 Pengukuran Sensor Limit Switch Occlusion ... 40
4.1.2 Pengukuran Sensor Limit Switch Nearly Empty ... 41
4.1.3 Pengujian Rangkaian Output Arduino ... 43
4.1.4 Pengujian Rangkaian Output DFPlayer mini ... 44
4.1.5 Pengujian Rangkaian Output Amplifier ... 45
4.2 Pembahasan ... 47
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 49
5.1 Kesimpulan ... 49
5.2 Saran ... 49
DAFTAR PUSTAKA ... 50
LAMPIRAN ... 51
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar II.1 Syringe Pump ... 4
Gambar II.2 Pemasangan Syringe Pump Ke Tubuh Pasien ... 4
Gambar II.3 Blog Diagram Syringe Pump ... 5
Gambar II.4 Arduino Uno ... 9
Gambar II.5 Tampilan IDE Arduino ... 11
Gambar II.6 ADC kecepatan Sampling Tinggi Dan ADC Kecepatan Tinggi ... 13
Gambar II.7 Limit switch ... 14
Gambar II.8 Kontruksi dan Simbol Limit Switch ... 14
Gambar II.9 Modul Regulator Voltage 5VDC ... 15
Gambar II.10 Rangkaian Regulator Voltage 5VDC ... 15
Gambar II.11 DFPlayer Mini DFR0299 ... 17
Gambar II.12 Memory Card ... 19
Gambar II.13 Struktur Memory Card... 19
Gambar II.14 Simbol Amplifire ... 20
Gambar II.15 Modul PAM8403 ... 20
Gambar II.16 Speaker ... 21
Gambar II.17 Konstruksi Speaker dan Sombol Speaker ... 22
Gambar II.18 LCD 16x2 ... 23
Gambar III.1 Blok diagram ... 29
Gambar III.2 Sensor limit switch Occlusion dan Nearly Empty ... 32
Gambar III.3 Rangkaian Mikrokontroler ... 33
Gambar III.4 Rangkaian DFPlayer Mini ... 34
Gambar III.5 Rangkaian Amplifire ... 35
Gambar III.6 Rangkaian Display ... 36
Gambar III.7 Flowchart ... 38
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel II.1 Spesifikasi Arduino Uno ... 8
Tabel II.2 Fungsi port DFPlayer Mini... 18
Tabel II.3 Fungsi Pin pada LCD 16x2 ... 23
Tabel III.1 Alat ... 27
Tabel III.2 Bahan ... 28
Tabel III.3 Waktu Penelitian ... 29
Tabel IV.1 Hasil Pengukuran Sensor Limit Switch Occlusion (TP1) ... 41
Tabel IV.2 Hasil pengukuran sensor Limit Switch Nearly Empty (TP2) ... 42
Tabel IV.3 Hasil Pengukuran Tegangan Output Arduino (TP 3 dan TP 4) ... 43
Tabel IV.4 Hasil pengukuran tegangan Output DFPlayer mini (TP5)... 44
xiv
LAMPIRAN
Lampiran 1. Wiring Diagram ... 51
Lampiran 2. Foto Alat ... 52
Lampiran 3. Foto Documentasi ... 53
Lampiran 4. Software Keseluruhan (Listing Program) ... 55
Lampiran 5. Lembar Konsultasi Mahasiswa ... 62
Lampiran 6. Data Sheet Arduino uno ... 64
Lampiran 7. Data Sheet LCD 16x2 ... 71
Lampiran 8. Data Sheet DFPlayer Mini ... 73
xv
DAFTAR ARTI LAMBANG DAN ISTILAH Lambang / Singkatan Arti / Istilah
ICU
Intensive Care Unit
ROM
Read Only Memori
RAM Random Acces Memory
ADC Analog to Digital Coventer
DAC Digital to Analog Converter
AC Alternating current
DC Direct Current
I/O Input/Output
EEPROM Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory
SRAM Static Random Access Memory
USB Universal Serial Bus
IDE Development Environment
NO Normaly Open
NC Normaly Close
V Voltage
GND Ground
LCD Liquid Cristal Display
RS Register Select
1
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Rumah sakit adalah institusi pelayanan kesehatan yang menyelenggarakan pelayanan kesehatan perorangan yang menyediakan pelayanan rawat inap, rawat jalan dan gawat darurat. Ruang Rawat Inap adalah ruang tempat pasien mendapatkan perawatan akibat penyakit tertentu, dimana pasien diinapkan di suatu ruangan dirumah sakit. Salah satu ruangan rawat inap yang ada di Rumah sakit adalah Ruang Rawat Inap Intensif atau Intensive Care Unit (ICU). Pada rungan ini pasien mendapatkan perawatan yang lebih intensive.
Pada ruang ICU banyak menggunakan peratalan kedokteran yang menunjang kegiatan rawat intensive dan salah satunya adalah alat Syringe Pump. Syringe pump merupakan alat kesehatan yang berfungsi untuk memasukkan cairan
obat dengan sistem berkala dan teratur secara otomatis dengan dosis terapi yang lebih akurat.
Pada alat syringe pump terdapat beberapa bagian yang penting, salah satunya yaitu sistem alarm yang berfungsi untuk memberikan isyarat atau informasi kepada operatror akan adanya kondisi yang emergency pada alat. Kondisi yang umumnya menggunakan isyarat alarm diantaranya adalah alarm Occlusion (penyumbatan) dan alarm Nearly Empty (cairan habis ). Nada alarm
yang dihasilkan dapat bervariasi untuk membedakan jenis error yang terjadi. Dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi telah mendorong manusia untuk berusaha mengatasi segala permasalahan yang timbul di sekitarnya serta
2
meringankan pekerjaan yang ada, Salah satu teknologi yang sedang berkembang saat ini adalah Arduino.
Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat terbuka, sebagian besar elemennya dikemas dalam satu chip IC, sehingga sering disebut dengan single chip microcoputer. Arduino dapat diprogram untuk mengendalikan perangkat-perangkat atau system diluarnya secara fleksibel dan akurat karna dilengkapi dengan ROM (Read Only Memori), RAM (Random Acces Memory) beberapa pheripheral seperti pecacah/pewaktu, ADC (Analog to Digital Conventer), DAC (Digital to Analog Converter) dan serial komunikasi.
Berdasarkan latar belakang tersebut, maka diperlukan suatu perancangan nada alarm pada alat Syringe Pump variasi nada sehingga mampu membantu operator untuk mengetahui terjadinya kesalahan pada alat syringe pump. Hasil perancangan kemudian dituangkan dalam bentuk Karya Tulis Ilmiah dengan judul
“RANCANG BANGUN NADA ALARM PADA ALAT SYRINGE PUMP MENGGUNAKAN ARDUINO UNO”
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah tersebut, maka penulis dapat merumuskan masalah penelitian sebagai berikut:
1. Bagaimana cara kerja sensor Occlusion mendeteksi Penyumbatannya ? 2. Bagaimana cara kerja sensor Nearly Empty mendeteksi cairan habis ?
1.3 Batasan Masalah
Agar pembahasan mengenai Karya Tulis Ilmiah ini tidak terlalu luas, maka penulis mengambil batasan masalah yaitu hanya membahas tentang bagaimana
3
terjadinya alarm pada saat terjadinya kesumbataan ( Occlusion ) dan terjadinya alarm pada saat syringe dalam keadaan kosong ( Nearly Empty ) menyentuh limit switch.
1.4 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian Karya Tulis Ilmiah ini adalah:
1. Untuk mengetahui cara kerja sensor Occlusion mendeteksi penyumbatannya. 2. Untuk mengetahui cara kerja sensor Nearly Empty mendeteksi cairan habis.
