LAPORAN TUGAS AKHIR
RANCANG BANGUN TERAPI INFRARED DENGAN SISTEM PEMANTAU SUHU TUBUH BERBASIS MIKROKONTROLER
ATMEGA328
DESIGN OF INFRARED THERAPY WITH TEMPERATURE SENSOR MONITORING BASED ON ATMEGA 328
MICROCONTROLER
Disusun Oleh :
Fransiska Maria Aprihapsari 181313026
PROGRAM STUDI TEKNOLOGI ELEKTROMEDIS FAKULTAS VOKASI
UNIVERSITAS SANATA DHARMAYOGYAKARTA
2021
RANCANG BANGUN TERAPI INFRARED DENGAN SISTEM PEMANTAU SUHU TUBUH BERBASIS MIKROKONTROLER
ATMEGA328
Disusun Oleh :
Fransiska Maria Aprihapsari NIM 181313026
Telah disetujui pada tanggal 9 Juli 2021 Oleh :
Pembimbing
Antonius Hendro Noviyanto, S.T., M.T NIDN. 0501118602
ii
"RANCANG BANGUN TERAPI INFRARED DENGAN SISTEM PEMANTAU SUHU TUBUH BERBASIS
MIKROKONTROLERA TMEGA328"
Disusun Oleh :
Fransiska Maria Aprihapsari 181313026
Telah dipertahankan di depan panitia penguji
Pada tanggal 13 Juli 2021
Dan dinyatakan memenuhi syarat
Susunan Panitia Penguji
Nama Lengkap
Ketua : Eko Arianto, S.T., M.T.
Sekretaris : Nugroho Budi Wicaksono, S.T., M.T.
Anggota : Antonius Hendro Noviyanto, S.T., M.T
j< 'fl~ t ,11..
ii
Tanda Tangan
rta, 13 Juli 202 1 tas Vokasi ta Dharma
.
/
.T.,M.Eng.
iii
LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
Yang bertanda tangan dibawah ini :
Nama Lengkap : Fransiska Maria Aprihapsari Tempat/Tanggal Lahir : Kediri, 29 April 2000
Asal Sekolah/Universitas(Fakultas) : Fakultas Vokasi Universitas Sanata Dharma
Dengan ini menyatakan bahwa karya dengan judul “Rancang Bangun Terapi Infrared dengan Sistem Pemantau Suhu Tubuh Berbasis Mikrokontroler ATMEGA328” belum pernah dipublikasikan dan tidak memuat karya orang lain terkecuali dibagian daftar pustaka selayaknya karya ilmiah.
Yogyakarta, 10 Februari 2022 Yang menyatakan,
Fransiska Maria Aprihapsari NIM : 181313026
iv
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama : Fransiska Maria Aprihapsari
Nomor Mahasiswa : 181313026
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :
Rancang Bangun Terapi Infrared dengan Sistem Pemantau Suhu Tubuh Berbasis Mikrokontroler ATMEGA328
beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.
Atas kemajuan teknologi informasi, saya tidak berkeberatan jika nama, tanda tangan, gambar atau image yang ada di dalam karya ilmiah saya terindeks oleh mesin pencari (search engine), misalnya google.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.
Dibuat di Yogyakarta
Pada tanggal : 10 Februari 2021
Yang menyatakan
(Fransiska Maria Aprihapsari )
v ABSTRACT
Infrared therapy is a method to cure muscle ache and pain problems. The infared provides heat effect on the body, especially on the surface of the skin that is directly exposed. Excessive heat can irritate the skin. Infrared therapy on the market have several drawbacks, one of it is not equipped with a body temperature monitoring feature.
Based on the ATMEGA328 microcontroller, the goal of this research is to design an infrared therapy with temperature sensor monitoring and timer setting. This device is equipped with Arduino Uno based on ATMEGA328 microcontroller, MLX 90614 for temperature sensor, touchscreen LCD Nextion for control and display, and buzzer. Based on the outcomes of the planning, manufacturing, and testing that has been done, as well as existing theories, it can be determined that the therapeutic tools that have been created are capable of performing as expected.
Keywords : Arduino Uno, ATMEGA328, MLX 90614,Infrared Therapy, LCD Nextion, Timer.
vi ABSTRAK
Terapi inframerah adalah salah satu metode untuk membantu mengatasi masalah nyeri dan pegal - pegal pada otot. Inframerah yang dipancarkan memberikan efek panas pada tubuh terutama pada bagian permukaan kulit yang terpapar secara langsung. Panas yang berlebihan dapat menimbulkan iritasi pada kulit. Alat terapi inframerah yang beredar di pasaran mempunyai beberapa kekurangan salah satunya yaitu belum dilengkapi dengan fitur pemantau suhu bagian tubuh pasien yang terpapar sinar inframerah.
Penelitian ini bertujuan untuk merancang bangun alat terapi inframerah dengan sistem pemantau suhu bagian tubuh pasien yang terpapar sinar inframerah dan pengaturan lama waktu terapi berbasis mikrokontroler ATMEGA328. Alat ini dilengkapi dengan mikrokontroler Arduino Uno berbasis ATMEGA328, sensor MLX 90614 sebagai pengukur suhu kulit pasien, touchscreen LCD Nextion sebagai display dan pengontrol sistem, serta buzzer. Berdasarkan dari hasil perencanaan, pembuatan, dan pengujian yang telah dilakukan serta teori yang ada, maka dapat disimpulkan alat terapi yang telah dibuat dapat berjalan dengan baik dan sesuai dengan yang direncanakan sebelumnya.
Kata kunci : Arduino Uno, ATMEGA328, MLX 90614,Terapi Inframerah, LCD Nextion, Timer.
vii
DAFTAR ISI
HALAMAN PERSETUJUAN TUGAS AKHIR ... i
HALAMAN PENGESAHAN TUGAS AKHIR ... ii
LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... iii
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ... iv
ABSTRACT ... v
DAFTAR ISI ... vii
DAFTAR TABEL ... ix
DAFTAR GAMBAR ... x
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 2
1.3 Tujuan ... 2
1.4 Manfaat ... 2
BAB II LANDASAN TEORI ... 3
2.1 Terapi Inframerah ... 3
2.1.1 Mekanisme Kerja Sinar Inframerah untuk Nyeri ... 4
2.1.2 Tipe Sinar dan Alat Terapi Inframerah ... 4
2.1.3 Prosedur Terapi Inframerah[10] ... 5
2.2 Arduino Uno ... 5
2.3 MLX 90614 ... 7
2.4 Nextion LCD ... 8
2.5 Buzzer ... 9
2.6 MicroSD Card ... 10
2.7 Modul Relay ... 11
BAB III PERANCANGAN... 13
3.1 Deskripsi Sistem ... 13
3.2 Diagram Blok Sistem ... 14
3.3 Perancangan Mekanik ... 15
3.4 Perancangan Elektrik ... 16
viii
3.4.1 Rangkaian Sensor MLX 90614... 16
3.4.2 Wiring LCD Nextion Touchscreen ... 17
3.4.3 Rangkaian Buzzer ... 17
3.4.4 Wiring Modul Relay ... 18
3.5 Perancangan Perangkat Lunak ... 18
3.5.1 Nextion Editor... 18
3.5.2 Perancangan Tampilan LCD Nextion Touchscreen ... 19
3.5.3 Perancangan Sistem Cara Kerja Alat ... 22
BAB IV IMPLEMENTASI DAN PEMBAHASAN ... 26
4.1 Implementasi Perencanaan Mekanik ... 26
4.2 Implementasi Perencanaan Elektrik ... 28
4.3 Troubleshooting ... 28
4.4 Pengujian Komponen ... 30
4.4.1 Pengujian Liquid Crystal Display Nextion ... 30
4.4.2 Pengujian Sensor Suhu ... 31
4.4.3 Pengujian Timer ... 37
4.5 Pengujian Sistem ... 39
4.5.1 Pengujian Sistem Terapi Inframerah ... 39
4.5.2 Hasil ... 40
BAB V PENUTUP ... 41
5.1 Kesimpulan ... 41
5.2 Saran ... 41
DAFTAR PUSTAKA ... 42
LAMPIRAN ... 44
Lampiran 1. Spesifikasi Teknis ... 45
Lampiran 2. Pin Mapping ... 46
Lampiran 3. Program Arduino Uno ... 47
