BAB II LANDASAN TEORI

BAB II LANDASAN TEORI

2.1

Sejarah Faradik1 Arus faradik adalah arus listrik bolak-balik yang tidak simetris yang mempunyai durasi 0,01 – 1 ms dengan frekuensi 50 – 100 cy/det. Istilah faradik mula-mula digunakan untuk arus yang keluar dari faradic coil. Arus ini merupakan arus bolak-balik yang tidak simetris, tiap cycle terdiri dari dua fase yang tidak sama. Fase pertama dengan intensitas rendah dan durasi panjang, sedang fase kedua intensitas tinggi dan durasi pendek. Berfrekuensi sekitar 50 cycle/detik, durasi fase kedua sekitar 1 milli second (0,001 detik). Faradic coil

semakin

dikembangkan

dan

diperoleh

Smart-

Bristow faradic coil, arus yang diperoleh berbeda dengan arus pertama. Sesudah kenaikan tajam terjadilah damped oscilasi dengan frekuensi sekitar 1000 cycle/detik. Kenaikan tajam beserta oscilasi yang mengikuti merupakan grafik yang efektif untuk merangsang. Dengan kemajuan teknologi, faradic coil telah banyak di ambil alih oleh elektronik stimulator. Pada awal pertengahan abad 18 dengan penemuan sebuah battery. Alat stimulator kemudian dihasilkan pada abad 17 oleh Von

1

Giancoli, Douglas C,2001 Fisika Edisi ke V, Erlangga

5

http://digilib.mercubuana.ac.id/

Guericke, kemudian disimpulkan sebagai

tenaga

kejut.

Setelah

itu

Benjamin Franklin mengadakan percobaan dengan perencanaan dan metode pengobatannya yang dikenal sebagai Franklinism. Franklin sendiri menduga alat ciptaannya lebih sakit dibandingkan penyembuhan. Masalah ini sama ketika Luigi Galvani mengamati sebuah kaki k atak terpasang pada pengait logam sehingga terjadi kejangan pada saat terjadi pengosongan battery yang didekatkan ke kaki katak. Michael Faraday membuat ground pertama pada tahun 1831 dengan menemukan induksi elektromagnetik. Kemudian listrik pada sebuah kawat terjadi elektromagnetik akibat sebuah arus pada kawat lain, ini merupakan prinsip dasar dari motor listrik. Arus faradik berasal dari hubungan arus AC dengan arus galvanik. Pada tahun 1855 Guillaume DuChenne yang kemudian menjadi terkenal sebagai ayah modern elektroterapi, ia mengatakan arus AC lebih baik dari pada arus DC untuk elektroterapi. Diambil sebuah bukti bekerjanya elektroshock pada kontraksi otot yang menimbulkan rangsangan dan itu disimpulkan seperti kejut sebuah cara untuk tindakan atas sistem syaraf. DuChenne mencatat pada arus AC, sebuah jenis arus yang ditemukan oleh Michael Faraday termasuk aliran listrik yang dipengaruhi dari sebuah konduktor melalui medan magnet (arus faradik), arus yang dapat digunakan untuk tubuh pasien dan terjadi kontraksi otot selama arus mengalir tanpa meninggalkan kerusakan pada kulit. Pada sisi lain DuChenne mencatat pada arus DC, arus akan menjadi on - off. Lagi pula, arus galvanik akan menyebabkan kulit melepuh dan berlubang. Karena arus AC lebih mudah bekerja dan tidak mempunyai masalah dengan kulit pasien.