1.5 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini antara lain sebagai berikut. 1.5.1 Bagi Penulis :
Menambah pengetahuan tentang cara kerja sensor Occlusion mendeteksi penyumbatannya dan menambah pengetahuan tentang cara kerja sensor Nearly Empty mendeteksi cairan habis
1.5.2 Bagi Pembaca :
Menambah wawasan pembaca dalam memahami tentang cara kerja sensor Occlusion mendeteksi penyumbatannya dan menambah pengetahuan pembaca
dalam memahami tentang cara kerja sensor Nearly Empty mendeteksi cairan habis.
1.5.3 Bagi Pendidikan :
Dapat menambah bahan bacaan serta referensi di lingkungan pendidikan khusus STIKes Binalita Sudama Medan dan juga menjadi acuan bagi penulis selanjutnya.
4
BAB 2 TEORI DASAR
2.1 Syringe Pump
Syringe Pump adalah salah satu jenis peralatan medis (alat kesehatan) yang
digunakan sebagai alat bantu proses penyuntikan masuknya nutrisi atau obat ke dalam tubuh pasien secara otomatis dengan kuantitas dan waktu tertentu. Secara khusus alat ini mentitikberatkan atau memfokuskan pada jumlah cairan yang dimasukkan kedalam tubuh pasien, dengan satuan mililiter per jam (mL/h). Alat ini menggunakan motor dc sebagai tenaga pendorong syringe yang berisi cairan atau obat yang akan dimasukkan kedalam pasien.
Gambar II.1 Syringe Pump
Gambar II.2 Pemasangan Syringe Pump Ke Tubuh Pasien
Syringe diletakkan diantara finger grips yang berfungsi sebagai penjepit belakang syringe untuk mempermudah penempatan posisi syringe. Syringe clamp
5
berfungsi untuk clamp alat suntik (syringe disposable) agar tidak dapat bergerak kesana kemari pada saat proses penyuntikan berlangsung. Sebuah motor dipasang pada syringe pump sebagai tenaga pendorong syringe agar menekan cairan keluar dari syringe dan dialirkan melalui IV Catheter.
2.1.1 Prinsip Kerja Syringe Pump
Prinsip kerja syringe pump adalah sebagai berikut :
1. Memanfaatkan tenaga motor untuk menekan tuas syringe agar cairan dari syringe dan dialirkan ke tubuh pasien melalui IV catheter.
2. Kecepatan aliran dapat di atur / dikontrol oleh mikrokontroler supaya stabil.
3. Display menampilkan seting flow rate dan jumlah cairan yang masuk ke dalam tubuh pasien.
2.1.2 Blok diagram Syringe pump
Alat syringe pump terdiri dari bagian-bagian seperti pada blok diagram Gambar II.3.
Gambar II.3 Blog diagram syringe pump PASIEN SETING DIAL MOTOR SYRINGE MIKROKONTROLER DISPLAY BUZER LED MOTOR DRIVER POWER SUPLAY
6
Fungsi dari Blok Diagram :
1. Power suplay berfungsi sebagai sumber tegangan dari PLN, langsung ke alat. Selain itu, pada alat syringe pump dapat juga menggunakan Battery sebagai cadangan Supply. Prinsip rangkaian power supply yaitu menurunkan tegangan AC menjadi tegangan DC
2. Mikrokontroller berfungsi sebagai pengontrol dan pengendali dari Syringe pump. Dan berupa perintah untuk mengendalikan motor, baik untuk memberhentika motor atau pun mempercepat kerja motor. Selain itu mengolah pendeteksian sensor yang berfungsi sebagai Pengaman dan selanjutnya menyalakan Buzzer sebagai tanda alarm.
3. Layar Display digunakan untuk menampilkan berbagai macam pengaturan - pengaturan agar bisa dilakukan dengan lebih mudah.
4. Led berfungsi sebagai indikator lampu.
5. Buzzer berfungsi untuk memberikan isyarat dan informasi apabila terjadi kesalahan pada alat.
6. Setting dial berfungsi untuk mengatur laju aliran, batas pengiriman. 7. Motor driver berfungsi Sebagai penggerak motor Dan Mengatur cepat
pelannya motor sesuai dengan yang telah deprogram dengan perintah dari microcontroller yang diberikan masukan daya oleh dial.
8. Motor berfungsi Sebagai tenaga utama pendorong syringe yang berisi cairan. Berupa motor Stepper dan Bekerja dengan kecepatan sesuai dengan
penyetingan .
7
2.1.3 Jenis – Jenis Alarm Pada Alat Syringe Pump
Alarm Syringe Pump berfungsi untuk memberikan informasi atau isyarat peringatan berupa suara alarm untuk menandakan terjadi kesalahan pada alat tersebut. Terdapat jenis-jenis alarm pada alat Syringe Pump diantaranya :
1. Alarm Nearly Empty berfungsi untuk memberikan isyarat suara alarm pada saat cairan yang diberikan kepada pasien mendekati habis.
2. Alarm Occlusion / Kemampatan berfungsi untuk memberikan tanda bunyi alarm dan memberhentikan sistem pompa pada saat terjadi sumbatan pada IV line dan pembuluh darah pada pasien.
3. Alarm Low Battery : Alarm akan berbunyi jika tegangan dalam baterai lemah sehingga perlu dilakukan pengisian kembali (recharge).
4. ( Flow Rate/Delivery limit/Volume Delivered ) menampilkan aliran rata-rata / flow rate dalam satuan ml/h.
2.2 Arduino Uno
Arduino Uno adalah pengendali mikro single-board yang bersifat terbuka, sebagian besar elemennya dikemas dalam satu chip IC, sehingga sering disebut dengan single chip microcoputer. Arduino dapat diprogram untuk mengendalikan perangkat-perangkat atau system diluarnya secara fleksibel dan akurat karna dilengkapi dengan ROM (Read Only Memori), RAM (Random Acces Memory) beberapa pheripheral seperti pecacah/pewaktu, ADC (Analog to Digital Covebter), DAC (Digital to Analog Converter) dan serial komunikasi. Hardware dalam
arduino memiliki prosesor Atmel AVR dan menggunakan software dan bahasa sendiri.
8
Berikut ini merupakan tabel dari spesifikasi Arduino Uno terdapat komponen-komponen didalamnya, sebagai berikut :
Tabel II.1 Spesifikasi Arduino Uno
Mikrokontroler Atmega328
Tegangan pengoperasian 5 V
Tegangan input yang disarankan 7-12 V
Batas tegangan input 6-20 V
Jumlah pin I/O digital
14 (6 diantaranya menyediakan keluaran PWM
Jumlah pin input analog 6
Arus DC tiap pin I/O 40 mA
Arus DC untuk pin 3.3 V 50 mA
Memori Flash
32 KB ( Atmega328), sekitar 0.5 KB digunakan oleh bootloader
SRAM 1 KB (Atmega328)
EEPROM 1 KB (Atmega328)
Clock Speed 16 MHz
Hardware dalam arduino memiliki beberapa jenis, yang mempunyai
9
disesuaikan dengan kebutuhan, hal ini yang akan mempengaruhi dari jenis prosessor yang digunakan. Jika semakin kompleks perancangan dan program yang dibuat, maka harus sesuai pula jenis kontroler yang digunakan.
Gambar II.4 Arduino Uno
Konfigurasi pin yang terdapat pada Arduino Uno adalah :
a. Pin I/0 14 pin ( pin 0–13 ), Merupakan pin digital dengan nomor 0–13 yang dapat dijadikan input atau output yang diatur dengan cara membuat program IDE.
b. Input Analog 6 pin ( pin 0–5 ), Merupakan pin analog bernomor 0–5 yang dapat digunakan untuk membaca nilai input yang memiliki nilai analog dan mengubahnya ke dalam angka antara 0 sampai dengan 1023.
c. Output Analog 6 pin ( pin 3, 5, 6, 9, 10 dan 11 ), Merupakan pin digital tetapi sejumlah pin tersebut dapat diprogram kembali menjadi pin output analog.