Lampiran 4. Datasheet Komponen ... 56
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Pengukuran Sensor Suhu dalam Ruangan Selama 1 Menit ... 32 Tabel 4.2 Pengujian Timer ... 38
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Arduino Uno R3 ... 6
Gambar 2.2 MLX 90614 ... 7
Gambar 2.3 Rangkaian Elektronik MLX 90614 ... 8
Gambar 2.4 Nextion LCD Touchscreen ... 8
Gambar 2.5 Buzzer ... 10
Gambar 2.6 MicroSD Card ... 10
Gambar 2.7 Modul Relay ... 11
Gambar 2.8 Skema Relay ... 12
Gambar 3.1 Desain Alat Terapi Inframerah ... 13
Gambar 3.2 Diagram Blok Sistem... 14
Gambar 3.3 Blok Tampilan dan Pengatur Intensitas ... 15
Gambar 3.4 Blok Inframerah,Sensor Suhu,dan Sensor Jarak ... 15
Gambar 3.5 Blok Buzzer ... 16
Gambar 3.6 Ragkaian MLX 90614 ... 16
Gambar 3.7 Wiring LCD Nextion ... 17
Gambar 3.8 Rangkaian Buzzer ... 17
Gambar 3.9 Wiring Modul Relay ... 18
Gambar 3.10 Tampilan Nextion Editor ... 19
Gambar 3.11 Tampilan Awal Sistem ... 19
Gambar 3.12 Tampilan Sensor Jarak ... 20
Gambar 3.13 Tampilan Timer ... 20
Gambar 3.14 Tampilan Countdown,Sensor Suhu,dan Sensor Jarak ... 21
Gambar 4.1 Blok Tampilan dan Pengatur Intensistas Cahaya ... 26
Gambar 4.2 Blok Inframerah dan Sensor ... 27
Gambar 4.3 Blok Buzzer ... 27
Gambar 4.4 Rangkaian Elektronik ... 28
Gambar 4.5 Pengujian Tampilan Karakter ... 31
Gambar 4.6 Pengujian Tampilan Suhu ... 31
Gambar 4.7 Hasil Pengujian Suhu ... 32
Gambar 4.8 Grafik Pengukuran Suhu pada Jarak 30 cm... 34
xi
Gambar 4.9 Grafik Pengukuran Suhu pada Jarak 40 cm... 34
Gambar 4.10 Grafik Pengukuran Suhu pada Jarak 45 cm... 35
Gambar 4.11 Grafik Pengukuran Suhu pada Jarak 50 cm... 36
Gambar 4.12 Grafik Perbandingan Suhu terhadap Jarak ... 36
Gambar 4.13 Pengujian Timer ... 37
Gambar 4.14 Grafik Perbedaan Timer ... 38
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Rutinitas dapat mempengaruhi kesetabilan tubuh yang mengakibatkan kelelahan.
Istilah kelelahan biasanya menunjukkan kondisi seperti penurunan kapasitas kerja dan penurunan ketahanan tubuh. Kelelahan dapat menjadi awal penyembab dari suatu penyakit yang dapat menggangu aktifitas. Gejala umum yang sering timbul dari suatu penyakit adalah nyeri. Dari beragam jenis nyeri, nyeri akut adalah alasan paling utama bagi pasien untuk mencari perawatan medis. Salah satu cara untuk mengatasi nyeri adalah terapi. Terapi fisik merupakan bagian dari rehabilitasi medis yang banyak membantu untuk mengatasi rasa nyeri akut maupun kronis. Salah satu modalitas fisioterapi yang biasa dipakai untuk menurunkan nyeri adalah sinar infra merah.
Radiasi inframerah (IR) memiliki rentang panjang gelombang antara 750 nm-100 μm. Rentang frekuensi inframerah antara 400 THz-3 THz, dan rentang energi foton antara 12,4 meV-1,7 eV. Menurut standar ISO 20473 untuk inframerah terbagi menjadi Near IR (NIR) dengan panjang gelombang 0.78 – 3 μm, Mid IR (MIR) dengan panjang gelombang 3.0 – 50 dan Far IR (FIR) panjang gelombang 50 – 1000.
Pada umumnya FIR banyak diimplementasikan pada alat kesehatan. Inframerah yang dipancarkan memberikan efek panas pada tubuh terutama pada permukaan kulit yang terpapar secara langsung. Efek terapi diataranya menghilangkan rasa sakit, meningkatkan sirkulasi darah, mengurangi dan menghilangkan spasmen otot, dan meningkatkan efek viskoelatik jaringan kolagen. Terapi inframerah dapat dilakukan lebih dari satu kali tergantung dari tujuan terapi serta respon penderita dan analisa dokter atau terapis yang memeriksa[1].
Pada beberapa alat terapi inframerah, masih banyak yang belum dilengkapi dengan timer yang bisa dipilih dari 1 menit - 60 menit. Selain itu juga, alat belum dilengkapi dengan sensor pengatur jarak dan pemantau suhu kulit pasien selama penyinaran. Oleh karena itu kami membuat alat terapi inframerah yang dilengkapi
2 pengaturan waktu dalam menit, sensor jarak sebagai panduan pengaturan jarak alat terapi terhadap pasien, dan sensor suhu sebagai pengamat suhu pasien selama proses terapi.
1.2 Rumusan Masalah
Permasalahan yang dibahas dalam tugas akhir ini, yaitu :
1. Bagaimana merancang alat terapi inframerah yang dilengkapi sensor suhu, pengaturan timer, dan buzzer?
2. Bagaimana merancang sistem monitoring dan keamanan pada alat terapi inframerah?
1.3 Tujuan
Adapun tujuan dari tugas akhir ini, yaitu :
1. Membuat rancangan alat terapi inframerah yang disertai sistem keamanan seperti pemantau suhu kulit pasien menggunakan sensor suhu.
2. Membuat rancangan alat terapi yang disertai pengaturan timer dan buzzer sebagai penanda selesainya proses terapi berbasis mikrokontroler.
1.4 Manfaat
Adapun manfaat yang dapat diambil dari tugas akhir ini adalah : 1. Bagi Universitas Sanata Dharma Fakultas Vokasi
a. Alat dapat digunakan sebagai bahan peraga pada mata kuliah terapi.
b. Menjadi tolak ukur pemahaman mahasiswa selama proses perkuliahan.
2. Bagi Mahasiswa
a. Menjadi sarana dalam mengimplementasikan ilmu yang didapatkan selama masa perkuliahan.
b. Menjadi sarana untuk mengasah keterampilan dan kreativitas, serta cara berpikir kritis dalam menyelesaikan permasalahan yang ada.
c. Menambah wawasan dalam hal penggunaan metode baru atau alternatif pada perkembangan alat kesehatan khusunya terapi.
3
BAB II
LANDASAN TEORI
Pada bab ini menjelaskan tentang teori dasar yang digunakan dalam pembuatan rancangan alat terapi infrared berbasis mikrokontroler.
2.1 Terapi Inframerah
Terapi Inframerah adalah salah satu jenis terapi dalam bidang Ilmu Kedokteran Fisik dan Rehabilitasi yang menggunakan gelombang elektromagnetik inframerah dengan karakteristik panjang gelombang 770 nm - 106 nm, dengan tujuan untuk pemanasan struktur muskuloskeletal yang terletak superfisial dengan daya penetrasi 0,8 mm - 1 mm. Daya penetrasi gelombang pendek inframerah lebih dalam daripada gelombang panjang yaitu sampai jaringan subkutan sehingga dapat mempengaruhi secara langsung terhadap pembuluh darah kapiler, pembuluh limfe, ujung - ujung saraf dan jaringan lain di bawah kulit[2].
Panas yang diberikan oleh lampu infra merah akan masuk ke dalam tubuh dengan kedalaman yang berbeda-beda. Efek panas yang diharapkan melalui terapi panas menggunakan sinar infra merah, yaitu: (1) memperbaiki sirkulasi darah, (2) meningkatkan metabolisme tubuh, (3) meningkatkan produksi keringat yang dapat membantu membentuk eliminasi metabolit, (4) meningkatkan efek viskoelastik pada jaringan kolagen, (5) meningkatkan sirkulasi darah, dan (6) membantu resolusi infiltrasi radang, edema, dan eksudasi[7].
