PENGONTROLAN INTENSITAS CAHAYA PADA PROTOTIPE LAMPU OPERASI MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATmega328
Melani,* La Ode Hamrin
Teknik elektro, D-III Teknik elektromedik, stikes mandala waluya, kendari, indonesia 93231 Abstrak
[Judul : Pengontrolan Intensitas Cahaya Pada Prototype Lampu Operasi Menggunakan Mikrokontroler ATmega328] Pengaturan intensitas cahaya lampu operasi pada proses pembedahan pada umumnya dilakukan oleh dokter dengan cara menekan tombol. Pada saat dokter menekan tombol masih menggunakan sarung tangan. Hal ini dikhawatirkan adanya kontaminasi bakteri yang sangat membahayakan pasien. Untuk itu telah dirancang pengontrolan intensitas cahaya pada prototype lampu operasi menggunakan mikrokontroler ATmega328.
Konsep perancangan modul ini yaitu berupa proses perancangan perangkat keras meliputi power supplay, sensor, dan system pengendali. Selain itu berupa proses perancangan perangkat lunak yaitu pemograman jarak dan pemograman nilai pwm (pulse width modulation).
Intensitas cahaya lampu operasi berubah berdasarkan sensor jarak dan nilai PWM (pulse width modulation). Ketika jarak antara objek dan sensor dekat maka tegangan akan berkurang sehingga intensitas cahaya lampu operasi akan redup dan ketika jarak antara objek dan sensor jauh maka tegangan naik sehingga intensitas cahaya lampu operasi semakin terang.
Kelebihan dari modul ini yaitu pengaturan intensitas cahaya lampu diatur berdasarkan jarak antara objek dan sensor, tanpa berkontaminasi langsung dengan lampu operasi. Selain itu, kelemahan modul ini tidak dapat digunakan untuk penerangan pada saat proses operasi karna syarat standar intensitas cahaya lampu operasi yaitu 30.000 lux sedangkan modul ini hanya dapat menghasilkan intensitas cahaya hingga 1092 lux. Untuk memperbaiki kinerja system dan pengembangan lebih lanjut disarankan untuk menggunakan lampu yang mempunyai lux yang lebih besar untuk menghasilkan intensitas cahaya lampu yang sesuai dengan lux sentral lampu operasi dan tampilan jarak antara benda dan sensor bisa ditampilkan di LCD agar pengukuran jarak antara benda dan sensor lebih akurat. Kata kunci : LED, sensor ultrasonik HC-SR04 , mikrokontroler dan PWM
Daftar Pustaka : 22 ( 2004-2018 )
Abstract
[Title : Controlling The Intensity Of Light On The Operating Lamp Prototype Using Atmega328 Microkontroler] Operating lights are medical devices that function for ligting in the operation process. In the replacement of the ligh intensity of the operation, generally stiil use the manual button. When the doctor presses the button it still uses handskund. It is feared that bacterial contamination is very dangerous for patients. The refore it has been designed a controlling the intensity of ligh on the operating lamp prototype using the ATmega328 microkontroller.
This module design concept is in the form of a hardwere design process including power supplay, sensors and control systems. Other than that in the form of software design process, namely distance programming and of PWM ( pulsa width modulation ) values.
The light intensity of the operating lamp changes based on the proximity sensor and pwm value. When the distance between the object and sensor is close, the voltage will decrease so that the light intensity of the operating lamp will dim and when the distance between the object and sensor is far the voltage rises so that the light intensity of the operating lamp becomes brighter.
The advantage of this module is that the regulation of light intensity is set based on the distance between the object and the sensor, without being directly contaminated with operating lamp. Besides, the weakness of this module cannot be used for lighting during the operation process because the standard requirements for the light intensity of the operating lamp are 30.000 lux while this module only produces light intensity up tu 1.092 lux. To improve system performance and further development it is recommended to use lights that have a larger lux to produce light intensity that is in accordance with the central lux operating lights and display the distance between object and senaor can be displayed on the LCD so that distance measurements are more.