Papan Arduino Uno dapat mengambil daya dari USB port pada komputer dengan menggunakan USB charger atau dapat pula mengambil daya dengan menggunakan AC adaptor dengan tegangan 9 volt. Jika tidak terdapat power supply yang melalui AC adaptor, maka papan Arduino akan mengambil daya dari USB port. Tetapi apabila diberikan daya melalui AC adaptor secara bersamaan
10
dengan USB port maka papan Arduino akan mengambil daya melalui AC adaptor secara otomatis.
2.2.1 Software Arduino
Software arduino yang digunakan adalah driver dan IDE, walaupun masih ada beberapa software lain yang sangat berguna selama pengembangan arduino. Integrated Development Environment (IDE), suatu program khusus untuk suatu
komputer agar dapat membuat suatu rancangan atau sketsa program untuk papan Arduino.
IDE Arduino terdiri dari : 1. Editor Program
Sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis dan mengedit program dalam bahasa processing.
2. Compiler
Berfungsi untuk kompilasi sketch tanpa unggah ke board bisa dipakai untuk pengecekan kesalahan kode sintaks sketch. Sebuah modul yang mengubah kode program menjadi kode biner bagaimanapun sebuah mikrokontroler tidak akan bisa memahami bahasa processing.
3. Uploader
Berfungsi untuk mengunggah hasil kompilasi sketch ke board target. Pesan error akan terlihat jika board belum terpasang atau alamat port COM belum terkonfigurasi dengan benar. Sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer ke dalam memory didalam papan arduino.
11
Berikut tampilan IDE Arduino pada gambar II.5
Gambar II.5 Tampilan IDE Arduino
2.2.2 Bahasa Permograman C
Bahasa Permrograman C (programming language) adalah sebuah instruksi standar untuk memerintah komputer agar menjalankan fungsi tertentu. Bahasa pemrograman ini merupakan suatu himpunan dari aturan sintaks dan semantik yang dipakai untuk mendefinisikan program komputer. Bahasa ini memungkinkan seorang programmer dapat menentukan secara persis data mana yang akan diolah oleh komputer, bagaimana data ini akan disimpan/diteruskan, dan jenis langkah apa secara persis yang akan diambil dalam berbagai situasi. Fungsi bahasa pemrograman yaitu memerintah komputer untuk mengolah data sesuai dengan alur yang kita inginkan. Keluaran dari bahasa pemrograman tersebut berupa program/aplikasi.
Kode Program bisa disebut sketch. Kode program atau sketch yang sudah selesai ditulis di Arduino IDE bisa langsung dicompile dan diupload ke Arduino. Struktur program sketch dalam Arduino dikelompokkan menjadi 3 blok.
1. Bagian deklarasi Awal
Bagian deklarasi awal digunakan untuk mendeskripsikan variabel-variabel yang akan digunakan dalam program utama dan juga untuk menambahkan file-file program yang dibutuhkan untuk menjalankan program utama.
12
2. Void Setup
Bagian setup digunakan untuk menginisiasi variabel, mengatur mode pin pada board, mengatur timer, mengatur baudrate serial port dan sebagainya. Bagian setup hanya dijalankan sekali saja yaitu pada saat awal program dijalankan atau ketika program direset.
void setup( ) {
//Statement; }
3. void Loop
Bagian loop adalah fungsi utama program yang akan dijalankan berulang-ulang.
void loop( )
{
//Statement; }
2.2.3 ADC pada Arduino Uno
ADC (Analog to Digital Converter) adalah salah satu fasilitas mikrokontroler yang berfungsi untuk mengubah data analog menjadi data digital. ADC memiliki 2 karakter prinsip, yaitu kecepatan sampling dan resolusi. Kecepatan sampling suatu ADC menyatakan seberapa sering sinyal analog dikonversikan ke bentuk sinyal digital pada selang waktu tertentu. Kecepatan sampling bisanya dinyatakan dalam sample per second (SPS). Contoh ditunjukkan pada Gambar II.6 ADC pada arduino uno.
13
(a) (b)
Gambar II.6 (a) ADC pada kecepatan sampling tinggi dan (b) ADC kecepatan tinggi
Resolusi ADC menentukan ketelitian nilai hasil konversi ADC. contoh: ADC 8 bit akan memiliki output 8 bit data digital, ini berarti sinyal input dapat dinyatakan dalam 255 (2n –1) nilai diskrit. ADC 12 bit memiliki
12 bit output data digital, ini berarti sinyal input dapat dinyatakan dalam 4096 nilai diskrit.
Prinsip kerja ADC adalah mengkonversi sinyal analog ke dalam bentuk besaran yang merupakan rasio perbandingan sinyal input dan tegangan referensi.
2.3 Limit Switch
Limit Switch merupakan jenis saklar yang dilengkapi katup yang berfungsi menggantikan tombol. Prinsip kerja sama seperti saklar push ON yaitu hanya akan menghubungkan pada saat katubnya ditekan pada batas penekanan tertentu yang telah ditentukan dan akan memutus saat katup tidak ditekan. limit switch termasuk kedalam sensor mekanis yaitu sensor yang akan memberikan perubahan elektrik saat terjadi perubahan mekanik pada sensor tersebut. Penerapan dari limit switch adalah sebagai sensor posisi suatu benda ( objek ) yang bergerak.
14
Gambar II.7 Limit Switch
Prinsip kerja limit switch diaktifkan dengan penekanan tombolnya pada batas/daerah yang telah ditentukan sebelumnya sehingga terjadi pemutusan atau penghubungan rangkaian tersebut. Limit switch memiliki 2 kontak yaitu NO ( normaly open ) atau NC ( normaly close ) dimana salah satu kontak akan aktif jika
tombolnya ditekan. Kontruksi dan Simbol limit swicth dapat dilihat seperti Gambar II.9
Gambar II.8 ( a ) kontruksi limit switch dan ( b ) simbol limit switch
2.4 Regulator Voltage 5VDC
Modul Regulator Voltage 5VDC ( LM2596 ) adalah sirkuit terintegrasi monolitik yang menyediakan semua fungsi aktif untuk regulator pengalih step-down (buck), yang mampu menggerakkan beban 3-A dengan pengaturan jalur dan beban yang sangat baik. Perangkat ini tersedia dalam tegangan keluaran tetap 3,3 V, 5 V, 12 V, dan versi keluaran yang dapat disesuaikan. Membutuhkan jumlah minimum komponen eksternal, regulator ini mudah digunakan dan mencakup kompensasi frekuensi internal, dan osilator frekuensi tetap. LM2596 beroperasi pada frekuensi switching 150 kHz, sehingga memungkinkan komponen filter berukuran lebih kecil daripada yang diperlukan dengan regulator switching
15
frekuensi yang lebih rendah. Terdapat beberapa varian dari IC seri ini yang dapat dikelompokkan dalam dua kelompok yaitu versi adjustable yang tegangan keluarannya dapat diatur, dan versi fixed voltage output yang tegangan keluarannya sudah tetap / fixed. Pada modul diatas menggunakan seri IC adjustable yang tegangan keluarnya dapat diubah-ubah. Keunggulan modul step down LM2596 dibandingkan dengan step down tahanan resistor / potensiometer adalah besar tegangan output tidak berubah (stabil). Berikut merupakan gambar dari Modul step down LM2596 :
Gambar II.9 Modul Regulator Voltage 5VDC
Gambar II.10 Rangkaian Regulator 5VDC
Spesifikasi Regulator Voltage 5VDC ( LM2596 ) : 1. Efisien sitinggi
2. Tersedia IC dalambentuk TO-220 dan TO-263 3. Tegangan input mencapai 40 V
16
4. Tegangan output 1.2-V – 37-V ± 4% 5. Output beban maksimum 3A
6. Osilator internal frekuensi tetap 150-kHz
7. Hanya membutuhkan 4 komponen eksternal : Dioda, Capasitor, induktor, resistor
8. Terdapat fitur Shutdown TTL
9. Mode siaga daya rendah biasanya 80 μA
10. Menggunakan inductor standar yang sudah tersedia.
2.5 Nada Alarm
2.5.1 Pengertian Nada Alarm
Nada Alarm adalah bunyi atau pesan isyarat suara yang terjadi ketika terjadinya suatu masalah di alat kesehatan. Misalnya Pesan yang disampaikan nada alarm Nearly Empty menginformasikan bahwa cairan telah habis. Ketika sudah selesai tolong di matikan alarm nearly empty dan memasukkan cairan baru kedalam syringe. Dan nada alarm di Occlusion menandakan penyumbatan, dan motor akan mati dan alarm memberi informasi kepada operatornya terjadi penyumbatan dan tolong penyumbatannya itu dihilangkan.