Dosis yang digunakan dalam aplikasi penggunaan inframerah untuk jarak dari tenaga medis satu dengan yang lain selalu berbeda. Pada penggunaan lampu non luminous (hanya mengandung inframerah) jarak lampu yang digunakan adalah antara 45 – 60 cm, sinar diusahakan tegak lurus dengan daerah yang diobati serta waktu antara 10 – 30 menit. Pada penggunaan lampu luminous (inframerah mengandur sinar visible dan ultraviolet) jarak lampu 35 – 45 cm, sinar diusahakan tegak lurus, waktu antara 10 – 30 menit disesuaikan dengan kondisi penyakitnya[8].
4 Suhu minimal untuk dapat menghasilkan luka bakar adalah sekitar 44°C dengan kontak sekurang-kurangnya 5 – 6 jam, dan dengan suhu 65°C cukup kontak selama 2 detik mampu menghasilkan luka bakar[9]. Sedangkan suhu aman maksimal yang dapat diterima kulit manusia adalah 51,5°C[10], sehingga suhu aman maksimal yang dapat digunakan selama proses terapi inframerah adalah 51,5°C.
2.1.1 Mekanisme Kerja Sinar Inframerah untuk Nyeri
Sinar inframerah yang diabsorbsi oleh kulit dapat menimbulkan panas pada tempat yang telah disinari. Panas yang telah masuk ke dalam akan mempengaruhi peningkatan proses metabolisme. Penyinaran dengan sinar inframerah akan meningkatkan proses metabolisme yang mengakibatkan aliran oksigen dan nutrisi ke jaringan juga meningkat sehingga bisa mempercepat perbaikan jaringan jika ada yang mengalami kerusakan. Kenaikan temperatur akibat penyinaran dapat membantu terjadinya relaksasi pada otot dan menyebabkan meningkatnya kemampuan otot untuk berkontraksi. Pengaruh terapeutik sinar inframerah adalah dapat mengurangi dan bahkan dapat menghilangkan nyeri[2].
2.1.2 Tipe Sinar dan Alat Terapi Inframerah
Sinar inframerah dibedakan menjadi 2 yaitu Non Luminous dan Luminous.
Lampu inframerah tipe Non Luminous tidak bercahaya sama sekali namun menghasilkan panas yang bisa membakar jaringan tubuh jika penggunaan terlalu over atau bersinggungan dengan kulit. Tipe lampu Luminous ini bercahaya merah terang dan menghasilkan panas yang membakar pada jaringan tubuh, sehingga penggunaan alat tersebut harus tepat waktu, intensitas, frekuensi dan jarak.
Alat terapi inframerah dibedakan menjadi 2 yaitu portable dan non portable. Alat terapi tipe portable adalah alat yang bisa dibawa kemana-mana, sedangkan alat terapi inframerah non portable adalah alat yang hanya digunakan di dalam ruangan praktek fisioterapi.
5 2.1.3 Prosedur Terapi Inframerah[10]
Terdapat beberapa langkah yang harus dilakukan pada saat proses terapi inframerah sebagai berikut, yaitu :
1. Posisikan penderita atau pengguna terlebih dahulu agar nyaman pada saat terapi lalu sesuaikan dengan daerah yang akan diterapi.
2. Posisi untuk terapi bisa dilakukan secara duduk, terlentang, maupun tengkurap.
3. Daerah yang diobati atau diterapi harus bebas dari pakaian.
4. Pada penggunaan lampu luminous atur jarak pasien antara 45 - 60 cm, sinar diusahakan tegak lurus dengan daerah yang akan di terapi, dan waktu terapi antara 10 - 30 menit. Sedangkan pada penggunaan lampu non luminous atur jarak pasien antara 35 - 45 cm, sinar diusahakan tegak lurus dengan daerah yang akan diterapi, dan waktu terapi antara 10 - 30 menit.
5. Setelah itu lakukan prosesterapi jika prosedur diatas telah dilakukan.
2.2 Arduino Uno
Arduino Uno merupakan papan mikrokontroler berbasis ATMEGA328. Arduino ini memiliki 14 pin input/output digital (6 pin bisa digunakan untuk output PWM / Pulse Width Modulator), 6 input analog, sebuah osilator Kristal 16MHZ, sebuah konektor USB (Universal Serial Bus), sebuah konektor power, sebuah tombol reset, sebuah header ICSP (in-circuit serial programming). Arduino ini memiliki semua yang dibutuhkan untuk mendukung mikrokontroler, mudah dihubungkan ke computer dengan kabel USB atau mengaktifkannya dengan sumber energy adaptor AC DC atau baterai[3]. Modul Arduino Uno seperti pada gambar 2.1.
6 Sumber : https://www.distrelec.ch/en/microcontroller-board-uno-arduino-a000066/p/11038919
Gambar 2.1 Arduino Uno R3 Spesifikasi teknis Arduino Uno :
Mikrokontroler : ATMega328
Tegangan Kerja : 5V
Tegangan input (rekomendasi) : 7-12V Tegangan input (batas) : 6-20V
Jumlah pin I/O Digital : 14 (yang mana terdapat 6 output PWM) Jumlah pin I/O PWM Digital : 6
Jumlah pin input Analog : 6 Arus DC setiap pin I/O : 20 mA Arus DC untuk pin 3.3V : 50mA
Flas Memory : 32 KB (ATmega328P) 0.5 KB digunakan
oleh bootloader
SRAM : 2 KB (ATmega328P)
EEPROM : 1 KB (ATmega328P)
Clock Speed : 16MHz
LED_BUILTIN : 13
Panjang : 68.6mm
Lebar : 53.4mm
Berat : 25gr
7 2.3 MLX 90614
Sensor MLX 90614 merupakan termometer infra merah yang digunakan mengukur suhu tanpa bersentuhan dengan objek. Sensor ini terdiri dari chip detector yang peka terhadap suhu berbasis inframerah dan pengondisi sinyal ASSP. Sensor ini didukung dengan penguat berderau rendah, ADC 17 bit, unit DSP, dan termometer yang memiliki akurasi dan resolusi tinggi.Termometernya terkalibrasi dengan output digital dari PWM dan SMBus. PWM akan menunjukkan perubahan suhu yang diukur secara terus menerus dengan jangkauan suhu pada sensor minus 70 hingga 380 derajat Celcius dengan resolusi output 0,14 derajat Celcius[3]. Modul sensor MLX 90614 seperti pada gambar 2.2.
Sumber : https://www.alibaba.com/product-detail/Smart-Electronics-GY-906-MLX90614- non_60605232859.html
Gambar 2.2 MLX 90614 Spesifikasi teknis MLX 90614 :
Vin : Sumber tegangan eksternal (3V-5V) GND : Ground
SCL : Input clock serial untuk protokol 2 komunikasi kabel SDA : Digital I/O
Modul MLX 90614 mempunyai 4 pin utama yaitu Vin, SCL, SDA, dan GND. Pin Vin dan GND terhubung pada VCC 3,3V dan GND pada Arduino Uno, pin SCL
8 pada pin A5 dan pin SDA pada pin A4. Sensor MLX 90614 pada alat ini berfungsi sebagai sensor suhu pengukur suhu pasien yang terkena paparan sinar terapi infrared. Adapun tampilan rangkaian elektronis sensor suhu MLX 90614 seperti pada gambar 2.3
Sumber : http://kursuselektronikaku.blogspot.com/2015/01/mengakses-temperature-sensor- mlx90614.html
Gambar 2.3 Rangkaian Elektronik MLX 90614
2.4 Nextion LCD
LCD Nextion merupakan human machine interface (HMI) yang dilengkapi dengan capacitive touchscreen sensor. Nextion LCD berfungsi untuk menampilkan grafik display sampel. Nextion display muncul dengan ukuran mulai dari 2,4" hingga 7". Modul LCD Nextion seperti pada gambar 2.3.