Keywords : LED; ultrasonic sensor HC-SR04; microcontroller and pwm Bibliography : 22 ( 2004-2018 )
1. Pendahuluan A. Latar Belakang
Misi pelayanan kesehatan adalah memberika n pelayanan kesehatan yang bermutu dan terjangkau untuk masyarakat dalam rangka meningkatkan derajat kesehatan masyarakat. Misi tersebut dapat tercapai jika ditunjang dengan peralatan yang memadai secara fungsi dan teknologi, sehingga dalam pelayanan dapat memberikan pelayanan prima terhadap pasien yang datang.
Salah satu pelayanan kesehatan yang membutuhkan peralatan yang memadai adalah pada pelayanan bedah. Pada saat melakukan proses pembedahan, tentu dokter dan tim membutuhkan tata pencahayaan yang baik yaitu menggunakan lampu operasi. Lampu operasi merupakan salah satu peralatan bedah. Untuk mendapatkan pencahayaan yang baik dalam proses operasi maka dokter akan mengatur intensitas cahaya lampu operasi. Pada penggantian intensitas lampu operasi yang digunakaa n pada institusi pelayanan kesehatan saat ini masih banyak menggunakan tombol manual.
Pengaturan intensitas cahaya selama ini dilakukan dokter dengan cara menekan tombol. Pada saat dokter menekan tombol masih menggunakan handskund. Hal ini dikhawatirkan adanya kontaminasi bakteri yang sangat membahayakan pasien.
Untuk mengatasi masalah tersebut telah dibuat simulasi pengaturan intensitas cahaya lampu operasi tanpa menyentuh tombol dari peralatan. Hal itu dapat dilakukan dengan memanfaatkan sensor ultrasonic HC-SR04 serta dikontrol menggunakan mikrokontroler ATmega328. Prinsip kerja dari sensor ultrasonic HC-SR04 adalah memancarkan gelombang dan menerima kembali pantulan gelombang tersebut kemudian menghitung waktu penjalaran gelombang untuk dikonversi sebagai jarak antara sensor dengan objek. Pengontrolan ini prinsipnya berdasarkan jarak, jika semakin dekat objek dengan sensor maka intensitas cahaya lampu operasi akan berkurang dan ketika objek menjauh maka intensitas sumber cahaya lampu operasi akan bertambah. Keluaran dari sensor selanjutnya diolah oleh mikrokontroler.
B. Batasan Masalah
Batasan masalah dalam karya ilmiah ini adalah sebagai berikut :
1. Jangkauan sensor ultrasoni HC-SR04 berada pada rentang 1 cm – 60 cm.
2. Pengaturan intensitas berdasarkan jarak.
3. Sumber cahaya dan sensor diletakan terpisah untuk memudahkan pengaturan intensitas. 4. Sumber cahaya dan mekanik yang digunakan
tidak mencapai syarat penerangan sentral pada lampu operasi.
C. Rumusan Masalah
Permasalahan yang akan dikaji dalam karya ilmiah ini adalah bagaimana merancang prototipe lampu operasi dilengkapi dengan pengaturan intensitas cahaya berdasarkan jarak sesuai kehendak dokter berbasis microkontroler ATmega328 ? D. Tujuan
Tujuan yang ingin dicapai dalam karya ilmiah ini adalah untuk merancang prototipe lampu operasi dilengkapi dengan pengaturan intensitas cahaya berdasarkan jarak sesuai kehendak dokter berbasis microkontroler ATmega328.
E. Manfaat
1. Manfaat Teoritis
Adapun manfaat dalam karya ilmiah ini adalah :
a. menambah wawasan tentang lampu operasi.
b. sebagai acuan bahan penelitian agar lampu operasi bisa dikembangkan lagi. 2. Manfaat Praktis
Dengan adanya alat ini diharapkan dapat mempermudah dokter dalam melakukan pekerjaannya ( proses pembedahan ).
2. Bahan Dan Metode a. Alat dan bahan
Alat yang digunakan dalam pembuatan modul ini disajikan dalam Tabel 3 dan bahan yang digunakan disajikan dalam Tabel 4.
