RANCANG BANGUN ALAT PATIENT WARMER MENGGUNAKAN LM35 SEBAGAI SENSOR SUHU BERBASIS ARDUINO
NASKAH PUBLIKASI
diajukan oleh Andika Tito Nur Rofiq
12.21.0672
kepada
SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN INFORMASI DAN KOMPUTER AMIKOM YOGYAKARTA
The Design Of Patient Warmer
Using LM35 As a Temperature Sensor Base On Arduino
Rancang Bangun Alat Patient Warmer
Menggunakan LM35 Sebagai Sensor Suhu Berbasis Arduino
Andika Tito Nur Rofiq Andi Sunyoto Jurusan Teknik Informatika STMIK AMIKOM YOGYAKARTA
ABSTRACT
Measurement of body temperature is one of vital signs on the body. Changing in body temperature in susceptible normal case when the relationship between heat production and heat loss plagued by physiological or behavioral variables. Changing in body temperature beyond normal susceptible may be associated with excessive heat production or heat production is minimal.
One of the circumstances that caused by continuous hot expenditure against cold temperature conditions affect the body's ability to produce heat, and lead to hypothermia. Treatment of hypothermia in a conventional manner are do by giving food or hot drink, and wear thick clothes and a thick blanket. By using the heater, temperature sensors, and the Arduino, it can be created a modern tool that is useful to handle hypothermia quickly and efficiently as compared with conventional ways.
1. Pendahuluan
Perkembangan dunia kesehatan dalam negara kita semakin berkembang dan menunjukan dampak positif. Pemerataan pembangunan fasilitas juga sudah mulai digalakkan oleh pemerintah. Fasilitas kesehatan dibidang teknologi dan ilmu pengetahuan pun mengalami kemajuan yang positif.
Dengan beriklim tropis, maka masyarakat indonesia terbiasa dengan cuaca panas khas iklim tropis. Namun, indonesia sebagai negara agraris memiliki banyak daerah pegunungan. Sehingga terdapat banyak komunitas penduduk dan aktivitas ekonomi terjadi didaerah tersebut. Perbedaan suhu yang mencolok antara ketinggian didaerah pegunungan dan tepi laut, menyebabkan mereka yang tidak terbiasa beradaptasi terhadap kondisi ini pun mengalami perubahan suhu yang drastis.
Salah satu keadaan yang disebabkan oleh pengeluaran panas terus menerus terhadap kondisi suhu dingin mempengaruhi kemampuan tubuh untuk memproduksi panas, dan mengakibatkan hypothermia. Penanganan hypothermia dengan cara yang konvensional yaitu salah satunya dengan memberikan makanan atau minuman yang panas, serta memakai pakaian yang tebal dan berselimut tebal. Dengan menggunakan heater dan sensor suhu maka dapat diciptakan alat modern yang berguna untuk menangani hypothermia secara cepat dan efisien dibandingkan dengan cara konvensional.
Berdasarkan latar belakang permasalahan di atas, permasalahan dalam rumusan ini adalah bagaimana membangun sebuah alat penghangat otomatis berbasis arduino dan sensor suhu untuk membantu menjaga kestabilan suhu tubuh pasien dengan cepat ketika pasien mengalami hypothermia.