Sumber : https://www.bigtronica.com/display-lcd-tft-diodos-led/lcd/1509-pantalla-tactil-lcd- nextion-24-5053212015091.html
Gambar 2.4 Nextion LCD Touchscreen
9 Spesifikasi teknis LCD Nextion :
Operating Voltage : 4.75-7V Operating Current : 90mA
Layout Size : 74.4 (L) x 42.9 (W) x 5.8 (H) Resolution : 320 x 240 pixel
Touch Type : Resistive Backlight : LED
Serial Port Baudrate : 2400, 9600, 115200 bps FLASH Memory : 4 MB
RAM Memory : 3584 BYTE
Nextion display memiliki mikrokontroler bawaan yang dapat mengontrol tampilan, misalnya mengatur tombol, membuat teks, menyimpan gambar atau mengubah latar belakang. Nextion display berkomunikasi menggunakan komunikasi serial pada tingkat baud 9600 hingga 115200. Nextion display bekerja pada tegangan 3.3V hingga 5V[4]. Nextion digunakan di tugas akhir ini sebagai monitoring untuk menampilkan suhu tubuh objek, jarak objek, dan timer yang digunakan pada saat proses terapi berjalan. Nextion yang digunakan berukuran 3.2”.
2.5 Buzzer
Buzzer merupakan suatu komponen elektronik berukuran kecil, memiliki 2 pin dan menghasilkan keluaran berupa suara. Buzzer bekerja pada rentang tegangan 3V-24V. Buzzer menghasilkan suara dengan kekuatan ≥ 85 dB dan frekuensi resonansi ± 300 - 2300Hz. Modul buzzer seperti pada gambar 2.4.
10 Sumber : https://www.tokopedia.com/pcmjakarta/buzzer-high-quality-3-24v-16ohm-kabel-putih-
5v-12v-24v-buzer
Gambar 2.5 Buzzer Buzzer memiliki 2 pin, yaitu :
Positif (+) / kabel merah : pin catu daya (3V-24V).
Negatif (-) / kabel hitam : ground
Buzzer mempunyai 2 pin utama yaitu Vin dan GND. Pin Vin terhubung pada pin 8 dan pin GND terhubung pada pin GND pada Arduino Uno. Buzzer pada alat ini berfungsi sebagai indikator bahwa proses terapi telah selesai.
2.6 MicroSD Card
MicroSD Card merupakan singkatan dari Micro Security Digital Card. MicroSD Card merupakan suatu alat elektronik berbentuk kecil yang berfungsi sebagai ruang penyimpanan data digital. MicroSD Card pada Nextion digunakan untuk mengunggah file proyek TFT agar dapat terbaca atau terlihar pada LCD Nextion.
MicroSD Card seperti pada gambar 2.5.
Sumber : https://www.memorycow.co.uk/2gb-sandisk-micro-sd-memory-card
Gambar 2.6 MicroSD Card
11 2.7 Modul Relay
Relay merupakan rangkaian yang bersifat elektronis sederhana dan tersusun oleh saklar, medan elektromagnet (kawat koil), dan poros besi. Fungsi dari relay yaitu untuk memutuskan atau menghubungkan suatu rangkaian elektronika yang satu dengan rangkaian elektronika yang lainnya atau merupakan jenis saklar elektromagnetik. Relay terdiri dari coil dan contact. Coil adalah gulungan kawat yang mendapat arus listrik, sedang contact adalah sejenis saklar yang pergerakannya tergantung dari ada tidaknya arus listrik di coil[6]. Modul relay 1 channel seperti pada gambar 2.7.
Sumber : https://www.aldyrazor.com/2020/05/modul-relay-arduino.html
Gambar 2.7 Modul Relay
Secara umum kondisi atau posisi pada relay terbagi menjadi dua, yaitu:
1. NC (Normally Close), adalah kondisi awal atau kondisi dimana relay dalam posisi tertutup karena tak menerima arus listrik.
2. NO (Normally Open), adalah kondisi dimana relay dalam posisi terbuka karena menerima arus listrik.
Relay dapat bekerja karena adanya gaya elektromagnetik. Ini tercipta dari inti besi yang dililitkan kawat kumparan dan dialiri aliran listrik. Saat kumparan dialiri listrik, maka otomatis inti besi akan jadi magnet dan menarik penyangga sehingga kondisi yang awalnya tertutup jadi terbuka (Open). Sementara pada saat kumparan tak lagi dialiri listrik, maka pegas akan menarik ujung penyangga dan
12 menyebabkan kondisi yang awalnya terbuka jadi tertutup (Close). Skema relay seperti pada gambar 2.8.
Sumber : https://curtocircuito.com.br/datasheet/modulo/rele-1canal.pdf
Gambar 2.8 Skema Relay
Modul relay 1 channel memiliki 3 pin input dan 3 pin output. 3 pin input tersebut berupa pin IN yang terhubung ke pin 13 Arduino Uno, VCC yang terhubung ke pin 5V, dan GND yang terhubung pada pin GND pada Arduino Uno. Sedangkan 3 pin output berupa COM, NC, dan NO. pin COM terhubung pada modul Dimmer dan pin NC terhubung pada lampu inframerah.
Spesifikasi Modul Relay :
Maximum load : AC 250V/10A, DC 30V/10A Jumlah channel : 1
Working voltage : 5-12V
Input Signal : 3-5 V tiap channel
Weight : 60 g
Indication LEDs for Relay output status
Three pins for normally open and closed for each channel
13
BAB III PERANCANGAN
3.1 Deskripsi Sistem
Rancang bangun alat terapi inframerah berbasis mikrokontroler Arduino Uno berguna untuk membuat alat terapi inframerah yang dilengkapi sistem pengatur jarak terapi, pengatur lama waktu terapi dalam menit, pengatur intensitas cahaya terapi, dan pemantau suhu kulit pasien yang terkena paparan sinar selama terapi.
Untuk mengatur jarak terapi pasien dengan lampu inframerah, digunakan sensor jarak yaitu HC-SR04. Sensor ini akan membaca jarak antara pasien dan lampu inframerah dalam bentuk sentimeter (cm). Alat ini menggunakan rangkaian dimmer PWM untuk mengatur intensitas cahaya inframerah. Terdapat potensio yang berguna untuk mengatur data yang diterima rangkaian PWM yang kemudian diolah dan keluarannya berupa perubahan terang redupnya lampu terapi. Untuk memantau suhu kulit pasien yang terpapar sinar inframerah digunakan sensor MLX 90614. Alat ini dilengkapi dengan relay yang berguna sebagai switch on/off lampu otomatis. Alat ini juga dilengkapi dengan pengaturan timer yang dapat diatur dalam menit. Keluaran berupa waktu hitung mundur akan tertampil pada layar LCD Nextion. Selama terapi, jika jarak pasien dan lampu tidak sesuai yaitu 35 – 45 cm maka buzzer akan berbunyi. Ketika waktu terapi telah selesai, buzzer akan berbunyi yang menandakan bahwa terapi telah selesai.
Gambar 3.1 Desain Alat Terapi Inframerah
14 3.2 Diagram Blok Sistem
Gambar 3.2 Diagram Blok Sistem
Sistem perancangan pada alat ini memiliki input berupa potensio, sensor jarak, sensor suhu dan LCD Nextion yang akan diterima dan diproses oleh mikrokontroler. Mikrokontroler berfungsi untuk mengontrol dimmer, relay, dan menampilkan karakter pada LCD Nextion, dan mengolah data yang diperoleh dari potensio, sensor jarak dan sensor suhu. Ketika alat dinyalakan maka akan muncul tampilan START, setelah itu tekan tombol START untuk melakukan proses selanjutnya. Sensor jarak akan membaca jarak antara objek dengan lampu, lalu tekan tombol Next untuk melakukan setting timer. Setelah timer diatur tekan tombol START untuk memulai proses. Relay akan otomatis bekerja dan lampu akan menyala. Selama proses berlangsung, suhu yang terukur pada permukaan kulit pasien yang diterapi akan tertampil pada LCD Nextion dan jika jarak antara lampu dan pasien tidak sesuai dengan yang diinginkan yaitu 35 - 45 cm, maka
15 buzzer akan berbunyi. Ketika proses telah selesai, relay akan bekerja mematikan lampu dan buzzer akan berbunyi.