Table 1. Alat yang Digunakan
(Melati, 2014) Table 2. Bahan yang Digunakan No . Bahan Spesifika si Fungsi 1. LED SMD LED 3528 Sebagai sumber cahaya 2. Arduino UN O ATmega 328 Mengendalikan dan mengontrol system 3. Sensor ultrasonic HC-SR04 Sebagai pengiri m, penerima, dan pengontrol cahaya gelombang ultrasonic berdasarkan
No Alat Spesifikasi Fungsi
1. Tool set elektronik a Cadik electro tool set Sebagai peralatan pendukung elektronika dan sebagai perkakas 2. Multimete r Fluke, ukuran 43 x 90 x 185 mm Mengukur arus dantegangan listrik 3. Leptop Acer Aspire E
14
Membuat program system
jarak
4. Kabel - Sebagai
penghubung
5. Timah - Sebagai perekat
suatu komponen
7. Trafo CT Menurunkan
tegangan 8. Driver motor L298N Sebagai
penguat dan penstabil sinyal 10. Resistor Resistor ( nilai tetap ) Menghambat arus listrik 11. Kapasitor Kapasitor elco dan keramik Sebagai filter dan menyimpan energi listrik 12. Ic Regulator IC 7805 Mengatur tegangan agar tetat stabil 13. Diode Diode bridge Mengubah gelombang AC menjadi gelombang DC 14. Pipa besi - Sebagai tiang
lampu operasi
15. Baut - sebagai
pengunci
16. LED 3 mm Sebagai
indicator
17. Roda - Sebagai roda
18. Cat - Untuk mencat
kerangka alat 19. Piloks -
20. Saklar - Untuk On/Off
21. Kristal 16 Mhz Sebagai pembangkit frekuensi
22 Box - Tempat untuk
rangkaian 23. Dudukan kipas angin bekas - Sebagai reflector lampu (Tahtawi, 2017)
b. Diagram Alir Pembuatan Modul Mulai
Menyiapkan alat dan bahan
Uji fungsi sensor
Layak
Rangkai system kontrol
Koding program
Uji fungsi sistem
Intensitas sumber cahaya redup jika jarak dekat dan terang jika jarak jauh
Rangkai seluruh komponen lampu
Uji fungi lampu operasi
Beroperasi dengan baik
3. Pembahasan
Pada saat alat On maka supplay pada power supplay akan memberikan tegangan pada setiap blok rangkaian yang ada pada alat. Jika semua blok rangkain sudah mendapatkan supplay tegangan, minimum system dan sensor serta modul driver lampu L298N secara otomatis akan aktif.
Ketika objek menghalangi sensor ultrasonic HC-SR04 pada jarak 1-60 cm maka sensor akan memantulkan gelombang dari tranducer secara otomatis dan akan mengirim pantulan gelombang ke receiver yang mengubah gelombang pantulan menjadi besaran listrik atau tegangan (Tahtawi, 2017).
Energi listrik diubah menjadi energi mekanik oleh kristal piezoelektrik. Material dasar yang terdapat pada piezoelektrik yang menghasilkan medan listrik saat terjadi tekanan mekanis dan sebaliknya. Misalnya saja rangkaian pengukur dioperasikan pada mode pulsa dengan unsur piezoelektrik yang sama, sehingga bisa digunakan sebagai mode reiceiver dan transmitter. Frekuensi dihasilkan tergantung dari osilator yang terpasang dan itu akan disesuaikan dengan frekuensi kerja dari transduser.
Transmitter merupakan alat yang mempunya i peran sebagai pemancar gelombang dengan frekuensi 40 KHz yang bersumber dari osilator. Frekuensi tersebut dihasilkan dari rangkaian osilator serta amplifier sinyal / penguat sinyal. Pada amplifier sinyal akan menghasilkan sinyal listrik yang diumpankan ke piezoelektrik dan terjadilah reaksi mekanik. Pada proses itu dimana piezoelektrik akan memancarkan gelombang sesuai dengan sumber osilatornya.
