1. Pendahuluan
Dalam merawat bayi premature dibutuhkan prasarana yang cukup memadai untuk menunjang perawatan dan kesehatan bayi. Salah satu prasarana yang sangat dibutuhkan untuk perawatan bayi premature adalah inkubator bayi. Inkubator bayi adalah alat yang berfungsi untuk menjaga suhu dan kelembaban di dalam ruang inkubator agar sesuai dengan kebutuhan suhu dan kelembaban bayi premature.
Sampai saat ini masih jarang inkubator bayi yang dapat dimonitor melalui jaringan LAN. Kebanyakan inkubator bayi hanya mengendalikan suhu dan kelembaban yang sistem monitoringnya terdapat pada inkubator. Berangkat dari hal tersebut timbul ide untuk merancang sistem hardware yang dapat mengukur suhu dan kelembaban menggunakan DT-Sense Temperature and Humidity Sensor yang dikendalikan dengan mikrokontroler ATMega8535 yang dapat dimonitoring dari jarak jauh menggunakan jaringan LAN.
2. Tinjauan Pustaka
Sebelumnya telah dilakukan penelitian berjudul Pembuatan Sistem Kendali Suhu Pada Inkubator Bayi Prematur, yaitu sistem kendali suhu yang menggunakan Mikrokontroler AT89S51 sebagai komponen utama yang berfungsi untuk trigger relay yang mengendalikan lampu pijar 60 watt dan kipas angin sebagai pendingin dan pensirkulasi udara dalam ruangan inkubator, sensor LM35 sebagai input dari Mikrokontroler yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan, ADC 0804 sebagai LCD yang menampilkan besar suhu pada inkubator[2].
Penelitian lainnya yaitu Sistem Monitoring Dan Kontrol Otomatis Inkubator Bayi Dengan Visual Basic 6.0 Berbasis Arduino, pada perancangan tersebut menggunakan sensor DHT11 yang dirangkai dengan Arduino yang kemudian data output dari Arduino diolah oleh visual basic kemudian outputnya akan muncul di komputer yang digunakan perawat menggunakan komunikasi USB. Dalam program Arduino ditentukan nilai set point untuk suhu yaitu antara 35º C- 36º C dan nilai kelembaban antara 55% -70%. Data output dari Arduino merupakan suatu perintah untuk perangkat keras yang disediakan untuk mengatur kestabilan suhu dan kelembaban di dalam inkubator yaitu bohlam dan fan. Jika suhu kurang dari nilai set point maka bohlam akan menyala, jika melebihi nilai set point bohlam otomatis mati. Begitu juga dengan kelembaban, jika kelembaban kurang dari nilai set point maka fan akan menyala dan jika melebihi nilai set point otomatis fan akan mati[3].
Perbedaan dari kedua penelitian yang sebelumnya adalah pada jalur komunikasi pengiriman data dan hardware yang digunakan, pada perancangan milik Elisabeth Sihombing menggunakan komunikasi pararel untuk menampilkan hasil data ke LCD sedangkan pada perancangan milik Ilmiyati menggunakan komunikasi USB untuk menampilkan data ke sistem aplikasi komputer. Ditinjau dari tugas akhir di atas maka dikembangkan dengan adanya sistem monitoring inkubator bayi melalui jaringan LAN (Local Area Network) menggunakan protokol TCP/IP, dimana aplikasi komputer meminta mikrokontroler untuk membaca suhu atau kelembaban kemudian hasilnya ditampilkan ke LCD dan dikirim kembali ke sistem aplikasi komputer melalui jaringan LAN.
untuk akurasi pengukuran temperatur -40 - 123,8°C. Membutuhkan catu daya 4,8 - 5.4VDC. Sensor ini bekerja dengan interface I2C[6].
Gambar 1 DT-Sense Temperature and Humidity Sensor[6].
DT-I/O TCP/IP to UART Converter merupakan modul converter 2 arah serial UART to ethernet berbasis WIZ105SR. Modul ini cocok diaplikasikan untuk sistem presensi berbasis LAN dengan komputer sebagai server database maupun monitoring sensor melalui LAN. [7].
Gambar 5 DT-I/O TCP/IP to UART Converter[7].