3.3 Perancangan Mekanik
Rancang bangun alat terapi inframerah berbasis mikrokontroler ATMega328 memiliki 3 bagian. Blok tampilan sistem menggunakan LCD Nextion dan pengatur intensitas cahaya terapi menggunakan potensio seperti pada gambar 3.3 dan blok pemantau jarak menggunakan sensor HC-SR04, pemantau suhu kulit pasien yang terpapar sinar menggunakan sensor MLX 90614, dan lampu terapi infrared seperti pada gambar 3.4. Sedangkan, untuk keamanan pada system alat terapi ini menggunakan buzzer sebagai alarm ketika proses terapi telah selesai dan switch on/off digunakan untuk menyalakan lampu infrared seperti pada gambar 3.5.
Gambar 3.3 Blok Tampilan dan Pengatur Intensitas Keterangan pada gambar 3.3 :
1. LCD Nextion touchscreen 2. Potensiometer
Gambar 3.4 Blok Inframerah, Sensor Suhu, dan Sensor Jarak 1
2
1 2
3
16 Keterangan pada gambar 3.4 :
1. Lampu Inframerah 2. Sensor Jarak HC-SR04 3. Sensor Suhu MLX 90614
Gambar 3.5 Blok Buzzer
3.4 Perancangan Elektrik
Adapun perancangan elektronik secara umum memiliki beberapa blok sistem yaitu pada blok sistem kontrol dengan memanfaatkan beberapa modul Arduino yang telah ada. Selain itu ada beberapa tangkaian pendukung lainnya yaitu rangkaian switch ON/OFF.
3.4.1 Rangkaian Sensor MLX 90614
Rangkaian MLX 90614 berguna untuk mengukur suhu bagian tubuh pasien yang terpapar sinar terapi inframerah. Sensor ini akan mengukur suhu pada bagian tubuh pasien kemudian suhu yang terukur akan ditampilkan pada monitor LCD Nextion. Rangkaian sensor seperti pada gambar 3.6.
Gambar 3.6 Rangkaian Sensor MLX 90164
17 3.4.2 Wiring LCD Nextion Touchscreen
LCD Nextion berguna untuk mengatur dan menampilkan hasil keluaran komponen pada alat yang ada seperti jarak, suhu, dan timer. Tampilan pada monitor diatur menggunakan aplikasi Nextion Editor. Wiring LCD Nextion seperti pada gambar 3.7.
Gambar 3.7 Wiring LCD Nextion
3.4.3 Rangkaian Buzzer
Rangkaian Buzzer berguna sebagai indikator selesainya proses terapi. Hasil yang dikeluarkan oleh buzzer berupa suara. Rangkaian elektronik buzzer seperti pada gambar 3.8.
Gambar 3.8 Rangkaian Buzzer
18 3.4.4 Wiring Modul Relay
Rangkaian modul relay berguna sebagai saklar otomatis pengatur nyala dan mati lampu inframerah. Ketika tombol START ditekan, maka secara otomatis saklar akan menyalakan lampu inframerah. Ketika waktu terapi telah selesai, maka secara otomatis saklar akan mematikan lampu inframerah. Wiring modul relay seperti pada gambar 3.9.
Gambar 3.9 Wiring Modul Relay 3.5 Perancangan Perangkat Lunak
Adapun perancangan perangkat lunak yang dilakukan pada alat terapi inframerah berbasis mikrontroler ATMega 328 yaitu sebagai berikut :
3.5.1 Nextion Editor
Aplikasi Nextion Editor merupakan aplikasi yang berfungsi untuk membuat desain tampilan pada LCD touchscreen Nextion yang telah di support oleh software Arduino. Sehingga memudahkan untuk membuat desain tampilan sesuai yang dibutuhkan dan memudahkan untuk mengoneksikan antara LCD touchscreen nextion dengan Arduino Uno. Gambar 3.10 menunjukkan tampilan dari Nextion Editor.
19 Gambar 3.10 Tampilan Nextion Editor
3.5.2 Perancangan Tampilan LCD Nextion Touchscreen
Tampilan LCD Touchscreen ditunjukkan pada gambar 3.11. Tampilan LCD touchscreen menampilkan hasil pembacaan sensor jarak, sensor suhu, dan pengaturan timer. Tampilan awal sistem pada LCD Nextion seperti pada gambar 3.11.
Gambar 3.11 Tampilan Awal Sistem
20 Selain itu terdapat tampilan yang berguna untuk menampilkan jarak yang dibaca oleh sensor jarak HC-SR04 seperti pada gambar 3.12. Pada tampilan ini juga terdapat tombol next untuk mengatur sistem ke proses selanjutnya.
Gambar 3.12 Tampilan Sensor Jarak
Untuk mengatur lama proses terapi terdapat tombol yang berguna untuk mengatur berapa lama waktu terapi dalam menit. Kemudian untuk memulai proses terapi digunakan tombol start. Tampilan sistem seperti pada gambar 3.13.
Gambar 3.13 Tampilan Timer
21 Tampilan terakhir menampilkan countdown waktu proses terapi. Selain itu juga terdapat tampilan hasil pembacaan suhu tubuh pasien yang dibaca oleh sensor MLX 90614 dan pembacaan jarak oleh sensor HC-SR04. Jika jarak pasien tidak sesuai dengan yang diinginkan yaitu 35 – 45 cm, maka buzzer akan berbunyi.
Untuk kembali ke proses awal digunakan tombol back. Tampilan sistem seperti pada gambar 3.14.
Gambar 3.14 Tampilan Countdown, Sensor Suhu, dan Sensor Jarak
22 3.5.3 Perancangan Sistem Cara Kerja Alat
Menjelaskan sistem atau cara kerja dari Rancang Bangun Terapi Infrared dengan Sistem Pemantau Suhu Tubuh berbasis Mikrokontroler ATMega 328.
MULAI
INISIALISASI
BACA SENSOR JARAK
TOMBOL NEXT
TOMBOL NEXT DITEKAN
N
A Y TAMPILKAN KE
LCD
23 N
A
ATUR WAKTU
TOMBOL + DITEKAN
TOMBOL - DITEKAN N
Y
TAMPILKAN KE LCD
Y
TOMBOL START B
24 TOMBOL
START DITEKAN B
LAMPU NYALA
TIMER COUNTDOWN AKTIF
BACA SENSOR SUHU
Y
A BACA SENSOR N
JARAK
C
D
25 TIMER S = 0
LAMPU MATI
BUZZER NYALA STOP
C
Jarak <
35cm BUZZER NYALA
Jarak >
45cm BUZZER NYALA
Y
Y
N D
BUZZER MATI N
26
BAB IV
IMPLEMENTASI DAN PEMBAHASAN
4.1 Implementasi Perencanaan Mekanik
Perancangan mekanik pada alat ini telah selesai dan sesuai dengan harapan pada setiap bloknya. Pada blok tampilan dan pengaturan intensitas cahaya bekerja dengan baik. Hasilnya seperti pada gambar 4.1.
Gambar 4.1 Blok Tampilan dan Pengatur Intensitas Cahaya
Hasil dari blok tampilan dan pengaturan intensitas cahaya sesuai dengan apa yang diharapkan. LCD dapat menampilkan jarak, suhu tubuh pasien, serta timer.
Sedangkan potensio dapat bekerja untuk mengatur intensitas cahaya yaitu terang dan redup cahaya inframerah.
Keterangan gambar 4.1 : 1. LCD Nextion Touchscreen 2. Potensiometer
2 1
27 Dan hasil blok lampu inframerah, sensor suhu, dan sensor jarak sesuai dengan apa yang diharapkan. Lampu inframerah dapat menyala setelah timer dijalankan sehingga dapat digunakan untuk terapi, sensor jarak dapat berfungsi dengan baik sehingga dapat menampilkan jarak antara lampu inframerah dengan objek atau pasien, serta sensor suhu dapat berfungsi dengan baik sehingga dapat menampilkan suhu kulit pasien pada saat diterapi seperti pada gambar 4.2.
Gambar 4.2 Blok Inframerah dan Sensor Keterangan gambar 4.2 :
1. Lampu Inframerah 2. Sensor Jarak HC – SR04 3. Sensor Suhu MLX 90614
Sedangkan pada blok buzzer juga bekerja sesuai dengan apa yang diharapkan.
Buzzer dapat berbunyi pada saat timer selesai berhitung mundur yang menandakan bahwa terapi telah selesai dilakukan. Seperti pada gambar 4.3.