Receiver terdiri dari transduser ultrasonik yang memakai piezoelektrik juga yang difungsikan sebagai penerima gelombang pantulan. Bahan piezoelektrik mempunyai reaksi yang reversible, terdapat elemen keramik yang berfungsi sebagai pembangkit tegangan listrik pada waktu gelombang datang dengan kriteria frekuensi yang resonan dan pada saat itu akan menggetarkan bahan piezoelektrik (Ahmadi Ruslan Hani, 2007).
Keluaran sensor berupa tegangan masuk ke minimum system (controller) untuk diproses. Pada minimum system, tegangan yang masuk akan diproses untuk dikeluarkan pada pin 13 ( trigger ) sebagai tranducer dan pin 14 ( echo ) sebagai receiver sedangkan pin 15 sebagai keluaran dari minimum system. Keluaran dari minimum system ini akan masuk ke modul driver lampu untuk mengatur intensitas cahaya lampu berdasarkan nilai PWM (perubahan nilai tegangan).
Intensitas cahaya lampu operasi diatur berdasarkan jarak antara benda dan sensor serta perubahan nilai tegangan. Semakin dekat jarak benda dan sensor maka semakin redup intensitas cahaya lampu yang dihasilkan dan semakin jauh jarak antara
benda dan sensor maka semakin terang intensitas cahaya lampu yang dihasilkan.
Berdasarkan analisa data yang dilakukan nilai lux sebenarnya pada lampu adalah yang pertama 371,5 – 2,82 sampai dengan 371,5 + 2,82, kedua 599,2 – 30,61 sampai dengan 599,2 + 30,61, ketiga 732,4 – 3,03 sampai dengan 732,4 + 3,03, keempat 744,6 – 64,7 sampai dengan 744,6 + 64,7, kelima 9339,6 – 3,56 sampai dengan 9339,6 + 3,56 dan keenam 1088,5 – 1,127 sampai dengan 1088,5 + 1,127. Kesalahan ( eror ) yaitu 0,0075, 0,05, 0,004, 0,0936, 0,00038 dan 0,001.
4. Kesimpulan
Telah dirancang simulasi lampu operasi dilengkapi dengan pengaturan intensitas cahaya berdasarkan jarak sesuai kehendak dokter berbasis microkontroler ATmega328. Intensitas cahaya lampu operasi dipengaruhi oleh jarak antara benda dan sensor. Semakin dekat jarak antara benda dan sensor maka semakin redup intensitas cahaya lampu yang dihasilkan dan semakin jauh jarak antara benda dan sensor maka semakin terang intensitas cahaya yang di hasilkan.
5. Ucapan Terimaksih Bismillahi Rahmani Rahim
Puji syukur senantiasa penulis panjatkan atas kehadirat Allah SWT. yang telah memberikan nikmat iman, kesehatan dan kekuatan, sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini. Salawat dan salam senantiasa kita curahkan kepada junjungan kita Nabi Muhammad SAW. keluarga dan para sahabatnya.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada ayah dan ibunda tercinta karna dengan penuh kasih sayang dan kesabaran yang luar biasa telah membesarkan dan mendidikku dengan baik sehingga dapat menempuh pendidikan yang layak serta memberikan dukungan dan motivasi saat penulis terjatuh.
Penulis tidak lupa pula menghaturkan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada La Ode Hamrin, S.Si., MT selaku Pembimbing I dan kepada Tasman, SKM.,M. Kes selaku Pembimbing II atas semua waktu, tenaga dan pikiran yang telah diberikan dalam membimbing dan mengarahkan Penulis dalam menyusun modul ini.
Tak lupa pula Penulis haturkan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Ketua Yayasan Mandala Waluya Kendari . 2. Ketua STIKES Mandala Waluya Kendari. 3. Wakil Ketua ( Akademik, Non Akademik,
Kemahasiswaan) STIKES Mandala Waluya Kendari.
4. Ketua Lembaga (LPPM, LPM) STIKES Mandala Waluya Kendari.
5. Ketua Prodi Teknik Elektromedik STIKES Mandala Waluya Kendari.
6. Seluruh dosen dan staf/karyawan STIKES Mandala Waluya Kendari yang telah banyak membantu penulis semasa pendidikan. 7. Kakak-kakak dan adik-adikku yang
senantiasa memberikan dukungan dan telah membantu baik moril maupun material selama penulis menempuh pendidikan di perguruan tinggi ( STIKES Mandala Waluya Kendari ).