6


2.2

Gambaran Umum Alat Stimulator2 Stimulator berasal dari kata stimulan yang artinya rangsangan dan tor yang artinya alat. Jadi stimulator adalah alat rangsangan. Pada peralatan kedokteran stimulator adalah suatu alat yang memberikan arus listrik pada saraf atau otot yang mengalami kerusakan atau kelaianan fungsi agar dapat menjadi normal kembali. Pada stimulator, menghasilkan arus yang menimbulkan efekefek fisiologis yang sama dengan arus faradik, meskipun bentuk gelombang arusnya berbeda. Syarat-syarat untuk dapat menimbulkan efek fisiologis tersebut adalah bahwa impulse harus berdurasi antara oil dan 1 milli second di ulang 50 – 100 kali/detik. Arus faradik pada umumnya dimodifikasi ke dalam bentuk surged atau interupted (terputus-putus). Bentuk surged faradic dapat diperoleh dari mesin-mesin modern. Pengontrol durasi surged sebaiknya terpisah dengan pengontrol interval sehingga diperoleh kontraksi yang efektif dari masing-masing penderita. Bentuk-bentuk surged juga bermacam-macam antara lain trapezoid, trianguler, saw booth, recta anguler dan depolarized. Alat stimulator merupakan peralatan yang menggunakan listrik yang berfrekuensi rendah untuk therapy (penyembuhan). Alat ini mempunyai pengaruh terhadap fungsi - fungsi anggota tubuh yang terganggu karena dapat melancarkan peredaran darah baik darah merah maupun darah putih. Bila peredaran darah diseluruh tubuh normal dan lancar, maka semua kotoran yang

2

Biomedical Engineering, joseph D, Bronzino, Fourth Edition Penerbit Intech

7


berupa asam urat dan karbondioksida dalam darah akan bisa diangkut oleh darah ke tempat pembuangan, karena apabila peredaran darah tidak normal maka kotoran yang tidak bisa terangkut oleh darah akan mengendap berbentuk kristal, yang bisa menyumbat aliran darah, hal ini bisa mengganggu kesehatan. Pada alat ini untuk pemakaian dalam jangka waktu singkat dan bersifat merangsang saraf otot maka dipakai arus faradik. Macam – macam bentuk arus3 faradik dapat dilihat dibawah ini :

I

T Gambar 2.1 Arus faradik murni

I

T

Gambar 2.2 Arus faradik dari gelombang Smart-Bristow

3

Medical Physic and Biomedical Engineering B.H Brown Dkk, 2001, Institution of Physic USA,

8


Gambar 2.3 Arus faradik continue

Kemudian untuk pengobatan awal pada penderita kelainan saraf denervated (kelumpuhan ringan) dan untuk gangguan aliran darah maka digunakan arus galvanic. Adapun bentuk arus galvanik dapat dilihat dibawah ini :

I

T Gambar 2.4 Arus Galvanik Intermitten

2.3

Elektroda Untuk mengukur potensial aksi secara baik digunakanlah elektroda. Kegunaan dari elektroda ialah untuk memindahkan transmisi ion menuju penyalur elektron. Bahan yang dipakai sebagai elektroda adalah perak serta tembaga. Apabila sebuah elektroda tembaga serta elektroda perak dicelupkan ke dalam sebuah larutan misalkan larutan elektrolit seimbang cairan badan /

9


tubuh maka akan terjadi perbedaan potensial antara potensial kontak kedua logam tersebut disebut potensial offset elektroda. Adapun hubungan logam dan potensial kontak pada elektroda dapat dilihat pada tabel 2.1 dibawah ini :

Tabel 2.1 Hubungan Logam dan Potensial Kontak

Logam

Ion

Potensial

Almunium

Al++

-

1,66

Besi

Fe++

-

0,44

Zat Cair

H++

0

Perak

Ag++

+ 0,80

Emas

Au+

+ 1,50

Seng

Zn++

Timbal

Pb++

Tembaga

Cu++

Platina

Pt++

-

0,76

-

0,12

+ 0,34 + 0,86

Apabila sebuah elektroda tembaga dan elektroda perak ditempelkan dalam bahan berisi larutan elektrolit akan terdapat perbedaan potensial sebesar 0,80 – 0,30 sama dengan 0,46 V. Perbedaan potensial sebesar 0,46V dapat dijumpai bila kedua tangan penderita disambung melalui elektroda tembaga dan elektroda perak pada jalan masuk instrument yang dipakai untuk pengukuran. Namun dalam praktek perbedaan potensial offset elektroda harus dibuat sekecil mungkin atau mendekati nol, akan tetapi selalu tidak mungkin

10


dan akan terjadi drif (penurunan tegangan secara perlahan – lahan seperti terlihat pada gambar 2.5 dibawah ini :