2.5.2 Fungsi Nada Alarm
Nada alarm Nearly Empty berfungsi untuk memberikan isyarat suara alarm pada saat cairan yang diberikan kepada pasien mendekati habis dan perlu diisi kembali oleh perawat atau dokter dan Nada alarm Occlusion / Kemampatan berfungsi untuk memberikan tanda bunyi alarm dan memberhentikan sistem pompa pada saat terjadi sumbatan pada IV line dan pembuluh darah pada pasien.
17
Hal ini sangat penting terutama bagi pasien yang berada dalam perawatan medis yang menggunakan alat medis di rumah sakit. Dan juga untuk dokter atau perawat yang perlu segera meningkatkan kewaspadaannya terhadap terjadinya kesalahan pada alat medis.
2.6 DFPlayer Mini DFR0299
DFPlayer Mini DFR0299 adalah mp3 modul kecil dengan output audio disederhanakan yang dapat dihubungkan langsung ke speaker. Modul ini dapat digunakan sebagai kombinasi dengan mikrokontroler atau papan pengembangan seperti Arduino, diaktifkan untuk komunikasi RX / TX (Serial), sehingga melalui perintah serial sederhana kita dapat memutar musik dan menjalankan fungsi lain seperti memutar suara satu dan yang lainnya. Modul ini dilengkapi dengan slot SDcard dan mendukung sistem file FAT16, FAT32.
Gambar II.11 DFPlayer Mini DFR0299
Berikut ini merupakan tabel dari Fungsi Port DFPlayer mini terdapat komponen-komponen didalamnya, sebagai berikut :
18
Tabel II.2 Fungsi Port DFPlayer mini
Nama Deskripsi Fungsi Pin
VCC Tegangan input DC 3.2-5.0 V; typical : DC4.2 RX Masukan serial UART
TX Keluaran serial UART DAC_R Keluaran Audio saluran
kanan
Kendarai earphone dan amplifire
DAC_I Output Audio saluran kiri
Kendarai earphone dan amplifire
SPK1 Speaker Speaker driver kurang dari 3 w
GND Ground Ground
SPK_2 Speaker Speaker driver kurang dari 3 w
BUSY Status bermain Rendah berarti bermain / tinggi berarti bermain
USB - USB – DM USB Port
USB + USB + DP USB Port
ADKEY_2 AD Port 1 Triger memainkan segmen pertama ADKEY_1 AD Port 2 Triger memainkan segmen pertama IO_2 Port pemicu 2 Pree pendek untuk bermain sebelumnya
(tekan lama untuk meningkatkan volume)
GND Ground Ground
IO_1 Port pemicu 1 Pree pendek untuk bermain sebelumnya (tekan lama untuk meningkatkan volume)
2.7 Memory Card
Memory card atau kartu memori adalah alat yang dipakai untuk media penyimpanan data digital pada sebuah perangkat. Data digital tersebut dapat berupa gambar, audio, dan video. memory card ini mempunyai banyak ukuran, mulai dari 128MB, 512MB, 1GB, 32GB, hingga 64GB bahkan lebih.
19
Gambar II.12 Memory Card Spesifikasi Memory Card :
Ukurannya lebih kecil daripada Mini SD dan banyak digunakan pada penyimpanan data. Kapasitas penyimpana data bisa mencapai hingga 16 GB. MicroSD merupakan kartu memori super kompak dengan ukuran terkecil 11 mm x 145 mm x 1mm, dapat memasukkannya ke slot SD card dengan bantuan adapter. MicroSD hadir dengan kapasitas 256 MB sampai dengan 16 GB.
Struktur Memory Card Secara umum, sebuah Memori Card terdiri atas sebuah kartu berbahan plastic ( polyvinyl chloride ), kemudian ditanamkan sebuah microcontroler dan diatasnya dipasangkan sebuah Pinout atau Printed Circuit yang
akan secara langsung berinteraksi dengan komunikasi secara wired ( contact ) atau wireless ( contactless ) seperti pada gambar II.13
20
2.8 Operation Amplifier PAM8403
Operational Amplifier atau yang sering disingkat Op Amp adalah penguat sinyal sebuah alat yang berfungsi untuk mengubah sinyal dari input dengan amplitudo rendah menjadi sebuah sinyal output dengan amplitude yang relatif lebih tinggi namun frekuensinya masih tetap sama. Sinyal output yang dikuatkan ini biasanya berupa suara audio berbentuk analog.
Gambar II.14 Simbol Amplifier
PAM8403 adalah chip digital amplifier stereo yg berukuran kecil, menghasilkan suara high-definition (hifi) de ngan output 3W+3W (2 channel stereo)
Gambar II.15 Modul PAM8403 Karakteristik pin :
1. Pin IN, berfungsi sebagai Input 2. Pin IN+, berfungsi sebagai VCC
21
3. Pin IN-, berfungsi sebagai pin negatif 4. Pin OUT+, berfungsi sebagai output 5. Pin OUT-, berfungsi sebagai GROUND
Spesifikasi:
1. Tegangan kerja: 5v DC 2. Output min: 3W x 2channel 3. Ukuran pcb: 29.5 x 20.2 x 15 mm
2.9 Speaker
Speaker adalah Transduser yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi Frekuensi Audio (sinyal suara) yang dapat didengar oleh telinga manusia dengan cara mengetarkan komponen membran pada Speaker tersebut sehingga terjadilah gelombang suara. Proses pengubahan gelombang elektromagnetik menjadi gelombang bunyi tersebut dapat terjadi karena aliran listrik dari penguat audio dialirkan kedalam kumparan dan terkena pengaruh gaya magnet pada speaker.
Gambar II.16 Speaker
Prinsip Kerja Speaker :
pada dasarnya Speaker terdiri dari beberapa komponen utama yaitu Cone, Suspension, Magnet Permanen, Voice Coil dan juga Kerangka Speaker. Dalam
22
rangka menterjemahkan sinyal listrik menjadi suara yang dapat didengar, Speaker memiliki komponen Elektromagnetik yang terdiri dari Kumparan yang disebut dengan Voice Coil untuk membangkitkan medan magnet dan berinteraksi dengan Magnet Permanen sehingga menggerakan Cone Speaker maju dan mundur. Voice Coil adalah bagian yang bergerak sedangkan Magnet Permanen adalah bagian Speaker yang tetap pada posisinya. Sinyal listrik yang melewati Voice Coil akan menyebabkan arah medan magnet berubah secara cepat sehingga terjadi gerakan “tarik” dan “tolak” dengan Magnet Permanen. Dengan demikian, terjadilah getaran yang maju dan mundur pada Cone Speaker. Cone adalah komponen utama Speaker yang bergerak. Pada prinsipnya, semakin besarnya Cone semakin besar pula permukaan yang dapat menggerakan udara sehingga suara yang dihasilkan Speaker juga akan semakin besar. Suspension yang terdapat dalam Speaker berfungsi untuk menarik Cone ke posisi semulanya setelah bergerak maju dan mundur. Suspension juga berfungsi sebagai pemegang Cone dan Voice Coil. Kekakuan (rigidity), komposisi dan desain Suspension sangat mempengaruhi kualitas suara Speaker itu sendiri.