2. Landasan Teori 2.1 Arduino Uno
2.1.1 Pengertian Arduino Uno
Arduino Uno merupakan salah satu jenis dari arduino yang dilengkapi dengan konverter USB serial untuk memungkinkan kompatibilitas antara PC dan sistem komunikasi serial prosesor ATmega328.Arduino Uno ini juga dilengkapi dengan beberapa LED untuk menunjukkan transmisi serial (TX) dan penerimaan (RX) dan tambahan LED untuk menggunakan proyek elektronika. Strip header di bagian atas papan menyediakan akses untuk sinyal referensi analog, modulasi lebar pulsa (PWM) sinyal, input/output (I/O), dan komunikasi serial. Strip header di bagian bawah papan memberikan masukan analog untuk sistem analog-ke-digital (ADC) dan terminal power supply.(Steven F. Barrettb: 2012)
2.1.2 Gambar dan Skema Arduino
Gambar 2.1 Papan Arduino Uno
Gambar 2.2 Skema Arduino Uno
2.1.3 Spesifikasi Arduino Uno
Tabel 2.1 Spesifikasi Arduino Uno
Microcontroller Atmega328
Operating Voltage 5V
Input Voltage (recommended) 7-12V Input Voltage (limits) 6-20V
Digital I/O Pins 14 (of which 6 provide PWM output)
2.2 Sensor Suhu LM-35
Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.(Sumisjokartono : 1985)
Gambar 2.3 Sensor Suhu LM-35
2.3 Hypotermia
Hypothermia adalah suatu kondisi dimana mekanisme tubuh untuk pengaturan suhu kesulitan mengatasi tekanan suhu dingin. Hypothermia juga dapat didefinisikan sebagai suhu bagian dalam tubuh di bawah 35 °C. Tubuh manusia mampu mengatur suhu pada zona termonetral, yaitu antara 36,5-37,5 °C. Di luar suhu tersebut, respon tubuh untuk mengatur suhu akan aktif menyeimbangkan produksi panas dan kehilangan panas dalam tubuh. (Sarwono Prawirohardjo : 2002)
DC Current per I/O Pin 40 mA DC Current for 3.3V Pin 50 mA
Flash Memory 32 KB (ATmega328) of which 0.5 KB used by bootloader
SRAM 2 KB (ATmega328)
EEPROM 1 KB (ATmega328)
3. Analisis Dan Perancangan Sistem 3.1 Analisis Kebutuhan Alat dan Bahan 3.1.1 Analisis Kebutuhan Hardware
Alat sejenis patient warmer yang telah beredar dipasaran memiliki salah satu kelemahan yaitu harga yang mahal. Oleh karena itu digunakan komponen-komponen hardware yang berkualitas dan terjangkau dari sisi harga, sehingga pada nantintya diharapkan alat dapat bersaing di pasar produk. Untuk kebutuhan hardware dapat dilihat pada Tabel 3.1.
Tabel 3.1 Kebutuhan Hardware
No. Komponen Jumlah Harga (Rp) Total (Rp)
1 Arduino Uno 1 300.000 300.000 2 LCD 16x2 1 50.000 50.000 3 LED Biru 1 100 100 4 Buzzer 1 3.000 3.000 5 Relay 1 3.000 3.000 6 Heater 1 65.000 65.000 7 Push Button 4 2.000 8.000 8 Adaptor 12 V 1 35.000 35.000 9 Resistor 500 ohm 1 100 100 10 Sensor LM-35 2 15.000 30.000 11 Rangka alumunium (40x40cm) 1 25.000 25.000 12 Papan acrylic (40x40cm) 2 43.000 86.000 Total 605.200
3.1.2 Analisis Kebutuhan Software
Tabel 3.2 Kebutuhan Software
No Software Fungsi
1 Cadsoft Eagle Layout Editor
Digunakan untuk menggambar diagram rangkaian elektronika (wired diagram) 2 Bascom AVR Digunakan untuk menuliskan program
arduino uno dengan bahasa pemograman basic
3 X-Loader Digunakan untuk mengunduh program dari BASCOM AVR ke arduino
4 Borland Delphi Digunakan untuk membuat interface alat patient warmer
3.2 Perancangan Sistem
Gambar 3.1 Diagram Blok Patient Warmer
Keterangan Flowchart :
Awal alat dinyalakan maka berlanjut ke proses inisiasi program, setelah itu masuk ke menu setting. Menu setting digunakan oleh pengguna alat patient warmer untuk mengatur suhu akhir blanket yang diingingkan pada saat heater menghangatkan blanket. Untuk mengatur nilai suhu, pengguna alat dapat menggunakan push button. Apabila tombol auto di tekan, maka nilai suhu akan secara otomatis berubah menjadi 370C. Tombol up dan tombol down digunakan untuk mengatur nilai suhu secara manual. Tombol up untuk menambah satu nilai suhu, sedangkan tombol down untuk mengurangi satu nilai suhu. Nilai suhu minimum yang digunakan yaitu 350C sedangkan nilai suhu minimum yang digunakan yaitu 450C. Untuk memulai menjalankan heater, maka pengguna alat dapat menekan tombol enter. Apabila bila suhu blanket yang diinginkan telah tercapai, maka heater akan dinon-aktifkan oleh arduino.