Protokol TCP/IP dikembangkan pada akhir dekade 1970-an hingga awal 1980-an sebagai sebuah protokol standar untuk menghubungkan komputer-komputer dan jaringan untuk membentuk sebuah jaringan yang luas. TCP/IP merupakan sebuah standar jaringan terbuka yang bersifat independen terhadap mekanisme transport jaringan fisik yang digunakan, sehingga dapat digunakan di mana saja. Protokol ini menggunakan skema pengalamatan yang sederhana yang disebut sebagai alamat IP (IP Address) yang mengizinkan hingga beberapa ratus juta komputer untuk dapat saling berhubungan satu sama lainnya.
Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) adalah satu set aturan standar
komunikasi data yang digunakan dalam proses transfer data dari satu komputer ke komputer lain di jaringan komputer tanpa melihat perbedaan jenis hardware[5]. TCP/IP dibagi menjadi empat layer, tiap layer mempunyai fungsi yang berbeda diantaranya adalalah sebagai berikut :
Network Interface Layer, bertanggung jawab mengirim dan menerima data ke dan dari
media fisik.
Internet Layer, bertanggungjawab dalam proses pengiriman paket ke alamat yang tepat.
Transport Layer, bertanggung jawab untuk mengadakan komunikasi antara dua
host/komputer.
Application Layer, pada layer inilah terletak semua aplikasi yang menggunakan protokol
TCP/IP.
ATMega8535 adalah mikrokontroler RISC. Instruksi dikerjakan pada
mendekati 1 MIPS per MHz, hal tinggi walaupun dengan penggunaan
pin dengan 32 pin diantaranya digunakan
pin, sehingga jumlah port pada mikrokontroler adalah
Gambar 2
3. Perancangan Sistem
Perancangan Sistem Hardware Berbasis LAN terdiri dari dua bagian, perangkat keras berfungsi sebagai Perangkat keras dibagi menjadi enam Mikrokontroler ATMega8535
DT-Sense Temperature and Humidity Sensor DT-I/O TCP/IP to UART Converter
LCD Lampu Kipas
Perangkat lunak berperan sebagai dengan yang diharapkan. Perangkat
Vision AVR 2.05.0. Diagram blok dari peranc
Gambar 3
mikrokontroler CMOS 8 bit daya rendah berbasis pada satu siklus clock, ATMega8535 mempunyai
hal ini membuat ATMega8535 dapat bekerja dengan penggunaan daya rendah. Mikrokontroler ATMega8535 diantaranya digunakan sebagai port paralel. Satu port paralel
pada mikrokontroler adalah 4 port, yaitu port A, B, C dan D
Gambar 2 Pinout ATmega8535[8].
Hardware Monitoring Suhu dan Kelembaban Inkubator
dua bagian, yaitu perangkat keras dan perangkat lunak. sebagai pengendali utama dari perancangan sistem inkubator njadi enam yaitu :
ATMega8535
Temperature and Humidity Sensor onverter
sebagai pengendali mikrokontroler agar dapat bekerja Perangkat lunak dibuat dengan bahasa C dengan software AVR 2.05.0. Diagram blok dari perancangan sistem ditunjukan pada gambar 3
Gambar 3 Diagram Blok Perancangan Sistem.
berbasis arsitektur mempunyai throughput
dengan kecepatan ATMega8535 memiliki 40
paralel terdiri dari 8
A, B, C dan D[8].
Inkubator Bayi perangkat lunak. Bagian sistem inkubator bayi.
Mikrokontroler ATMega8535 adalah perangkat keras yang berfungsi sebagai pengendali utama dari perancangan sistem ini. Mikrokontroler ini akan digunakan untuk mengendalikan beberapa modul yang lain, yaitu :
Modul DT-Sense Temperature and Humidity Sensor, mengendalikan dan menerima data pembacaan suhu dan kelembaban.
Modul DT-I/O TCP/IP to UART Converter, menerima perintah dari Komputer dan mengirim data sesuai perintah.
Modul LCD, menampilkan hasil pembacaan suhu dan kelembaban dalam ruang inkubator bayi.
Modul Lampu, mengendalikan waktu pemicuan rangkaian relay pada modul lampu. Modul Kipas, mengendalikan waktu pemicuan rangkaian relay pada modul kipas.
Tabel 1 Konfigurasi Pin ATmega8535.