(a) (b)
23
2.9 LCD (Liquid Crystal Display) Matrix 16 x 2
LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit. LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik.
Adapun fitur yang disajikan dalam LCD ini adalah : 1. Terdiri dari 16 karakter dan 2 baris.
2. Dapat dialamati dengan mode 4-bit dan 8-bit. 3. dilengkapi dengan back light
Gambar II.18 LCD 16x2
Berikut ini merupakan Fungsi Pin pada LCD matrix 16x2 seperti pada Tabel II.3
Tabel II.3 Fungsi Pin pada LCD 16x2
Pin Number Symbol Function
24
Umumnya pada pengaplikasian, R/W diberi logika rendah “0” , Bus Data terdiri dari 4-bit atau 8-bit, jika jalur data 4 bit maka yang digunakan ialah Db4 sampai Db7. Sebagaimana terlihat pada tabel deskripsi. interfce LCD merupakan sebuah pararel bus, dimana hal ini sangat memudahkan dan sangat cepat dalam pembacaan dan penulisan data ke LCD. Kode ASCH yang ditampilkan sepanjang 8-bit (pertama dikirim ke LCD secara 4 bit atau 8 bit pada satu waktu. Jika mode 4-bit yang digunakan, maka 2 nibble data dikirim untuk membuat sepenuhnya
8-2 Vdd +3V
3 Vo Pengatur kontras
4 RS register seleg signal
5 R/W Read While Signal
6 E Eneble Signal
7 Db0 Data Bus Line
8 Db1 Data Bus Line
9 Db2 Data Bus Line
10 Db3 Data Bus Line
11 Db4 Data Bus Line
12 Db5 Data Bus Line
13 Db6 Data Bus Line
14 Db7 Data Bus Line
15 A/Vcc +4,2V for LED/Negative Voltage Output
25
bit (pertama dikirim 4 bit MSB lalu 4 bit LSB dengan pulse clock E setiap nibblenya.
Jalur kontrol EN digunakan untuk memberitahu LCD bahwa mikrokontrorel mengirimkan data ke LCD, untuk mengirimkan data ke LCD program harus menset E ke kondisi high “1” dan kemudian menset dua jalur kontrol lainnya (RS danR/W) atau juga mengirimkan data ke jalur data bus, saat jalur lainnya sudah siap, E harus diset E kembali ke high ke “0” dan tunggu beberapa saat (tergantung pada datasheet LCD), dan set E kembali ke high “1”. Ketika jalur RS berada dalam kondisi low “0”, data yang dikirim ke LCD dianggap sebagai sebuah perintah atau intruksi khusus (seperti bersihkan layar, posisi kursor dll). Ketika RS dalam kondisi high atau “1”, data yang dikirimkan adalah data ASCH yang akan ditampilkan dilayar. Misal, untuk menampilkan huruf “A” pada layar maka RS harus diset ke “1”. Jalur kontrol R/W harus berada dalam kondisi low (0) saat informasi data bus dituliskan di LCD.
Apabila R/W berada dalam kondisi high “1”, maka program akan melakukan query (pembacaan) data dari LCD. Intruksi bacaan hanya satu, yaitu get LCD status (membaca status LCD), lainnya merupakan instruksi penulisan. Jadi hampir setiap aplikasi yang menggunakan LCD, R/W selalu diset ke ”0”. Jalur data dapat terdiri dari 4 atau 8 jalur (tergantung mode yang dipilih penggua), Db0, Db1, Db2, Db3, Db4, Db5, Db6 dan Db7. Mengirim data secara parallel baik 4-bit atau 8-bit merupakan 2 mode operasi primer. Untuk membuat sebuah aplikasi interface LCD, menentukan mode operasi merupakan hal yang paling penting.
26
Mode 8-bit sangat baik digunakan ketika kecepatan menjadi keutamaan dalam sebuah aplikasi dan setidaknya minimal tersedia 11 pin I/O (3 pin untuk kontrol, 8 pin untuk data). Sedangkan mode 4 bit minimal hanya membutuhkan 7-bit (3 pin untuk kontrol, 4 pin untuk data). Bit RS digunakan untuk memilih apakah data atau instruksi yang akan ditransfer antara mikrokontroller dan LCD. Jika bit ini diset (RS=1), maka byte pada posisi kursor LCD saat itu dapat dibaca atau ditulis. Jika bit ini di reset (RS=0), merupakan instruksi yang diirim ke LCD atau status eksekusi dari instruksi terakhir yang dibaca.
2.10 Tinjauan Pustaka
Tinjauan Pustaka adalah judul yang memiliki pembahasan yang hampir sama tetapi dengan rumusan masalah yang berbeda judul pembahasan sejenis ini di buat sebagai pembanding dalam penilitian dan akan di cantumkan beberapa penelitian terlebih dahulu.
1. Rancang Bangun Syringe Pump berbasis Mikrokontroler Atmega8535 dilengkapi Detektor Oclusi oleh Nada Fitrieyatul Hikmah, Imam Sapudan dan Triwiyanto ( Program Studi Teknik Elektromedik Politeknik Kesehatan Kementrian, Surabaya 60115 dan Program Studi Teknobiomedik Departemen Fisika Sains dan Teknologi Surabaya 60115 ).
27
BAB 3 PERANCANGAN
Pada bab ini akan diuraikan tahap yang dilakukan dalam perancangan rangkaian nada alarm, alat serta bahan yang digunakan, yaitu :
3.1 Alat
Adapun alat yang digunakan sebagai penunjang dalam melakukan pengukuran, pengamatan dan pengujian Rangkaian Nada Alarm yaitu :
Tabel III.1 Alat
NO Alat Merk (Set/
unit) Kegunaan
1. Tools Kit Lokal 1 set
Alat bantu kegiatan mekanikal elektrikal
2. Oscilloscop GW INSTEK 1 set Untuk mengukur pulsa keluaran pada titik pengukuran
3. Multimeter Heles 1 set
Digunakan untuk mengukur arus listrik atau tegangan dan resistansi maupun komponen elektronika.
4. Laptop Acer 1 unit
Untuk penyusunan program (software) yang akan di download ke mikrokontroler
5. Adaptor
Spc (super premium
cctv)
1 unit Menyediakan suplay daya ke rangkaian
28
3.2 Bahan
Adapun bahan yang digunakan dalam pembuatan rangkaian nada alarm yaitu:
Tabel III.2 Bahan
No Simbol Nama Komponen Keterangan
1. ARD1 Modul Arduino Uno 1 unit
2. S1 dan S2 Limit Switch 2 buah
3. DFR0299 DFPlayer Mini DFR0299 1 unit
4. SPK Speaker 1 unit
5. LCD/LM016LL Display 16x2 1 buah
6. LM2596 Regulator Voltage 5VDC ( LM2596) 1 buah
7. PAM8403 Modul Free-Amp PAM8403 1 buah
3.3 Jenis Penelitian
Jenis penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah penelitian eksperimental, yang dimana penelitian melakukan pengambilan gambar dan pengukuran yang bertujuan untuk mengetahui akibat terhadap materi atau bahan yang di uji coba.
3.4 Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di laboratorium elektronika kampus Program Studi D3 Teknologi Elektromedis STIkes Binalita Sudama Medan.