Gambar 4.3 Blok Buzzer
1 2
3
28 4.2 Implementasi Perencanaan Elektrik
Perancangan elektronik yang telah direncanakan pada bab 3, telah selesai dikerjakan. Rangkaian elektronik didesain dan di tata sedemikian rupa agar terlihat rapi karena banyak menggunakan kabel jumper. Keseluruhan rangkaian elektronik yang digunakan terdiri dari LCD Nextion touchscreen, modul dimmer PWM, sensor suhu, sensor jarak, arduino uno, modul relay 1 channel, potensiometer, dan buzzer. Gambar 4.4 adalah implementasi rangkaian elektronik yang telah digunakan.
Gambar 4.4 Rangkaian Elektronik
4.3 Troubleshooting
Pada saat perencanaan desain sampai dengan pembuatan alat banyak permasalahan yang telah dialami, seperti berikut ini :
1. Kesalahan pada program timer.
a. Permasalahan :
Hasil timer tidak bisa countdown dan terjadi bouncing.
29 b. Analisis :
Setelah dianalisis, timer tidak bisa countdown dan bouncing karena kesalahan pada program sehingga memperbaiki program dengan cara menambah program dengan flag. Setelah memperbaiki program akhirnya timer dapat countdown dan tidak bouncing.
c. Solusi :
Memperbaiki program.
2. Dimmer tidak bisa menyala dan lampu berkedip.
a. Permasalahan :
Pada saat pertama kali mencoba menyalakan lampu menggunakan modul dimmer, masalah yang pertama yaitu indikator led pada dimmer tidak menyala sehingga secara otomatis lampu inframerah pun tidak menyala.
Masalah yang kedua yaitu saat dimmer sudah menyala tetapi lampu infamerah berkedip.
b. Analisis :
Setelah dianalisis, untuk masalah yang pertama yaitu ada bagian kabel yang longgar lalu untuk masalah yang kedua yaitu terdapat program yang masih kurang dan pengaturan mapping pada potensio yang kurang tepat.
c. Solusi :
Merekatkan kabel yang longgar dan perbaikan pada program serta pengaturan mapping pada potensio.
3. Sensor suhu tidak berfungsi.
a. Masalah :
Pada saat alat dinyalakan, sensor suhu tidak dapat membaca suhu atau tidak berfungsi.
b. Analisis :
Setalah dianalisis, ternyata konektor pada sensor kurang rekat sehingga menyebabkan sensor tidak dapat membaca suhu dan tidak terhubung ke arduino uno.
30 c. Solusi :
Memperbaiki konektor sensor suhu yang kurang rekat menggunakan solder.
4. Sensor jarak tidak berfungsi.
a. Masalah :
Pada saat alat disambungkan ke sumber AC, sensor jarak tidak dapat membaca jarak dengan baik dan hasilnya jauh dari parameter yang seharusnya.
b. Analisis :
Setelah dianalisis, ternyata rumus yang digunakan pada program arduino kurang tepat, sehingga meyebabkan pembacaan yang tidak akurat.
c. Solusi :
Memperbaiki rumus sensor jarak pada program arduino.
5. Relay tidak berfungsi.
a. Masalah :
Relay tidak dapat berfungsi dengan semestinya atau tidak mau menyala.
b. Analisis :
Setelah dianalisis, ternyata tombol pada lcd nextion tidak dapat berfungsi karena peletakan pemindahan halaman yang kurang tepat.
c. Solusi :
Memperbaiki program pemindahan halaman pada lcd nextion yang awalnya ada pada touch press event ke touch release event.
4.4 Pengujian Komponen
Sebelum membuat rangkaian, dilakukan pengujian komponen terlebih dahulu untuk memastikan komponen yang dibeli berfungsi dengan baik.
4.4.1 Pengujian Liquid Crystal Display Nextion
Pengujian Liquid Crystal Display (LCD) Nextion dengan cara menghubungkan LCD dengan sumber 5V, ground, pin TX dengan RX pada Arduino, dan RX pada TX Arduino. Setelah selesai menghubungkan, dibuat kode progam untuk di upload ke Arduino. Pada gambar 4.5. menunjukkan bahwa LCD Nextion sudah
31 dapat menampilkan karakter. Hal ini menunjukkan bahwa LCD Nextion dapat berfungsi dengan baik. Pengujian dilanjutkan dengan membuat kode untuk menampilkan hasil pembacaan sensor suhu MLX 90614, sehingga LCD Nextion dapat menampilkan hasil pembacaan suhu yang terukur pada kulit pasien 4.6.
Gambar 4.5 Pengujian Tampilan Karakter
Gambar 4.6 Pengujian Tampilan Suhu
Berdasarkan beberapa pengujian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa seluruh komponen yang digunakan dalam keadaan baik dan dapat dirangkai sesuai dengan rancangan yang telah dibuat sebelumnya.
4.4.2 Pengujian Sensor Suhu
Pada alat ini, sensor MLX 90614 berfungsi sebagai sensor suhu yang digunakan untuk mengukur suhu permukaan kulit pasien selama proses terapi. Pengujian dilakukan dengan memposisikan objek berupa kulit punggung pasien sesuai jarak yaitu 30 cm, 40 cm, 45 cm, dan 50 cm. Alat akan otomatis menampilkan suhu yang terukur pada objek, sebagai pengukur pembanding digunakan
32 thermogun.Thermogun dengan jarak yang sama diarahkan ke objek untuk mengukur suhu objek setiap 12 detik sekali pada waktu terapi selama 1 menit.
Dari percobaan tersebut dapat diperoleh sampel pengukuran sebanyak 5 data.
Gambar 4.7 Hasil Pengujian Suhu
Tabel 4.1 Pengukuran Sensor Suhu dalam Ruangan Selama 1 Menit Jarak Waktu Sensor Thermogun Selisih
30 cm
12 s 35.6 oC 34.2 oC 1.4 oC 24 s 35.9 oC 34.6 oC 1.3 oC 36 s 36.1 oC 35.0 oC 1.1 oC 48 s 36.1 oC 35.1 oC 1 oC 60 s 36.2 oC 37.2 oC 1 oC Rata - Rata Selisih 1.16 oC
40 cm
12 s 35.5 oC 34.6 oC 0.9 oC 24 s 35.6 oC 34.9 oC 0.7 oC 36 s 35.7 oC 36.5 oC 0.8 oC 48 s 35.7 oC 37.0 oC 1.3 oC 60 s 35.8 oC 37.2 oC 1.4 oC Rata – Rata Selisih 1.02 oC
33 45 cm
12 s 35.3 oC 36.2 oC 0.9 oC 24 s 35.4 oC 36.6 oC 1.2 oC 36 s 35.5 oC 37.1 oC 1.6 oC 48 s 35.5 oC 37.4 oC 2.1 oC 60 s 35.6 oC 38.5 oC 2.9 oC Rata – Rata Selisih 1.74 oC
50 cm
12 s 35.1 oC 36.4 oC 1.3 oC 24 s 35.2 oC 36.5 oC 1.3 oC 32 s 35.2 oC 37.5 oC 2.3 oC 48 s 35.3 oC 38.1 oC 2.8 oC 60 s 36.3 oC 38.8 oC 2.5 oC Rata - Rata Selisih 2.04 oC
Hasil pengukuran suhu pada proses terapi menggunakan sensor suhu pada alat dan thermogun dapat dilihat pada gambar 4.7. Dari tabel dapat diketahui bahwa pengukuran suhu pada jarak awal yaitu 30 cm memiliki selisih perbedaan rata – rata sebesar 1.16 oC. Seiring bertambahnya jarak, perbedaan pengukuran antara sensor suhu pada alat dengan thermogun lebih besar yaitu dengan rata – rata selisih pengukuran sebesar 2.04 oC. Sensor MLX 90614 pada alat masih layak digunakan karena bisa dikatakan pengukuran suhu pada alat hampir sama dengan hasil pembacaan suhu menggunakan thermogun. Walaupun hasil pembacaan suhu sensor MLX 90614 dengan thermogun berbeda rata - rata sekitar 1.52oC.