Tegangan (V) Ag-AgCl

Waktu (T) Gambar 2.5 Tegangan elektroda offset sebagai fungsi waktu

Untuk mendapatkan potensial offset

elektroda sekecil mungkin,

elektroda tidak disambung pada amplifier tegangan searah melainkan dilapisi pasta atau jelly dan dalam pemilihan bahan elektroda sangat penting terutama bahan elektroda dapat disterilkan (oleh karena pemakaian terus menerus terhadap berbagai penderita) dan tidak mengandung racun. Untuk pilihan utama adalah perak (Ag) dan ditutpi lapisan perak tipis perak Chlorida (Ag C1). Elektroda yang sering dipakai pada alat stimulator menggunakan bentuk floating, dimana elektroda ini merupakan elektroda type baru. Prinsip dari elektroda ini dibuat untuk mencegah kontak langsung antara logam dengan kulit. Dalam pemakaian elektroda ini masih menggunakan elektrolit pasta atau jelly. Adapun bentuk elektroda floating dapat dilihat seperti gambar 2.6 dibawah ini :

11


Gambar 2.6 Elektroda bentuk floating

Peletakkan elektroda pada pasien harus sesuai dengan area p enyakit yang diderita pasien. Adapun peletakan elektroda pada tubuh pasien antara lain sebagai berikut4 : 1.

Pundak Pundak pegal – pegal dikarenakan tersumbatnya aliran darah pada otot bahu yang meggerakkan pundak. Tekanan saraf karena akumulasi zatzat yang menyebabkan kelelahan atau kurangnya peredaran darah pada jaringan otot. Perhatikan peletakan elektroda pada pundak seperti gambar 2.7 dibawah ini :

Gambar 2.7 Peletakan Elektroda pada Pundak

2.

4

Persendian

A Handbook of Physiotherapy N.C Ghos, Second Edition

12


Getaran frekuensi tinggi digunakan untuk menghilangkan nyeri. Letakkan kedua elektroda pada area persendian tangan dan persendian kaki yang terasa nyeri, seperti pada gambar 2.8 sebagai berikut:

Gambar 2.8 Peletakan Elektroda pada Persendian Tangan dan Kaki

3.

Lengan Lengan lelah diperkirakan adanya peredaran darah yang terhambat pada area tersebut. Letakkan elektroda pada bagian atas dan bawah lengan seperti gambar 2.9 sebagai berikut :

Gambar 2.9 Peletakan Elektroda pada Lengan

4.

Telapak kaki Kesemutan diperkirakan karena kurangnya sirkulasi darah pada tungkai kaki pada saat saraf diluar keseimbangan. Letakkan elektroda pada betis dan satu lagi pada telapak kaki, seperti gambar berikut : 13


Gambar 2.10 Peletakan Elektroda pada Telapak Kaki

5.

Betis Lelah dan bengkak pada betis diperkirakan adanya peredaran darah yang terhambat pada area tersebut. Hubungkan elektroda pada bagian atas dan bawah betis, seperti pada gambar 2.11 berikut ini :

Gambar 2.11 Peletakan Elektroda pada Betis

6.

Pinggang Nyeri pada punggung disebabkan oleh beberapa banyak hal. Jenis jenis nyeri punggung yang dapat diobati dengan terapi frekuensi rendah adalah pegal-pegal, nyeri otot dan neuralgia (nyeri saraf).

14


Letakkan elektroda secara simetris pada area yang terasa nyeri dengan tulang belakang sebagai pusatnya, Perhatikan gambar 2.12 dibawah ini :

Gambar 2.12 Peletakan Elektroda pada Pinggang

2.4

Pengaruh Kejut Listrik Terhadap Organ Tubuh5 Apabila ada arus listrik yang melewati kulit kemudian masuk kedalam jaringan tubuh maka akan terlihat jelas perubahan-perubahan / pengaruh terhadap organ tubuh. Pada arus 1mA penderita hanya merasakan geli, ini merupakan nilai ambang persepsi bagi pria dewasa (50%), untuk wanita kurang lebih 1/3 dari 1mA. Apabila arus listrik sampai 8mA akan terjadi reaksi kejut, dimana kontraksi otot masih baik dan nyeri-nyeri belum terjadi. Arus listrik diperbesar sekitar 8 – 15mA dikenal dengan kejut tersiksa, penderita saat ini sukar / tidak dapat menarik tangan kembali dan terjadi kontraksi otot otak sadar yang menetap. Pada penderita dengan arus 18 – 22mA akan terjadi pernapasan tertahan apabila arus berlangsung terus. Arus antara 20 – 50mA otot-otot