29
3.5 Waktu Penelitian
Waktu pelaksanaan penelitian disesuaikan dengan kalender akademis Program Studi Teknologi Elektromedis Binalita Sudama Medan seperti pada Tabel III.3.
Tabel III.3 Waktu Penelitian.
No Kegiatan Des – 19 Jan – 20 Feb – 20 Jun – 20 Jul – 20 1 2 3 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 1 Pengajuan Judul 2 Penetapan Judul 3 Penyusunan Proposal 4 Ujian Proposal 5 Pembuatan Modul 6 Pengujian Modul 7 Pengambilan Data 8 Analisa Data 9 Penyusunan 10 Ujian Hasil
3.6 Perancangan Perangkat Keras (Hardware) 3.6.1 Blok Diagram
Rangkaian Nada Alarm pada alat Syringe Pump dirancang dengan blok diagram seperti pada Gambar III.1
Gambar III.1 Blok diagram Regulator Voltage 5VDC
Modul mikrokontroler Limit Switch
Occlusion Display
DFPlayer Mini Amplifier Speaker Power Suplay
Limit Switch Nearly Empty
30
Fungsi dari Blok Diagram :
1. Blok power supplay berfungsi mendistribusikan tegangan ke seluruh rangkaian.
2. Modul Regulator Voltage 5VDC ini membantu untuk menurunkan tegangan tinggi ke tegangan yang lebih rendah dan menstabilkan tegangan DC.
3. Limit switch occlusion berfungsi pada saat selang membesar dan menekan limit switch alarm akan hidup dan menandakan terjadinya occlusion dan pada saaat tidak tertekan alarm mati.
4. Limit switch nearly empty berfungsi pada saat syringe menekan limit switch alarm nearly empty akan berbunyi dan kembali normal pada saat syringe tidak menekan limit switch.
5. Modul mikrokontroler menggunakan Arduino uno berfungsi sebagai pengendali mikro single-board yang bersifat open source dan memberi sinyal ke DFPlayer Mini.
6. DFPlayer Mini adalah modul MP3 yang digunakan untuk penyimpanan suara di kartu memori.
7. Amplifier digunakan untuk menguatkan sinyal audio yang bertujuan untuk mengeraskan suara.
8. Speaker berfungsi mengubah sinyal listrik menjadi gelombang getaran yang akan mengelurkan suara.
9. Display berfungsi Untuk menampilkan informasi terjadinya alarm Nearly Empty, Alarm Occlusion dan kondisi normal.
31
Cara kerja Rangkaian :
Dari Blok power supplay yang berfungsi mendistribusikan tegangan dari sumber daya masuk ke rangkaian Regulator voltage 5 VDC dimana Rangkaian Regulator dapat membantu menurunkan tegangan tinggi ke tegangan yang lebih rendah dan menstabilkan tegangan DC. Lalu masuk ke board arduino yang memerlukan tegangan pengoperasian 5 Volt. Limit switch berfungsi untuk menghidupkan dan mematikan nada alarm. Terdapat 2 limit switch di antaranya limit switch occlusion pada saat selang membesar dan menekan limit switch alarm akan hidup dan menandakan terjadinya occlusion dan pada saat selang mengecil dan tidak menekan limit switch alarm akan mati. dan limit switch Nearly empty pada saat syringe menekan limit switch alarm nearly empty akan berbunyi dan kembali normal pada saat syringe tidak menekan limit switch. kedua limit switch lalu dibaca data dari Arduino dan kemudian memberikan sinyal logic ke DFPlayer mini Kemudian diperkuat sinyal audio melalui amplifier dan mengeluarkan Suara nada alarm melalui speaker. Dan menampilkan tampilan informasi berupa Nearly empty, Occlusion, dan pada saat kondisi normal di display.
3.6.2 Sensor Limit Switch
Sensor Limit Switch ini digunakan sebagai sensor yang berfungsi sebagai pemutus dan penyambung arus listrik dari sumber arus ke beban listrik. Terdapat 2 sensor limit switch yang dihubungkan ke Arduino di antaranya sensor limit switch Occlusion pada Pin 7 dimana pada saat selang membesar dan menyentuh limit switch Pin 7 berlogika 1 dan pada saat selang mengecil dan tidak menyentuh limit switch Pin 7 berlogika 0. Sensor limit switch Nearly Empty pada Pin 6
32
dimana pada saat syringe menyentuh limit switch Pin 6 berlogika 1 dan pada saat syringe tidak menyentuh limit switch Pin 6 berlogika 0.
Gambar III.2 Sensor Limit Switch Occlusion dan Sensor Nearly Empty
3.6.3 Rangkaian Mikrokontroler
Rangkaian Mikrokontroler dirancang menggunakan Arduino Uno Seperti pada gambar III.3 Arduino Uno berfungsi sebagai pengontrol rangkaian dan untuk menyimpan program yang digunakan untuk mengendalikan rangkaian nada alarm.
Mikrokontroler bekerja dengan memberikan tegangan sebesar +5V dan GND, yang berasal dari rangkaian power suplay. Pin Ground dihubungkan pada ground regulator, Pin Vcc dihubungkan ke Kaki Vcc regulator, Pin 6 dan 7 digunakan untuk membaca data Logic yang dihasilkan oleh rangkaian limit switch. Jika limit switch ditekan maka Pin 6 atau 7 Arduino akan berlogika 0 dan jika tidak ditekan maka maka Pin 6 atau 7 Arduino berlogika 1. Mikrokontroler selanjutnya mengirim sinyal ke RX dan Tx pada DFPlayer Mini melalui Pin 3 dan 2 Arduino uno yang berfungsi sebagai penyimpan nada yang akan di kirim ke speaker. Pin PC0-PC1-PC2-PC3-PC4-PC5 dihubungkan ke rangkaian display untuk menampilkan ( alarm occlusion aktif ), ( alarm nearly empty Aktif ) dan
33
bekerja dengan memberikan logika 1 dan Display akan menampilkan ( kondisi normal ) dengan memberikan nilai logika 0.
Bagian–bagian (port) yang digunakan dalam perancangan rangkaian Arduino ini adalah :
1. Pin PC0, pin PC1, pin PC2, pin PC3, pin PC4, pin PC5 diteruskan untuk tampilan display.
2. Pin PD2 diteruskan ke TX mini MP3. 3. Pin PD3 diteruskan ke RX mini MP3.
4. Pin PD6 diteruskan ke Limit switch Occlusion
5. Pin PD7 diteruskan ke Limit switch Nearly empty
Gambar III.3 Rangkaian Mikrokontroler
3.6.4 Rangkaian DFPlayer Mini
Rangkaian DFPlayer Mini adalah modul MP3 yang digunakan untuk menyimpan suara dan dapat diletakkan kedalam Kartu memori. Rangkaian ini menggunakan Support Sampling rate 24/32 KHz. Berikut proses cara menyimpan
34
nada ke memory Micro SD card yaitu Masukkan memory Micro SD Card pada laptop dengan Card Reader kemudian Format SD Card anda dengan sistem FAT32 (jika belum), caranya adalah dengan menekan klik kanan pada Micro SD(Disk F ), kemudian klik Format > pilih Files System > dan pilih FAT32 > Klik Start > tunggu sampai selesai dan Buat sebuah folder dengan nama mp3, kemudian Masukkan sebuah file mp3 dan ubah namanya berurutan yaitu 0001, 0002. Dimana file mp3 0001 digunakan untuk play sound 1 dan file mp3 0002 digunakan untuk play sound 2.
Serial Input dari DFPlayer Mini berupa Pin RX yang dihubungkan dari Pin
3 Arduino yang berfungsi untuk memberikan sinyal dari Pin 3 Arduino ke serial input DfPlayer mini, Pin TX berupa seria output dari DFPlayer Mini yang
dihubungkan dari Pin 2 Arduino. Terminal Output + dan Output - dihubungkan ke Speker sebagai pengeluar suara.