PORT Fungsi
A Terhubung pada Lampu B Terhubung pada LCD C Terhubung pada Kipas
D.0 Terhubung pada DT-I/O TCP/IP to UART Converter pin
RX(receiver)
D.1 Terhubung pada DT-I/O TCP/IP to UART Converter pin
TX(transmitter)
D.2 Terhubung pada DT-Sense Temperature and Humidity Sensor pin SDA
D.3 Terhubung pada DT-Sense Temperature and Humidity Sensor pin SCL
DT-Sense Temperature and Humidity Sensor adalah modul sensor yang berbasis SHT10, modul ini digunakan untuk mengukur suhu dan kelembaban pada ruang inkubator bayi. DT-Sense Temperature and Humidity Sensor mempunyai kisaran pengukuran mulai dari 0-100% RH, dan akurasi RH absolute +/- 4,5% RH. Sedangkan akurasi pengukuran temperatur -40 - 123,8°C. Membutuhkan catu daya 4,8 - 5.4VDC. Modul ini memiliki komunikasi I2C(Inter Integrated Circuit) yang dapat digunakan untuk menerima perintah atau mengirim data. Pada perancangan sistem ini mikrokontroler menggunakan komunikasi
I2C untuk berkomunikasi dengan modul sensor, dengan konfigurasi pin SDA(Serial Data)
sebagai jalur komunikasi data dua arah dan SCL(Serial Clock) merupakan jalur clock yang digunakan untuk mensinkronkan transfer data.
Tabel 2 Konfigurasi Pin DT-Sense Temperature and Humidity Sensor.
Dalam perancangan sistem ini DT-I/O TCP/IP to UART Converter digunakan untuk membagun sebuah jaringan komunikasi data antara pengendali mikrokontroler dengan komputer, sehingga suhu dan kelembaban dapat dimonitor melalui komputer dengan protokol TCP/IP. LCD digunakan untuk menampilkan suhu dan kelembaban pada ruang inkubator bayi. LCD yang digunakan adalah LCD karakter 16x2. Modul ini terhubung dengan mikrokontroler pada PORT B.
Pin Nama Fungsi
1 GND Titik referensi untuk catu daya input 2 VCC Terhubung ke catu daya 4.8 - 5.4 Volt 3 RX TTL Input serial level TTL ke modul 4 TX TTL Output serial level TTL dari modul 5 SDA I2C-bus data input/output
Lampu berfungsi sebagai pemanas untuk menaikan suhu dalam ruang inkubator agar sesuai dengan nilai setpoint yang telah ditentukan. Perangkat pemanas menggunakan bolham 12 Volt 10 Watt yang dikendalikan dengan metode on-off menggunakan rangkaian relay.
Gambar 5 Rangkaian Relay Lampu.
Kipas berfungsi sebagai penurun suhu dan kelembaban dalam ruang inkubator agar sesuai dengan nilai setpoint yang telah ditentukan. Kipas yang digunakan adalah kipas DC 12 Volt yang dikendalikan dengan metode on-off menggunakan rangkaian relay.
Gambar 6 Rangkaian Relay Kipas.
Gambar 7 Diagram Alir Perangkat Lunak. Start
request = "t"? request = "h"? Tampilkan"Temp : °C"
pada baris ke 1 LCD Tampilkan"Humi : %RH"
pada baris ke 2 LCD
NO
YES YES
Baca data suhu dan tampilkan ke LCD kemudian kirimkan data tersebut via UART
Baca data kelembaban dan tampilkan ke LCD kemudian kirimkan data tersebut via UART
Suhu = "< 35"? Lampu ON
Kipas OFF Kelembaban = "> 70"?
Suhu = "> 36"? Kipas ON Lampu OFF Endloops Kipas ON YES YES NO NO NO YES NO
Kelembaban = "<=70"? Kipas OFF YES
NO
request = "r"?
4. Hasil dan Pembahasan
Pengujian dan analisis bertujuan untuk mengetahui apakah sistem yang dirancang sudah berjalan dan sesuai dengan yang diharapkan. Pengujian mikrokontroler dilakukan pada seluruh PORT dengan program sederhana menggunakan LED. Sebelumnya tiap PORT diberi logika low yang berarti LED akan padam selanjutnya diberi logika high yang berarti LED akan menyala.
