ABSTRAK
Septiningrum, Dida Permadani. 2013. Sistem Monitoring Suhu Inkubator dan Berat Badan Pada Bayi Berat Lahir Rendah (BBLR) di Dalam Inkubator Berbasis Personal Computer (PC). Skripsi, Program Studi Fisika Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Malang. Pembimbing: (I) Samsul Hidayat, S.Si., M.T., (II) Heriyanto, S. Pd., M. Si. Kata kunci : BBLR, ATMega 16, Monitoring, delphi 7.0, serial asinkron. Bayi Berat Lebih Rendah (BBLR) masih merupakan masalah di dunia karena penyebab kesakitan dan kematian pada masa bayi baru lahir. Sehingga bayi harus diletakkan di dalam inkubator untuk membantu mempertahankan suhu tubuh normalnya. Oleh sebab itu, diperlukan monitoring yang detail pada suhu inkubator untuk mengawasi stabilisasi suhu yang diterima oleh bayi dan berat badan bayi sebagai acuan pengaturan suhu inkubator. Monitoring dilakukan secara terpusat melalui komputer untuk memudahkan pengawasan berkala oleh pihak rumah sakit. Data yang dikirim tersimpan dalam database. Tujuan dari penelitian ini adalah merancang bangun alat pengukur suhu dan massa beserta distribusinya, serta mengkharakterisasi alat hasil rancang bangun sistem monitoring suhu dan massa. Langkah-langkah penelitian yang dilakukan adalah membuat rancangan berupa software maupun hardware, kemudian melakukan pengujian setiap tahap dari alat yang dirancang. Selanjutnya menguji seluruh sistem apakah telah bekerja sesuai rencana. Tegangan yang diperoleh dari sensor utama LM35 dan loadcell akan dilakukan analisis data untuk mencari fungsi transfer antara suhu dan tegangan, massa dan tegangan. Hasil analisis data tersebut kemudian digunakan sebagai referensi monitoring suhu dan massa oleh mikrokontroler. Hasil penelitian meliputi komponen hardware dan software. Tegangan keluaran dari LM35 dan Loadcell diolah oleh ADC pada mikrokontroler ATMega 16 kemudian ditampilkan pada LCD. Sensor suhu dapat mengukur suhu udara antara 25°C - 36°C, sedangkan load cell dapat mengukur massa suatu benda antara 300 gram - 4000 gram. Pada program monitoring suhu dan massa, PC juga berfungsi sebagai pengontrol transfer data dari mikrokontroler. Data yang diterima dari mikrokontroler akan tersimpan secara otomatis dalam database dan ditampilkan pada tabel disertai waktu pengiriman data. Alarm berbunyi ketika suhu dalam kotak inkubator tidak sesuai dengan acuan suhu yang diperbolehkan. Acuan suhu yang diberikan kepada bayi diperoleh dari perbandingan massa bayi.
i
ABSTRACT
Septiningrum, Dida Permadani. 2013. Temperature of Incubator and Weight Monitoring System On Low Birth Weight (LBW) In Incubator Based Personal Computer (PC). Thesis, Study Program of Physics, Department of Physics, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, State University of Malang. Supervisor: (I) Samsul Hidayat, S.Si., MT, (II) Heriyanto, S. Pd., M. Si. Keywords: LBW, ATMega 16, Monitoring, Delphi 7.0, asynchronous serial. A lower weight infant (LBW) is still a problem in the world because it becomes the cause of illness and death in the newborn period. So the baby should be placed in an incubator to help maintaining the normal body temperature. Therefore, monitoring the detail on the incubator's temperature is needed as a clamp down stabilization of temperatur for baby and the baby's weight as incubator temperature setting reference. Monitoring is done through a centralized computer to facilitate periodic monitoring by the hospital. The data stored in the database. The purpose of this research is to design temperature and mass measuring tool and its distribution, along with characterizing the design outcomes tool of temperature and mass monitoring system. The steps of the research are to make the design in the form of software or hardware, then test each stage of a tool designed. The next step is testing the entire system if it has worked according to plan. Voltage obtained from the main sensor LM35 and load cell will do the data analysis to find the transfer function between temperature and voltage, mass and voltage. Results of data analysis are then used as the reference of temperature and mass monitoring by a microcontroller. The results include hardware and software components. Input voltage from LM35 and Loadcell is processed by ADC in microcontroller ATMega 16 then displayed on the LCD. Temperature’s sensor can measure air temparature between 25°C - 36°C, whereas load cell can measure mass an object between 300 gram - 4000 gram. On temperature and mass monitoring program, PC also serves as a data transfer controller of the microcontroller. Data received from the microcontroller will be automatically saved in the database and displayed on the chart with the delivery time data. Alarm active when temperature in incubator box disagree about temperature’s reference be permitted. Temperature’s reference for baby obtainabl by comparison with baby’s mass.