5

Cameron Jhon R, 2006 Fisika Tubuh Manusia Edisi II Jakarta : Buku Kedokteran

15


mengalami kontraksi sangat kuat, pernapasan akan sangat sulit. Pada peningkatan arus mendekati 100mA bagian arus yang melewati jantung cukup untuk menyebabkan fibrasi ventrikel (nilai ambang fibrilasi rata-rata berkisar 70-400 mA) dan akan mengalami kematian apabila tidak dilakukan koreksi. Apabila arus listrik cukup tinggi 1 - 6 Ampere maka akan terjadi kontraksi miocard yang menetap dan terjadi paralyse pernapasan / kelumpuhan pernapasan dan bila arus listrik diberhentikan secara tiba-tiba akan terjadi defibrilasi ventrikel. Arus listrik 10Ampere dengan short duration / waktu sekejap akan menyebabkan kebakaran pada kulit, otak dan jaringan saraf akan kehilangan fungsi eksistansi / eksitasi / kejutan apabila ada arus yang melewatinya.

2.5

Efek Arus Faradisasi6 Jaringan tubuh dapat menghantarkan arus listrik karena cairan tubuh mengandung ion-ion dan karena itu merupakan suatu elektrolit. Dengan demikian arus-arus yang mengalir dalam tubuh merupakan convection current, terdiri dari dua arah gerakan ion-ion. Konduktivitas jaringan tidak sama tergantung jumlah cairan tubuh yang dikandung. Jaringan otot banyak mengandung suplay darah sehingga merupakan konduktor yang baik, sedangkan lemak merupakan konduktor yang jelek. Arus akan cenderung melalui jaringan yang bertahanan rendah, meskipun tidak selalu mungkin bahwa arus dapat menghindari jaringan yang bertahanan tinggi. Epidermis bernilai tahanan 1000 ohm, karena sedikit mengandung cairan dan tidak cepat

6

JF Gabriel , Fisika Kedokteran 1996, Jakarta :TENS

16


menyerap kelembaban. Arus yang masuk tubuh harus melalui epidermis, sehingga perlu adanya usaha-usaha untuk mengurangi tahanan tersebut. Convention current dalam tubuh dapat menimbulkan perubahan-perubahan kimia yang dapat menjurus ke arah adanya bahaya-bahaya. Adapun efek – efek arus faradisasi antara lain sebagai berikut : 1.

Efek fisiologis Efek fisiologis yang ditimbulkan arus faradik adalah sebagai berikut : a.

Stimulasi Saraf Sensoris Apabila arus faradik dialirkan ke dalam tubuh timbul perasaan tertusuk-tusuk halus, ini disebabkan oleh stimulasi pada saraf sensoris. Tusuk-tusuk halus ini hanya ringan karena durasinya pendek. Stimulasi pada saraf sensoris mengakibatkan vasodilatasi pembuluh darah superficial sehingga kulit nampak kemerahmerahan (erythema).

b.

Stimulasi Saraf Motoris Arus faradik dapat merangsang saraf motoris. Apabila intensitas cukup besar akan menimbulkan kontraksi otot yang dipersarafi oleh saraf yang distimulasi. Oleh karena stimulasi berfrekuensi 50 cycle/detik maka kontraksinya tetanic. Apabila kontraksi tadi dibiarkan cukup lama, otot akan kelelahan sehingga arus faradik pada umumnya diputus-putus atau disurged untuk memberikan kesempatan otot beristirahat.

17


c.

Efek Kontraksi Apabila suatu otot-otot berkontraksi akibat stimulasi, peristiwaperistiwa yang terjadi di dalam otot sama halnya pada kontraksi voluntary. Terjadi penambahan metabolisme yang menyebabkan kenaikan kebutuhan, oksigen dan sari-sari makanan serta penambahan metabolit. Metabolisme menyebabkan vasodilatasi kapiler dan anterior sehingga suplay darah ke otot bertambah. Semakin otot berkontraksi dan relaksasi, timbul efek pemompaan darah vena dan lympe di dalam dan sekitar otot. Apabila kontraksi otot cukup kuat sehingga menimbulkan gerak sendi, hal ini juga memberikan efek pemompaan yang memperlancar peredaran darah vena dan lympe.

d.