Kode Program 1 Program Sederhana Pengujian Mikrokontroler. 1. while (1)
2. {
3. // Place your code here 4. PORTA=0x00;
5. PORTB=0x00; 6. PORTC=0x00; 7. PORTD=0x00; 8. delay_ms(500); 9. PORTA=0xFF; 10. PORTB=0xFF; 11. PORTC=0xFF; 12. PORTD=0xFF; 13. }
14. }
Pengujian modul sensor ini untuk membandingkan hasil pembacaan suhu dan kelembaban pada ruang inkubator yang dirancang dengan thermometer dan
thermo-hygrometer standart.
Tabel 3 Hasil Perbandingan Sistem dengan Alat Ukur.
No Suhu°C Thermometer °C Kelembaban %RH Hygro-Meter %RH
1 29 28.5 73 77
2 30 30.1 72 75
3 31 30.9 68 71
4 32 31.8 65 69
5 33 32.5 62 65
Pengujian LCD dilakukan dengan menghubungkan PORTB pada LCD 16x2. Dengan program sederhana yang hasilnya ditunjukan pada gambar 8.
Gambar 8 Hasil Pengujian LCD. Kode Program 2 Program Sederhana Pengujian LCD.
1. lcd_init(16);
2. define_char(char0,0); // simpan simbol derajat ke CGRAM LCD 3. lcd_gotoxy(2,0);lcd_putsf("BAMBANG S GS");
Pengujian modul komunikasi dilakukan dengan cara mengatur konfigurasi LAN Card komputer agar dalam satu jaringan, kemudian dilakukan deteksi dengan aplikasi dari bawaan modul tersebut serta dilakukan ping IP.
Gambar 9 Pengujian Modul Komunikasi.
Pengujian seluruh sistem yang dirangcang dengan menggabungkan semua perangkat keras serta perangkat lunak untuk mikrokontroler dan aplikasi dekstop yang dibuat oleh rekan saya Daniel Priyo Yuwono dalam penelitian yang berjudul Perancangan Sistem Aplikasi Monitoring Suhu dan Kelembaban Inkubator Bayi berbasis LAN. Pada saat awal power supply ON, maka perangkat keras inkubator siap menerima perintah dari sistem aplikasi dekstop.
Gambar 11 Keadaan Awal Perangkat Keras.
Apabila aplikasi dekstop sudah dijalankan dengan menekan tombol Conect maka inkubator mulai bekerja dengan membaca suhu dan kelembaban pada ruang inkubator. Kemudian hasil pembacaan akan ditampilkan di LCD dan dikirim melalui jaringan LAN ke sistem aplikasi
dekstop.
Gambar 12 Pembacaan Awal Perangkat Keras.
5. Simpulan
6. Daftar Pustaka
[1] Nurcahyo, Sidik, 2012, Aplikasi dan Teknik Pemograman Mikrokontroler AVR Atmel, Penerbit : ANDI Yogyakarta.
[2] Sihombing, Elisabeth, 2009, Pembuatan Sistem Kendali Suhu Pada Bayi Prematur, Medan : Program Studi Fisika Instrumentasi, Universitas Sumatera Utara.
[3] Ilmiyati, Rayzah Nur, 2012, Sistem Monitoring dan Kontrol otomatis Inkubator Bayi
dengan Visual Basic 6.0 Berbasis Arduino, Jakarta : Jurusan Teknik Elektro, Universitas
Mercu Buana.
[4] Winoto, Ardi, 2008, Mikrokontroler AVR ATmega8/16/32/8535 dan Pemrogramannya
dengan Bahasa C pada WinAVR. Bandung : Informatika.
[5] Hartono, Puji, 2013, Komunikasi Data ala TCP/IP, http://www. puji.files.wordpress.com/2008/03/komdat_tcpip.pdf. Diakses tanggal 17 April 2013.
[6] DT-SENSE Temperature and Humidity Sensor,
http://www.innovativeelectronics.com/innovative_electronics/pro_DT-Sense_Temperature_n_Humidity_Sensor.htm. Diakses tanggal 19 Mei 2013.
[7] DT-I/O TCP/IP TO UART CONVERTER,
http://www.innovativeelectronics.com/innovative_electronics/pro_dtio_TCPIP_TO_UAR T_CONVERTER.htm. Diakses tanggal 20 Mei 2013.
![Gambar 5 DT-I/O TCP/IP to UART Converter[7].](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/1012400.492418/2.612.104.520.260.377/gambar-dt-i-o-tcp-ip-uart-converter.webp)