ii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT karena atas rahmat dan karunia-Nya, pelaksanaan skripsi dan penyusunan laporan ini dapat terselesaikan. Shalawat dan salam semoga senantiasa tercurah atas Nabi Muhammad SAW dan para sahabatnya yang taat sampai akhir zaman. Dalam penyusunan skripsi yang berjudul ” SISTEM MONITORING SUHU INKUBATOR DAN BERAT BADAN PADA BAYI BERAT LAHIR RENDAH (BBLR) DI DALAM INKUBATOR BERBASIS PERSONAL COMPUTER (PC)”, penulis telah dibantu oleh berbagai pihak. Atas kelancaran pembuatan skripsi, maka penyusun mengucapkan terima kasih yang tulus kepada: 1. Bapak Samsul Hidayat, S.Si., M.T., sebagai dosen pembimbing I yang telah memberikan bimbingan dan nasehat hingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. 2. Bapak Heriyanto, S. Pd., M. Si., sebagai dosen pembimbing II yang telah memberikan bimbingan dan nasehat hingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. 3. Orang tua penulis, Bapak Nur Choiri dan Ibu Muasri yang dengan penuh kasih sayang dan kesabaran dalam mendoakan dan memotivasi kepada anaknya untuk belajar dan mencari ilmu. 4. Semua pihak yang tidak mungkin disebutkan satu persatu yang telah membantu penyelesaian skripsi ini. Penulis menyadari bahwa penulisan ini masih jauh dari sempurna. Untuk itu kritik dan saran sangat penulis harapkan demi perbaikan dan kesempurnaan skripsi ini. Akhirnya, penulis berharap semoga karya ini bermanfaat bagi semua pihak yang berkepentingan.
Malang, Juli 2013
Penulis
iii
DAFTAR ISI
Halaman ABSTRAK ................................................................................................... i ABSTRACT ................................................................................................ ii KATA PENGANTAR ................................................................................. iii DAFTAR ISI ............................................................................................... iv DAFTAR TABEL ....................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR ................................................................................... viii DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................... xi BAB I
PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah ........................................................... 1 B. Tujuan Penelitian dan Pengembangan ....................................... 2 C. Spesifikasi Alat yang Diharapkan ............................................. 3 D. Pentingnya Penelitian dan Pengembangan ................................ 3 E. Batasan Penelitian dan Pengembangan...................................... 3 F. Definisi Istilah .......................................................................... 4
BAB II KAJIAN PUSTAKA A. Bayi Berat Lahir Rendah (BBLR) ............................................. 5 B. Macam Transmisi Data Digital ................................................. 8 C. Metode Komunikasi Data ........................................................ 10 D. Mikrokontroler ATmega 16 ...................................................... 11 E. Sensor Suhu LM35 ................................................................... 13 F. Load Cell .................................................................................. 15 G. LCD 16x4 ................................................................................. 15 H. Konverter USB to TTL ............................................................. 17 I. Delphi 7.0 ................................................................................. 18 BAB III METODE PENELITIAN DAN PENGEMBANGAN A. Model Penelitian dan Pengembangan........................................ 21 B. Tempat dan Waktu.................................................................... 21 C. Prosedur Penelitian dan Pengembangan .................................... 22 D. Uji Coba Alat 1. Desain Uji Coba a. Alat dan Bahan 1) Alat ........................................................................... 22 2) Bahan ........................................................................ 23 b. Set up Peralatan 1) Perangkat Keras (Hardware) .................................... 24 2) Perangkat Lunak (Software) ..................................... 24
iv