Pin RX berfungsi sebagai serial input Pada DFPlayer Mini yang diteruskan dari arduino Pin 3
Pin TX berfungsi sebagai serial Output yang diteruskan dari arduino Pin 2 Vcc berfungsi sebagai tegangan
GND berfungsi sebagai ground
OUT + berfungsi sebagai terminal input amplifier
35
3.6.5 Rangkaian Amplifier
Rangkaian Amplifier berfungsi sebagai penguat sinyal yang diterima dari DFPlayer Mini agar suara bisa di keras atau di kecilkan dan dapat dikeluarkan dari speaker. Selain itu, amplifier juga akan menguatkan sinyal hingga 3x yang akan diteruskan ke Speaker. Input dari amplifier akan diambil dari pin OUT + yang dihubungkan ke pin IN+ amplifier.
Gambar III.5 Rangkaian Amplifier
Keluaran dari Amplifier diambil melalui terminal SPK R amplifier akan diteruskan ke Speaker.
3.6.6 Rangkaian Display
Rangkaian Display dirancang menggunakan LCD 16x2 seperti pada gambar III.5. Rangkaian Display menerima data dari Output Arduino untuk Untuk menampilkan tampilan nada alarm syringe pump, Alarm aktif Occlusion , Alarm aktif Nearly Empty dan kondisi normal. Pada saat Limit Switch Occlusion menyentuh selang tampilan pada display menampilkan (alarm Occlusion), dan pada saat selang mengecil dan tidak menyentuh limit switch tampilan pada display (kondisi normal). Pada saat syringe menyentuh limit switch tampil pada display (alarm nearly empty), dan pada saat syringe tidak menyentuh limit switch tampil pada display (Kondisi Normal).
36
PC0 Arduino diteruskan ke Pin 14 Pin PC1 Arduino diteruskan ke Pin 13 Pin PC2 Arduino diteruskan ke Pin 12 Pin PC3 Arduino diteruskan ke Pin 11 Pin PC4 Arduino diteruskan ke Pin E Pin PC5 Arduino diteruskan ke Pin RS
Rangkaian display menerima data dari mikrokontroler pada Pin PC0-PC3 Arduino.Sedangkan sinyal kontrol input E dan RS dihubungkan ke mikrokontroler yang menggunakan Arduino Uno melalui Pin PC4 dan PC5
Gambar III.6 Rangkaian Display
3.7 Perancangan Perangkat Lunak (Software) 3.7.1 Metode Penulisan Perangkat Lunak (Flowchart)
Agar penulisan program menjadi lebih mudah dan terarah terlebih dahulu dirancang diagram alir (Flow Chart) dari program yang akan dibuat, program terdiri dari 2 bagian yaitu, program utama dan sub program. Program utama merupakan program yang mengatur sistem secara keseluruhan dan sub program.
37 Tidak Ya Tidak Ya Tidak Tidak Ya Ya Start Inisialisasi Tampilkan Display “Nada Alarm Syringe Pump”
Delay 1 detik Tampilkan Display “Kondisi Normal” Apakah Limit Switch 1 (Occlusion) tertekan Play Sound 1 Tampilkan display “Alarm Aktif Occlusion”
Apakah Limit Switch 2 (Nearly
empty) tertekan
Play Sound 2 Tampilkan display “Alarm Aktif Nearly empty” Apakah Limit
Switch 1 (Occlusion) terlepas
Apakah Limit Switch 2 (nearly empty) terlepas End Sound 1 Tampilkan Display “Kondisi Normal” A End Sound 2 Tampilkan Display “Kondisi Normal” B
38
Gambar III.7 Flowchart
Hidupkan alat Lalu inisialisasi untuk pengaturan data,. Kemudian tampilkan di display “nada alarm syringe pump”, “kondisi normal”. Apakah limit Switch 1 (Occlusion) tertekan?, jika ( ya ) maka suara nada 1 akan berbunyi dan menampilkan informasi alarm aktif Occlusion di layar display. Apakah limit Switch 2 (Nearly Empty) tertekan ?, jika ( ya ) maka suara nada 2 akan berbunyi dan menampilkan informasi alarm aktif Nearly empty di layar display. Dan apabila limit Switch 1 ( Tidak ) tertekan periksa limit Switch 2 dan apabila limit Switch 2 ( Tidak ) di tekan kembali cek kondisi limit Switch. Apakah limit Switch 1 tertekan?, jika ( ya ) maka suara nada 1 akan berbunyi dan menampilkan informasi alarm aktif Occlusion di layar display. Apakah limit Switch 2 tertekan ?, jika ( ya ) maka suara nada 2 akan berbunyi dan menampilkan informasi alarm aktif Nearly empty di layar display. Apakah limit Switch 1 terlepas ?, jika ( ya ) maka nada 1 akan mati dan menampilkan informasi kondisi normal di layar display, jika ( Tidak ) apakah limit Switch 2 terlepas ?, jika ( ya ) maka suara nada 2 akan mati dan menampilkan informasi kondisi normal di layar display, jika ( Tidak ) periksa kondisi limit Switch.
A B
39
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
Setelah dilakukan pengerjaan keseluruhan sistem, selanjutnya dilakukan pengujian terhadap rangkaian. Pengujian dilakukan bertujuan untuk mengetahui cara kerja alat secara keseluruhan, apabila sudah bekerja dengan baik sesuai dengan yang di rencanakan.
4.1 Penetapan Titik Pengukuran
Sebelum dilakukan pengujian terlebih dahulu di tetapka titik pengukuran sebagai berikut :
1. Titik Pengukuran Satu (TP 1) bertujuan untuk mengetahui besar tegangan yang diterima arduino uno pada pin 7 pada saat limit switch dalam keadaan tertekan (occlusion) dan pada saat tidak tertekan (Normal).
2. Titik Pengukuran Dua (TP 2) bertujuan untuk mengetahui besar tegangan yang diterima arduino uno pada pin 6 pada saat limit switch nearly empty dalam keadaan tertekan (nearly empty) dan pada saat tidak tertekan (normal).
3. Titik Pengukuran Tiga (TP 3) bertujuan untuk mengukur output dari pin 2 Arduino yang menjadi Input dari Dfplayer mini pin TX.
4. Titik Pengukuran Empat (TP 4) bertujuan untuk mengukur output dari pin 3 Arduino yang menjadi Input dari Dfplayer mini pin RX.
5. Titik Pengukuran Lima (TP 5) bertujuan untuk mengukur output dari pin OUT+ Dfplayer mini yang menjadi Input dari amplifier pada pin IN R.
6. Titik Pengukuran enam (TP 6) bertujuan untuk mengukur output dari pin SPKR Amplifier yang menjadi Input dari Speaker.
40
Adapun posisi titik pengukuran dalam rangkaian seperti ditunjukkan pada gambar IV.1
Gambar IV.1 Posisi Titik Pengukuran TP1-TP6
4.1.1 Pengukuran sensor Limit Switch Occlusion
Pengukuran sensor Limit Switch bertujuan untuk mengetahui besarnya tegangan yang diterima oleh arduino pada saat limit switch dalam keadaan tidak tertekan (normal) dan pada saat tertekan (occlusion).
Adapun langkah-langkah pengujian adalah : 1. Hubungkan alat ke sumber tegangan jala-jala
41
2. Hidupkan alat dengan menekan tombol ON 3. Pasang syringe pada dudukan syringe.
4. Tekan start pada syringe Pump sehingga spuit ikut bergerak lakukan pengukuran pada saat Limit Switch tidak tertekan (normal) dan pada saat tertekan (occlusion).