34 Gambar 4.8 Grafik Pengukuran Suhu pada Jarak 30 cm
Dari tabel 4.1 dapat dibuat grafik pengukuran sensor suhu pada jarak 30 cm terhadap waktu selama 1 menit. Untuk satuan keatas merupakan suhu yang terukur dalam celcius. Sedangkan untuk satuan kesamping merupakan satuan waktu dalam detik. Pada gambar 4.8 terdapat perbedaan pengukuran suhu antara menggunakan sensor suhu pada alat dan menggunakan thermogun.
Gambar 4.9 Grafik Pengukuran Suhu pada Jarak 40 cm
32,5 33 33,5 34 34,5 35 35,5 36 36,5 37 37,5
12 s 24 s 36 s 48 s 60 s
Sensor Suhu Thermo Gun
33 33,5 34 34,5 35 35,5 36 36,5 37 37,5
12 s 24 s 36 s 48 s 60 s
Sensor Suhu Thermo Gun
35 Dari tabel 4.1 dapat dibuat grafik pengukuran sensor suhu pada jarak 40 cm terhadap waktu selama 1 menit. Untuk satuan keatas merupakan suhu yang terukur dalam celcius. Sedangkan untuk satuan kesamping merupakan satuan waktu dalam detik. Pada gambar 4.9 terdapat perbedaan pengukuran suhu yang cukup signifikan antara menggunakan sensor suhu pada alat dan menggunakan thermogun.
Gambar 4.10 Grafik Pengukuran Suhu pada Jarak 45 cm
Dari tabel 4.1 dapat dibuat grafik pengukuran sensor suhu pada jarak 45 cm terhadap waktu selama 1 menit. Untuk satuan keatas merupakan suhu yang terukur dalam celcius. Sedangkan untuk satuan kesamping merupakan satuan waktu dalam detik. Pada gambar 4.10 terdapat perbedaan pengukuran suhu yang cukup besar yaitu sampai 3oC antara menggunakan sensor suhu pada alat dan menggunakan thermogun.
33 34 35 36 37 38 39
12 s 24 s 36 s 48 s 60 s
Sensor Suhu Thermo Gun
36 Gambar 4.11 Grafik Pengukuran Suhu pada Jarak 50 cm
Dari tabel 4.1 dapat dibuat grafik pengukuran sensor suhu pada jarak 50 cm terhadap waktu selama 1 menit. Untuk satuan keatas merupakan suhu yang terukur dalam celcius. Sedangkan untuk satuan kesamping merupakan satuan waktu dalam detik. Pada gambar 4.11 terdapat perbedaan pengukuran suhu yang cukup besar yaitu sampai lebih dari 3oC antara menggunakan sensor suhu pada alat dan menggunakan thermogun.
Gambar 4.12 Grafik Perbandingan Suhu Terhadap Jarak
33 34 35 36 37 38 39 40
12 s 24 s 36 s 48 s 60 s
Sensor Suhu Thermo Gun
34 34,5 35 35,5 36 36,5 37 37,5 38
30 cm 40 cm 45 cm 50 cm
Sensor Suhu Thermo Gun
37 Dari tabel 4.1 dapat dibuat grafik pengukuran sensor suhu pada jarak 50 cm terhadap waktu selama 1 menit. Untuk satuan keatas merupakan suhu yang terukur dalam celcius. Sedangkan untuk satuan kesamping merupakan satuan jarak dalam sentimeter (cm). Pada gambar 4.12 terdapat perbedaan pengukuran suhu yang cukup besar antara menggunakan sensor suhu pada alat dan menggunakan thermogun. Ketika suhu pengukuran pada thermogun semakin panas, pengukuran menggunakan sensor suhu pada alat malah sebaliknya yaitu masih dalam rentang 35oC – 36oC.
4.4.3 Pengujian Timer
Pada alat ini, timer berfungsi sebagai pengatur lama waktu terapi. Timer dapat diatur dari 1 - 60 menit. Pengujian dilakukan dengan menggunakan stopwatch sebagai pembanding waktu. Pengujian dilakukan dengan memulai timer pada alat dan stopwatch secara bersamaan. Pengujian dilakukan dengan mengambil 5 sampel yaitu 1 menit, 5 menit, 10 menit, 30 menit, dan 60 menit. Hasil pengujian dapat dilihat pada gambar 4.13.
Gambar 4.13 Pengujian Timer
Ketika dilakukan pengujian, terdapat perbedaan antara timer yang tertampil pada alat dengan stopwatch yang digunakan sebagai alat pembanding. Timer yang ada pada alat lebih lama dibandingkan dengan stopwatch. Perbedaan yang tertampil pada gambar 4.13 sebesar 3 detik. Timer pada alat lebih lama daripada stopwatch yang menjadi pembanding.
38 No. Timer pada Alat Timer pada Stopwatch
1. 1:00 1:05
2. 5:00 5:09
3. 10:00 10:17
4. 30:00 30:22
5. 60:00 63:00
Tabel 4.2 Pengujian Timer
Dari tabel 4.2 terdapat 5 buah sampel pengujian dalam satuan waktu menit. Pada pengaturan 1 menit terdapat perbedaan waktu selama 5 detik. Makin besar pengaturan waktu pada alat, makin besar pula perbedaan yang ada antara timer pada alat dengan timer pada stopwatch sebagai pembanding. Perbedaan paling besar yaitu waktu pada alat lebih lama senilai 3 menit daripada waktu pada stopwatch ketika pengaturan lama terapi selama 60 menit.
Gambar 4.14 Grafik Perbedaan Timer
0 10 20 30 40 50 60 70
1 5 10 30 50
Timer Stopwatch
39 Dari tabel 4.2 dapat dibuat grafik perbedaan pengukuran waktu pada alat terapi dan stopwatch sebagai alat ukur pembanding. Untuk satuan keatas merupakan satuan waktu yang terukur dalam menit. Sedangkan untuk satuan kesamping merupakan satuan waktu dalam menit. Semakin besar pengaturan waktu pada alat, semakin besar pula selisih waktu pada alat dan stopwatch sebagai pembanding.
Selisih paling besar yaitu timer pada alat lebih lama 3 menit daripada waktu pada stopwatch.
4.5 Pengujian Sistem
Pengujian ini dilakukan dengan tujuan apakah semua rangkaian sudah berjalan sesuai alur program yang telah dibuat. Proses pengujian sistem dilakukan untuk menguji semua rangkaian elektronik dan mekanik yang ada dalam box sudah bekerja dengan baik atau belum.
4.5.1 Pengujian Sistem Terapi Inframerah
Pengujian dilakukan dengan cara menempatkan objek berupa punggung pasien tanpa terhalang kain sesuai jarak yang diperlukan yaitu 30-45 cm dari lampu terapi inframerah. Pada saat alat dinyalakan, atur jarak antara pasien dengan lampu inframerah sekitar 30 – 45 cm, kemudian tekan tombol next untuk mengatur timer yang dibutuhkan selama proses terapi. Setelah mengatur timer, tekan tombol start maka lampu inframerah secara otomatis akan menyala, timer akan memulai hitung mundur, dan suhu yang terukur pada kulit pasien selama proses terapi akan tertampil pada layar LCD. Ketika posisi pasien tidak sesuai selama terapi yaitu 30 - 45 cm, maka buzzer akan berbunyi. Untuk mengatur intesitas cahaya terapi inframerah dapat menggunakan potensio yang terdapat disebelah LCD Nextion. Hal ini dilakukan sesuai dengan kebutuhan pasien dan anjuran dokter atau terapis. Setelah timer selesai menghitung mundur, buzzer akan berbunyi dan lampu inframerah secara otomatis akan mati yang menandakan bahwa proses terapi telah selesai.
40 4.5.2 Hasil
Pengujian semua sistem berhasil, sensor suhu dapat membaca suhu permukaan kulit ketika sedang dalam proses terapi dan hasil cukup akurat karena rata – rata selisih pembacaan sensor suhu terhadap thermogun sebagai alat pembanding yaitu 1.52oC, tetapi untuk timer countdown pada alat masih kurang presisi yaitu terdapat perbedaan waktu dengan pengukur pembanding stopwatch dengan perbedaan paling lama sebesar 3 menit.