c. Deskripsi Alat .............................................................. 27 2. Instrumen Pengumpulan Data ............................................. 28 3. Jenis Data a. Pengujian Sensor Suhu ................................................. 28 b. Pengujian Sensor Massa ............................................... 29 c. Pengujian Rangkaian Penyangga .................................. 29 d. Pengujian Rangkaian Penguat Non-Inverting ............... 30 e. Pengujian Rangkaian Penguata Instrumentasi .............. 31 f. Pengujian Masukan ADC ATmega 16........................... 32 g. Pengujian Rangkaian LCD ........................................... 32 h. Pengujian Komunikasi Serial ........................................ 33 i. Pengujian Konsumsi Arus Total ................................... 33 j. Pengujian Daya Total..................................................... 34 k. Pengujian Program pada Delphi 7.0 .............................. 34 l. Pengujian Sistem Keseluruhan ..................................... 34 4. Teknik Analisa Data a. Penentuan Liniearitas..................................................... 35 b. Analisis Bit Error Rate (BER) Pada Komunikasi Serial 38 c. Sistem Keseluruhan ...................................................... 38 BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN A. Pengujian Data Hasil Uji Coba 1. Pengujian Sensor Suhu ...................................................... 40 2. Pengujian Sensor Massa .................................................... 40 3. Pengujian Penyangga ......................................................... 41 4. Pengujian Penguat Non-Inverting....................................... 42 5. Pengujian Penguat Instrumentasi ....................................... 43 6. Pengujian Masukan ADC ATmega 16 ............................... 44 7. Pengujian Sensor Suhu Secara Keseluruhan ....................... 45 8. Pengujian Sensor Massa Secara Keseluruhan ..................... 46 9. Pengujian LCD .................................................................. 48 10. Pengujian Komunikasi Serial ............................................. 48 11. Pengujian Konsumsi Arus Total......................................... 49 12. Pengujian Daya Total ........................................................ 49 13. Pengujian Program pada Delphi 7.0 dan Database ............. 49 14. Pengujian Sistem Keseluruhan ........................................... 52 B. Analisa dan Pembahasan Data Uji Coba 1. Pengujian Sensor Suhu ...................................................... 53 2. Pengujian Sensor Sensor Massa ......................................... 54 3. Pengujian Rangkaian Penyangga ....................................... 55 4. Pengujian Rangkaian Penguat Non-Inverting ..................... 56 5. Pengujian Rangkaian Penguat Instrumentasi ...................... 57 6. Pengujian ADC ATmega 16 .............................................. 58 7. Pengujian Sensor Suhu Secara Keseluruhan ....................... 59 8. Pengujian Sensor Massa Secara Keseluruhan ..................... 60 9. Pengujian Komunikasi Serial ............................................. 60 10. Pengujian Sistem Keseluruhan ........................................... 64 C. Revisi Produk .......................................................................... 65
v
BAB VI PENUTUP A. Kajian Produk yang Telah Direvisi ........................................... 66 B. Saran pemanfaatan, Diseminasi, dan Pengembangan Produk Lebih Lanjut................................................................................ 67 DAFTAR RUJUKAN ................................................................................. 68 LAMPIRAN-LAMPIRAN .......................................................................... 70 RIWAYAT HIDUP ..................................................................................... 123
vi
DAFTAR TABEL Tabel
Halaman
2.1
Suhu Inkubator yang Direkomendasikan Menurut Umur dan Berat ...... 7
2.2
Peta Kaki LCD 16 x 4 .......................................................................... 16
3.1
Interprestasi Terhadap Nilai Korelasi (R) ............................................. 36
4.1
Hasil Pengujian Sensor Suhu LM35 .................................................... 40
4.2
Hasil Pengujian Sensor Massa Loadcell............................................... 41
4.3
Hasil Pengujian Rangkaian Penyangga ................................................ 42
4.4
Hasil Pengujian Rangkaian Penguat Non-Inverting.............................. 42
4.5
Hasil Pengujian Rangkaian Penguat Instrumentasi............................... 43
4.6
Hasil Pengujian ADC ATMega 16 ...................................................... 44
4.7
Hasil Pengujian Rangkaian Sensor Suhu Secara Keseluruhan .............. 45
4.8
Hasil Pengujian Rangkaian Sensor Massa Secara Keseluruhan ............ 46
4.9
Revisi Alat .......................................................................................... 65
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Halaman
2.1
Diagram Sistem Komunkasi Digital .................................................... 8
2.2
Diagram Sistem Transmisi Serial ........................................................ 9
2.3
Transmisi Asinkron ............................................................................. 10
2.4