Gambar 3.3 Diagram Konteks Interface Alat Patient Warmer
Perancangan layout yang digunakan yaitu untuk mendesain program delphi yang digunakan untuk menampilkan suhu dari arduino. Digunakan beberapa komponen penting pada perancangan program delphi, form, label, button, group box dan comport. Form merupakaan suatu komponen dasar yang digunakan untuk menempelkan komponen – komponen yang lainnya yang saling berhubungan. Label digunakan untuk memberikan suatu nama judul dan sebagai indikator nilai suhu. Button digunakan untuk eksekusi suatu perintah seperti perintah untuk menghubungak delphi dengan arduino uno. Group box digunakan untuk mengelompokan suatu komponen delphi, agar mudah dikelompokan dan lebih rapi. Sedangkan comport digunakan untuk koneksi port serial yang bertugas untuk berkomunikasi dengan arduino uno.
Sebelum form dibuat, maka dilakukan perancangan database yang akan digunakan untuk menyimpan data pasien. Database akan dirancang menggunakan
program microsoft access. Di dalam database terdapat tabel data pasien. Struktur tabel yang digunakan dapat dilihat pada tabel 3.3.
Tabel 3.3 Struktur Tabel Data Pasien
No.
Nama Field
Type Data
Auto Number
Primary Key
1.
ID
Text
Yes
Yes
2.
Nama
Lengkap
Text
No
No
3.
Umur
Text
No
No
4.
Jenis
Kelamin
Text
No
No
5.
Alamat
Text
No
No
6.
Kota
Text
No
No
7.
No.Telepon
Text
No
No
8.
Suhu Badan Text
No
No
3.3 Perancangan Mekanik Alat
Perancangan mekanik modul alat patient warmer membutuhkan bahan-bahan dan alat yang digunakan seperti papan acrylic, alumunium, bor, dan gergaji. Papan acrylic dan alumunium digunakan sebagai wadah/package dari rangkaian alat patient warmer. Untuk alas rangkaian dan tutup rangkaian dibuat segiempat dengan ukuran :
Panjang : 40 cm Lebar : 40 cm Tinggi : 6 cm
Untuk ukuran blanket yang digunakan memiliki ukuran : Panjang : 35 cm
Lebar : 20 cm
Pada sisi bagian bawah blanket diberi lubang untuk jalur masuk elemen pemanas dan sensor suhu lm-35.
Gambar 3.5 Perancangan Blanket
Pada blanket terdapat dua lapisan, lapisan pertama digunakan untuk elemen pemanas. Sedangkan lapisan kedua digunakan untuk pasien yang akan dihangatkan. Pasien yang akan dihangatkan dapat berbaring dan masuk pada lapisan kedua blanket.
Gambar 3.6 Posisi Pasien Pada Blanket
4. Implementasi Dan Pembahasan 4.1 Hasil Pengujian Alat Patient Warmer
Untuk melakukan pengujian alat, maka dapat di lakukan langkah– langkah sebagai berikut :
a) Menyiapkan modul alat dan blanket
b) Menghubungkan sensor suhu lm-35 kepada blanket dan pasien, digunakan media boneka untuk menggantikan pasien.
c) Menyalakan catu daya alat
e) Melakukan pengukuran suhu pasien dan blanket
f) Suhu akan tampil pada LCD modul alat, dan akan tampil pada komputer atau laptop melalui program delphi
Hasil pengujian alat pada tabel 4.1 merupakan hasil pengukuran yang didapatkan dari sensor suhu lm-35.
Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Suhu
Suhu Setting
Display
LCD Waktu
Pengukuran Suhu Pada Blanket
1 2 3 Rata-rata
34°C 34°C 3 menit 34°C 34,5°C 34°C 34,17°C
38°C 38°C 3 menit 38,5°C 38°C 38°C 38,17°C
43°C 43°C 3 menit 43,5°C 44°C 44°C 43,83°C
45°C 45°C 3 menit 45C 45,5°C 45,5°C 45,33°C
Sedangkan pada tabel 4.2 merupakan hasil pengukuran suhu dengan menggunakan thermometer.
Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Suhu Dengan Thermometer
Suhu Setting
Display
LCD Waktu
Pengukuran Suhu Pada Blanket Dengan Thermometer 1 2 3 Rata-rata 34°C 34°C 3 menit 34°C 34,5°C 34,5°C 34,33 °C 38°C 38°C 3 menit 38°C 38,5°C 38,5°C 38,33°C 43°C 43°C 3 menit 43,5°C 43°C 43,5°C 43,33°C 45°C 45°C 3 menit 45,5°C 46°C 46°C 45,83°C
Sedangkan untuk program delphi dapat dijalankan setelah modul alat tersambung dengan komputer/laptop. Ketika program dijalankan maka yang pertama kali muncul adalah form awal program sesuai pada gambar 4.1.
Gambar 4.1 Form Awal Tampilan Delphi
Untuk melanjutkan ke main program maka dapat klik tombol next. Maka akan tampil main program. Pada main program terdapat form data pasien seperti nama, umur, jenis kelamin, alamat, kota, dan nomor telepon. Data pasien dapat disimpan setelah klik tombol save. Untuk mengatur port com dapat mengklik tombol setup. Tombol start digunakan untuk memulai mengaktifkan comport dan mengambil data dari arduino. Tombol stop digunakan untuk menonaktifkan comport. Tampilan main program dapat dilihat pada gambar 4.2.
Untuk melihat rekap data pasien maka dapat mengklik tombol view, maka akan tampil form rekap data pasien seperti pada gambar 4.3.
Gambar 4.3 Form Rekap Data Pasien Delphi
5. Kesimpulan 5.1 Kesimpulan
Dari hasil perancangan " ALAT PATIENT WARMER MENGGUNAKAN LM-35 SEBAGAI SENSOR SUHU BERBASIS ARDUINO " , dapat ditarik beberapa kesimpulan yaitu :
a) Perancangan Alat patient warmer menggunakan lm-35 sebagai sensor suhu berbasis arduino dapat terlaksana dengan baik.
b) Alat ini dapat bekerja dengan baik dengan dua pemilihan konfigurasi suhu yaitu Auto dan Manual.
c) Alat ini dapat menghangatkan blanket sesuai dengan suhu yang diinginkan dengan kisaran waktu 3 menit.
d) Alat ini dapat diimplementasikan sesuai dengan fungsinya yaitu sebagai alat untuk membantu menghangatkan pasien yang disebabkan kehilangan panas terus menerus terhadap kondisi suhu dingin, untuk kembali ke suhu normalnya.
5.2 Saran
Dari perancangan sistem yang telah direalisasikan pada skripsi ini, diharapkan dapat menjadi dasar penelitian lebih lanjut, mengingat banyaknya kekurangan maka perlu pengembangan lebih lanjut pada waktu yang akan datang.
Adapun saran-saran untuk skripsi ini adalah :
a) Rangkaian dibuat agar dapat dipergunakan secara portable. b) Menggunakan sleeping bag sebagai blanket.
c) Output suhu dapat di akses melalui internet, sehingga dapat diakses dimana saja.
DAFTAR PUSTAKA
Banzi, Massimo. 2009. Getting Started with Arduino. London : O'Reilly Media
Barrett , Steven F. 2012. Arduino Microcontroller: Processing for Everyone. London : Morgan & Claypool Publishers
Budiharto, Widodo . 2010 . Elektronika Digital dan Mikroprosessor . Jogja : Andi EP, Agfianto . 2010 . Tip dan Trik Mikrokontroler AT89 dan AVR . Jogja : Gava Media Kadir, Abdul . 2014 . Buku Pintar Pemograman Delphi Untuk Pemula. Yogya : Mediakom Prawirohardjo, Sarwono . 2002 . Buku Panduan Praktis Pelayanan Kesehatan Maternal
dan Neonatal . Jogja : Yayasan Bina Pustaka
Rahman, Achmad . 2003 . Keterampilan Elektronika 3 . Bandung : Ganeca Exact Sumisjokartono . 1985 . Elektronika Praktis . Jakarta : Gramedia
Winot, Ardi . 2010 . Mikrokontroler AVR Atmega8/32/16/8535 dan Pemogramannya dengan Bahasa C pada WinAVR . Bandung : Informatika