8. Seluruh teman-teman khususnya Program Studi Teknik Elektromedik yang telah memberikan bantuan dan motivasi kepada Penulis hingga selesainya karya tulis ini. 9. Ketua lab Kendari Robotic dan anak
bimbingannya yang telah membantu proses pembuatan modul.
Daftar Pustaka
Abdul, O. (2015, Januari 17). Mengenal Jenis-Jenis LED (SMD). diakses April 26, 2018, from https://ofarabdul.wordpress.com
Abtokhi, B. d. (2009). Perancangan Alat Pengaman Motor dengan Memanfaatkan Sensor Getar dan Gelombang Radio FM. Jurnal Neutrino , 19.
Admin-Kece. (2017, Agustus 27). Tutorial Arduino Mengakses Driver Motor L298N. Retrieved Agustus 18, 2018, from https://www.nyebarilmu.com
Ahmadi Ruslan Hani, S. P. (2007). In Fisika Kesehatan (p. 55). Yogjakarta: Nuha Medika. Anonim. (2015). Penuntun Praktikum Mikrokontroler. Kendari: Laboratorium Elektronika Teknik Elektromedik STIKES Mandala Waluya Kedari.
Argayudha. (2015, Juli). Pengrtian Arduino ATmega328. diakses April 15, 2018, from https: //www.caratekno.com
Bishop, O. (2004). In O. Bishop, Dasar-Dasar Elektronika (p. 55). Ciracas,Jakarta: Erlangga. Bishop, O. (2004). In O. Bishop, Dasar-Dasar Elektronika (p. 45). Ciracas, Jakarta: Erlangga. Chamim, A. N. (2010). Penggunaan Microkontroler Sebagai Pendeteksi Posisi dengan Menggunakan Sinyal GSM. jurnal informatika , 431.
d, B. h. (2013, Oktober 18). Pengenalan PWM ( Pulsa Width Modulation. Retrieved Agustus 18, 2018, from https://budihasian.wordpress.com
Fauzi, F. A. (2016, November 23). Lampu Operasi.
diakses April 12, 2018, from
https://fajarahmadfauzi.wordpress.com
Ganjar Turesna, Z. ,. (2015). Pengendali Intensitas Lampu Ruangan Berbasis Arduino Uno Menggunakan Metode Fuzzy Logic. J.Oto.Ktrl.Inst , 74.
Istiyanto, J. E. (2014). In J. E. Istiyanto, Pengantar Elektronika dan Instrumentasi (p. 29). Yogyakarta: Andi Yogyakarta.
Istiyanto, J. E. (2014). Pengantar Elektronika dan Instrumentasi. Yogyakarta: C.V Andi Offset.
Kho, D. (2018). Jenis-Jenis IC Voltage Regulator.
diakses April 25, 2018, from
https://teknikelektronika.com
Malvino, A. P. (1985). Ph.D. In M. Barmawi, Prinsip-Prinsip Elektronika (pp. 57-59). Ciracas, Jakarta: Erlangga.
Medicalogy, T. (2017). Syarat Lampu Operasi.
diakses Maret 17, 2018, from
htps://www.medicalogy.com
Purnama, A. (2012, juni 30). Pengetian dan Kelebihan Mikrokontroler. diakses April 15, 2018, from Elektronika-dasar.web.id
Raffiudin Syam, P. (2013). Dasar-Dasar Teknik Sensor. Makasar: Fakultas Teknik Universitas Hasanudin.
Supriadi, Y. M. (2016). Rancang Kendali Lampu Menggunakan Microkontroler ATmega328 Berbasis Sensor Getar. Jurnal Informatika SIMANTIK , 44. Tahtawi, A. A. (2017). Sistem Kendali dan Pemantauan Ketinggian Air pada Tangki Berbasis Sensor Ultrasonik. Jurnal Ilmiah Manajemen Informatika dan Komputer , 26.
Vodovozon, V. (2010). Introduction to Electronic Engineering. The eBook Company.