IC Atmega 16 ...................................................................................... 12
2.5
IC LM35 ............................................................................................. 14
2.6
Load cell ............................................................................................. 15
2.7
Load cell Tampak Samping ................................................................ 15
2.8
LCD 16x4 ........................................................................................... 16
2.9
USB to TTL CP2102 ........................................................................... 17
2.10 Tampilan Delphi untuk Memulai Mendesain Aplikasi ......................... 18 2.11 Tampilan Component Palette............................................................... 19 3.1
Diagram Blok Hardware ..................................................................... 24
3.2
Diagram Alir Software pada Mikrokontroler ...................................... 25
3.3
Diagram Alir pada Software Delphi 7.0............................................... 26
3.4
Rangkaian Penguji Sensor Suhu LM35 ............................................... 28
3.5
Rangkaian Penguji Sensor Massa LoadCell.......................................... 29
3.6
Rangkaian Penyangga .......................................................................... 29
3.7
Rangkaian Pengujian Penguat Tak Membalik (Non-Inverting) ............. 30
3.8
Pengujian Rangkaian Penguat Instrumentasi ........................................ 31
3.9
Rangkaian Masukan Analog pada Mikrokontroler ATmega 16 ............ 32 viii
3.10 Rangkaian Pengujian LCD ................................................................... 33 4.1
Pengujian Tampilan LCD ................................................................... 48
4.2
Tampilan pada Hyperterminal Hasil Pengujian Komunikasi Serial....... 49
4.3
Tampilan Program Monitoring Suhu dan Massa................................... 50
4.4
Tampilan Alarm pada Program Monitoring Suhu dan Massa Berfungsi ............................................................................................. 51
4.5
Tampilan File Record Inkubator 1 pada Program Monitoring Suhu dan Massa ............................................................................................ 51
4.6
Tampilan Koneksi Database ................................................................ 52
4.7
Keseluruhan alat .................................................................................. 52
4.8
Grafik Hasil Pengujian Liniearitas Sensor Suhu LM35 ........................ 54
4.9
Grafik Hasil Pengujian Liniearitas Sensor Massa Loadcell................... 55
4.10 Grafik pengujian Liniearitas Penyangga ............................................... 56 4.11 Grafik pengujian Liniearitas Penguat Non-Inverting ............................ 57 4.12 Grafik pengujian Liniearitas Penguat Instrumentasi ............................. 58 4.13 Grafik Hasil Pengujian Liniearitas ADC ATMega 16........................... 59 4.14 Grafik Hasil Pengujian Liniearitas Sensor Suhu LM35 Terhadap Termometer ......................................................................................... 59 4.15 Grafik Hasil Pengujian Liniearitas Sensor Massa Terhadap Neraca Digital ................................................................................................. 60 4.16 Pengaturan mikrokontroler dan clock frequency ................................... 61 4.17 Pengaturan baud rate pada usart .......................................................... 61 4.18 Port setting pada hyperterminal ........................................................... 62
ix
4.19 Program LCD mengirim karakter “DIDA” ........................................... 63 4.20 Tampilan Set Up Komunikasi Serial Program monitoring Suhu dan Massa .................................................................................................. 64
x
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran
Halaman
1.
Foto Pengujian dan Alat Monitoring Suhu dan Massa .......................... 70
2.
Skema Rangkaian Sistem Monitoring Suhu dan Massa ........................ 72
3.
Prosedur Pengoperasian Alat ............................................................... 74
4.
Perhitungan Tingkat Akurasi dan Toleransi Pengukur ......................... 75
5.
Program Pada Sistem Monitoring Suhu dan Massa .............................. 81
6.
Datasheet USB to TTL CP2102 Module ............................................. 102
7.
Datasheet ATMega 16 ........................................................................ 111
6.
Datasheet LM35 ................................................................................. 115
7.
Datasheet Loadcell.............................................................................. 122
xi