5. Ukur tegangan limit switch pada Titik Pengukuran (TP1) dengan menggunakan Multimeter. hubungkan probe (-) pada ground modul, dan hubungkan probe (+) pada Pin 7 Arduino.
6. Lakukan pengukuran sebanyak 3 kali
Adapun hasil pengukuran yang di dapatkan adalah seperti pada tabel IV.1
Tabel IV.1 Hasil Pengukuran Sensor Limit Switch Occlusion ( TP 1 )
Kondisi Hasil Pengukuran ( Volt ) Nilai rata-rata ( V ) Output
Logic Tampilan pada Display
1 2 3 Tidak tertekan (Normal) X X X X 0 Tertekan (occlusion) 0 0 0 0 1
4.1.2 Pengukuran sensor Limit Switch Nearly Empty
Pengukuran sensor Limit Switch bertujuan untuk mengetahui besarnya tegangan yang diterima oleh arduino pada saat limit switch nearly empty pada saat tidak tertekan (normal) dan pada saat tertekan (Nearly empty).
42
Adapun langkah-langkah pengujian adalah : 1. Hubungkan alat ke sumber tegangan jala-jala. 2. Hidupkan alat dengan menekan tombol ON. 3. Pasang syringe pada dudukan syringe.
4. Tekan start pada syringe Pump sehingga spuit ikut bergerak lakukan pengukuran pada saat Limit Switch tidak tertekan (normal) dan pada saat tertekan (Nearly Empty).
5. Ukur tegangan limit switch pada Titik Pengukuran (TP2) dengan menggunakan Multimeter. hubungkan probe (-) pada ground modul, dan hubungkan probe (+) pada Pin 6 Arduino.
6. Lakukan pengukuran sebanyak 3 kali
Adapun hasil pengukuran yang di dapatkan adalah seperti pada tabel IV.2
Tabel IV.2 Hasil pengukuran sensor Limit Switch Nearly Empty ( TP 2 )
Kondisi Hasil Pengukuran ( Volt ) Nilai rata-rata (V) Output
Logic Tampilan pada Display
1 2 3 Tidak tertekan (Normal) X X X X 0 Tertekan (Nearly empty ) 0 0 0 0 1
43
4.1.3 Pengujian Rangkaian Output Arduino
Pengujian Rangkaian Output Arduino bertujuan untuk mengetahui besarnya tegangan yang diterima oleh Dfplayer mini pada saat limit switch dalam keadaan tidak tertekan (normal) dan pada saat tertekan (occlusion) dan pada saat limit switch tertekan (nearly empty).
Adapun langkah-langkah pengujian adalah : 1. Hubungkan alat ke sumber tegangan jala-jala. 2. Hidupkan alat dengan menekan tombol ON. 3. Pasang syringe pada dudukan syringe.
4. Tekan start pada syringe Pump sehingga spuit ikut bergerak lakukan pengukuran pada saat Limit Switch tidak tertekan (normal) dan pada saat limit switch tertekan (Occlusion) dan limit switch tertekan (nearly empty).
5. Ukur tegangan Output arduino sebagi input Dfplayer pada Titik Pengukuran (TP3) dan (TP4) dengan menggunakan multimeter. hubungkan probe (-) pada ground modul, dan hubungkan probe (+) pada Pin TX dan RX Dfplayer mini. Adapun hasil pengukuran yang di dapatkan adalah seperti pada tabel IV.3
Tabel IV.3 Hasil Pengukuran Tegangan Output Arduino (TP 3 dan TP 4)
Kondisi
Hasil Pengukuran (Volt) Logic
TP3 TP4 TP3 TP4
Tidak Tertekan (Normal) 0 0 0 0
Tertekan (ocllusion) 4,4 3 1 1
Tidak Tertekan (Normal) 0 0 0 0
44
4.1.4 Pengujian Rangkaian Output DFPlayer mini
Pengujian Rangkaian Output DFPlayer mini bertujuan untuk mengetahui besarnya tegangan yang diterima oleh input Amplifier pada saat limit switch dalam keadaan tidak tertekan (normal) dan pada saat tertekan (occlusion) dan pada saat limit switch tertekan (nearly empty).
Adapun langkah-langkah pengujian adalah : 1. Hubungkan alat ke sumber tegangan jala-jala. 2. Hidupkan alat dengan menekan tombol ON. 3. Pasang syringe pada dudukan syringe.
4. Tekan start pada syringe Pump sehingga spuit ikut bergerak lakukan pengukuran pada saat Limit Switch tidak tertekan (normal) dan pada saat limit switch tertekan (Occlusion) dan pada saat limit switch tertekan (Nearly empty). 5. Ukur tegangan Output DFPayer mini sebagi input Amplifier pada Titik Pengukuran (TP5) dengan menggunakan Oscilloskop. hubungkan probe (-) pada ground modul, dan hubungkan probe (+) pada Pin IN R Amplifier.
Adapun hasil pengukuran yang di dapatkan adalah seperti pada tabel IV.4
Tabel IV.4 Hasil pengukuran tegangan Output DFPlayer mini (TP5)
Kondisi
Hasil Pengukuran (Volt)
Gambar pada Oscilloscop
Tidak Tertekan (Normal)
45 Tertekan (Occlusion) Vpp = 2.96V Tidak tertekan (Normal) Vpp = 0 Tertekan (Nearly Empty) Vpp = 4.00V
4.1.5 Pengujian Rangkaian Output Amplifier
Pengujian Rangkaian Output DFPlayer mini bertujuan untuk mengetahui besarnya tegangan yang diterima oleh input Amplifier pada saat limit switch dalam keadaan tidak tertekan (normal) dan pada saat tertekan (occlusion) dan pada saat limit switch tertekan (nearly empty).
Adapun langkah-langkah pengujian adalah : 1. Hubungkan alat ke sumber tegangan jala-jala.
46
2. Hidupkan alat dengan menekan tombol ON. 3. Pasang syringe pada dudukan syringe.
4. Tekan start pada syringe Pump sehingga spuit ikut bergerak lakukan pengukuran pada saat Limit Switch tidak tertekan (normal) dan pada saat limit switch tertekan (Occlusion) dan pada saat limit switch tertekan (Nearly empty). 5. Ukur tegangan Output Amplifier sebagi input speaker pada Titik Pengukuran (TP6) dengan menggunakan Oscilloskop. hubungkan probe (-) pada ground modul, dan hubungkan probe (+) pada Output Amplifier Pin SPKR
Adapun hasil pengukuran yang di dapatkan adalah seperti pada tabel IV.5
Tabel IV.4 Hasil pengukuran tegangan Output Amplifier (TP6)
Kondisi Hasil Pengukuran
( Volt ) Gambar pada oscilloskop
Tidak Tertekan
(Normal) Vpp = 0
Tertekan
47 Tidak Tertekan (Normal) Vpp = 0 Tertekan (Nearly Empty) Vpp = 2.24V 4.2 Pembahasan
Setelah melakukan pengujian terhadap Rangkaian Nada Alarm pada alat syringe pump dan berdasarkan data-data hasil pengukuran dan pengamatan yang didapatkan maka seanjutnya dilakukan pembahasan yaitu :
1. Pada Rangkaian Nada alarm pada alat syringe pump akan bekerja ketika limit switch tertekan (occlusion) memberikan sinyal logic 0 ke arduino uno dan pada saat limit switch tidak tertekan, limit switch akan blank dan output Arduino Uno Pin 7 berlogic 1, dan diteruskan ke Amplifier dan mengeluarkan nada alarm melalui speaker dan menampilkan “Alarm Aktif Occlusion” pada display. dan pada saat limit switch tidak tertekan, limit switch akan blank (X) dan output logic 0 dan alarm akan berhenti dan menampilkan “Kondisi Normal” pada Display.