41
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Telah dibuat “Rancang Bangun Terapi Infrared dengan Sistem Pemantau Suhu Tubuh Berbasis Mikrokontroler ATMega328”. Hasil dari pembuatan alat ini, didapatkan kesimpulan sebagai berikut :
1. Rancang Bangun Terapi Infrared dengan Sistem Pemantau Suhu Tubuh Berbasis Mikrokontroler ATMega328 telah berhasil dilakukan.
2. Sistem yang ada pada alat seperti sistem keamanan berupa pemantauan suhu permukaan kulit pasien selama proses terapi dapat tertampil dan hasil cukup akurat karena perbedaan rata – rata yaitu 1.52oC.
3. Sistem Alat Terapi Inframerah yang disertai pengaturan timer dan buzzer sebagai penanda selesainya proses terapi dan alarm posisi pasien telah berhasil dibuat dan hasil sesuai dengan yang diinginkan walaupun countdown timer belum cukup akurat karena terdapat perbedaan dengan pengukur pembanding stopwatch yaitu paling lama 3 menit lebih lama pada pengaturan waktu 60 menit.
5.2 Saran
Harapan dari pembuatan “Rancang Bangun Terapi Infrared dengan Sistem Pemantau Suhu Tubuh Berbasis Mikrokontroler ATMega328” ini adalah supaya alat dapat digunakan sebagai sarana pembelajaran dan alat terapi. Alat ini masih jauh dari kata sempurna dan masih perlu diperbaiki untuk lebih menyempurnakannya. Terdapat saran untuk perbaikan pada countdown timer yang masih kurang akurat karena terdapat perbedaan paling lama yaitu 3 menit lebih lama pada pengaturan waktu terapi 60 menit.
42
DAFTAR PUSTAKA
[1] Nurcipto Dedi, Gandha Indra Gutama. 2017. “Sistem Kendali-Tenaga- Elektronika-Telekomunikasi-Komputer”. Volume 6, No. 2, Desember 2017, 195.
[2] Widowati Risna. 2017. “Efektivitas terapi akupuntur dan inframerah dalam menurunkn nyeri muskuloskeletal pada lanjut usia”. 15, 16, 17.
[3] Sibuea Osean Maickel. 2018. “Temperature Measurement with infrared temperature sensor MLX90614 based on Arduino Uno”. 4, 10, 11.
[4] Ikbal Nur Muhammad, Gunadi Isnain. 2019. “Pemrograman mesin bor otomatis berbasis ATMega328 terintegrasi LCD touchscreen nextion 3,2 inchi”. Vol 22, No. 4, Oktober 2019, Hal 144-152.
[5] URL https://nextion.tech/datasheets/nx3224t024/
Diakses 20 Juni 2021
[6] Rahadi Riyan, Triyanto Dedi, Suhardi. 2018. “Perancangan sistem keamanan sepeda motor dengan sensor fingerprint, sms gateway, dan GPS tracker berbasis Arduino dengan interface website”. Volume 06, No. 03 2018.120
[7] Prodyanatasari Arshy. 2015. “Optimalisasi energy gelombang elektromagnetik melalui terapi infrared pada penderita penyakit paru obstruktif kronik”. Hal 61
[8] P. W. Yudha, et.al., “Efektifitas jarak inframerah terhadap ambang nyeri”. Workshop Fisioterapi. Juli 2013.
43 [9] Sudarsana Wayan I. 2014. “Perbedaan take graft pada pasien luka bakar dengan metode vacuum assisted closure modifikasi dan metode konvensional di ruang burn unit RSUP Sanglah Denpasar”. Hal 6.
[10] URL https://scottddanielson.blogspot.com/2019/07/efek-samping- fisioterapi-infra-merah.html
Diakses 15 Juli 2021
44
LAMPIRAN
45 Lampiran 1. Spesifikasi Teknis
46 Lampiran 2. Pin Mapping
Pin
Arduino Koneksi (Input/Output/Pin) Keterangan
D0 LCD Nextion RX TX pada LCD Nextion D1 LCD Nextion TX RX pada LCD Nextion D2 Dimmer ZC Arduino Shield (zerocross)
D3
D4 D5
D6
D7
D8 Buzzer Pin VCC Buzzer
D9 HC-SR04 Trigger Arduino Shield (trig) D10 HC-SR04 Echo Arduino Shield (echo) D11
D12 Dimmer Pin output Dimmer Arduino Shield (outputPin) D13 Modul Relay Pin IN modul relay Arduino Shield (relay)
A0 Potensiometer Pin out potensiometer Arduino Shield (potPin)
A1
A2
A3
A4 MLX 90614 SDA Pin SDA pada MLX 90614 A5 MLX 90614 SCL Pin SCL pada MLX 90614
POWER
5V LCD Nextion Pin VCC
Modul Relay Pin VCC
Dimmer Pin VCC
HC-SR04 Pin VCC
Potensiometer Pin VCC
3.3V MLX 90614 Pin VCC
GND LCD Nextion Pin GND
Modul Relay Pin GND
Dimmer Pin GND
HC-SR04 Pin GND
Potensiometer Pin GND
MLX 90614 Pin GND
Buzzer Pin GND
47 Lampiran 3. Program Arduino Uno
#include <Nextion.h>
#include <Adafruit_MLX90614.h>
#include <Wire.h>
#include "Countimer.h"
Countimer tdown;
#include <EEPROM.h>
#include <RBDdimmer.h>
#define outputPin 12
#define zerocross 2
#define potPin A0
#define relay 13
float suhu;
Adafruit_MLX90614 mlx = Adafruit_MLX90614();
int trig= 9 ;// membuat varibel trig yang di set ke-pin 5 int echo= 10;// membuat variabel echo yang di set ke-pin 4 long durasi,distance;// membuat variabel durasi dan
jarakvoid
const int potMin = 0;
const int potMax = 800;
int potValue;
dimmerLamp dimmer(outputPin);
48 int outVal = 0;
int time_s = 0;
int time_m = 0;
int time_h = 0;
int flag = 0;
int menu = 0;
int buzzer = 8;
NexButton b3 = NexButton (2,3,"b3");
NexButton b4 = NexButton (2,4,"b4");
NexButton b2 = NexButton (2,5,"b2");
NexText jarak = NexText (1,3,"jarak");
NexText m = NexText (2,2,"m");
NexTouch *nex_listen_list[] = {
&b3,
&b4,
&b2, NULL };
49 void b4PopCallback(void*ptr){
tdown.restart();
tdown.start();
flag = 1;
time_m++;
time_s=0;
if(time_m>59){time_m=0;}
String command6 = "m.txt=\""+String(time_m)+"\"";
Serial.print(command6);
Serial.write(0xff);
Serial.write(0xff);
Serial.write(0xff);
eeprom_write();
delay(100);
}
void b3PopCallback(void*ptr){
tdown.restart();
tdown.stop();
flag=0;
time_m--;
time_s=0;
if(time_m<0){time_m=59;}
String command2 = "m.txt=\""+String(time_m)+"\"";
Serial.print(command2);
Serial.write(0xff);
50 Serial.write(0xff);
Serial.write(0xff);
eeprom_write();
delay(100);
}
void b2PopCallback(void*ptr){
flag=1;
menu=0;
eeprom_read();
tdown.restart();
tdown.start();
delay (100);
}
void setup(void) {
Serial.begin(9600); // digunakan untuk komunikasi Serial dengan komputer
nexInit();
mlx.begin();
dimmer.begin(NORMAL_MODE, ON);
b2.attachPop(b2PopCallback,&b2);
b3.attachPop(b3PopCallback,&b3);
b4.attachPop(b4PopCallback,&b4);
pinMode(trig, OUTPUT);// set pin trig menjadi OUTPUT pinMode(echo, INPUT);// set pin echo menjadi INPUT
51 pinMode(buzzer,OUTPUT);
pinMode(relay, OUTPUT);
tdown.setInterval(print_time, 999);
eeprom_read();
menu=1;
delay(10);
}
void print_time(){
time_s = time_s-1;
if(time_s<0){time_s=59; time_m = time_m-1;}
if(time_m<0){time_m=59; time_h = time_h-1;}
}
void tdownComplete(){}
//tdown.stop();
void loop() {
// program dibawah ini agar trigger memancarakan suara ultrasonic
digitalWrite(trig, LOW);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(trig, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(trig, LOW);
durasi= pulseIn(echo, HIGH);// menerima suara ultrasonic