Efek pada Otot Inervated Intensitas yang diperlukan untuk menghasilkan kontraksi otot inervated dengan durasi 1 milli second biasanya terlalu melebihi toleransi. Oleh karena itu arus faradik dapat digunakan untuk merangsang otot inervated.

e.

Efek Kimia Suatu efek kimia akan terjadi pada elektroda, apabila arus searah mengalir melalui elektrolit. Jika efek kimia tadi menyentuh kulit, kulit tersebut akan terbakar, tetapi apabila arus bolak-balik ionion bergerak ke suatu arah pada fase berikutnya. Tetapi bila grafik tidak simetris, efek kimia tidak seluruhnya dinetralisir sehingga

18


akan kemungkinan burn meskipun ringan. Kemungkinan ini dapat diperkecil apabila durasinya pendek.

2.

Efek Teraupetik Arus Faradik Efek teraupetik yang dihasilkan arus faradik terutama digunakan untuk menimbulkan kontraksi inervated. Arus biasanya di surged sehingga otot berkontraksi secara meningkat, begitu pula relaksasinya. Kontraksi yang ditimbulkan hampir mirip dengan kontraksi voluntary. Adapun efek teraupetik yang dihasilkan arus faradik antara lain sebagai berikut : a.

Fasilitasi kontraksi otot Apabila penderita mengalami kesulitan untuk mengadakan kontraksi, arus faradik dapat membantunya. Efek ini nampak sekali apabila kontraksi otot telah terhambat oleh nyeri atau injury yang baru dimasa stimulasi dapat memberikan fasilitasi lewat mekanisme muscle spindle. Apabila terjadi kontraksi otot, impuls timbul dari gamma neuron menuju ke serabut-serabut saraf intrafusal yang menyebabkan serabut saraf tersebut berkontraksi. Kontraksi menimbulkan ketegangan yang mengaktifkan organ-organ receptor dalam muscle spindle untuk selanjutnya impuls diteruskan ke medula spinalis. Kesemuanya ini mengakibatkan kenaikan exitabilitas alpa neuron sehingga fasilitasi pada transmisi impuls ke serabut-serabut extrafusal dari motor unit

19


yang bersangkutan, yang kemudian berkontraksi. Pada waktu yang sama impuls dan muscle spindle menyebabkan inhibisi pada alpha neuron sehingga menghambat impuls dan motor unit. Apabila serabut-serabut saraf afferen dan muscle spindle dirangsang secara elektris, hal ini mengurangi inhibisi sehingga mempermudah jalannya impuls ke otot dan juga memberikan relaxasi pada otot antagonis.

b.

Mendidik Kembali Fungsi Kerja Otot Ketidakmampuan penderita untuk mengkontraksikan otot secara volunter dapat disebabkan oleh salah fungsi yang cukup lama. Pada kontraksi tersebut stimulasi faradik dapat diberikan untuk mendapatkan kontraksi dan membantu dalam memperbaiki perasaan gerak. Otak akan mengenal gerak, bukan kerja otot, sehingga stimulasi diberikan sedemikian sehingga menimbulkan gerak yang normal. Pada waktu yang sama penderita harus coba menggerakkan stimulasi ini permulaan latihan-latihan aktif, apabila kontraksi aktif telah diperoleh stimulasi harus segera dihentikan.

c.

Mendidik Fungsi Otot yang Baru Setelah tendon transfer ataupun operasi-operasi yang pernah dilakukan, suatu otot berbeda fungsinya dari fungsi semula, untuk itu suatu pola gerakan yang baru perlu dikembangkan. Otot yang

20


bersangkutan dirangsang dengan arus faradik sehingga timbul gerak yang baru, sementara penderita memusatkan ke arah gerak tersebut dan berusaha menggerakkan secara volunter. Dengan demikian fungsi otot yang baru dapat dilatih meskipun memerlukan waktu yang cukup lama.

d.

Melatih Otot yang Paralisis Pada kerusakan syaraf perifer, misalnya neuropraxia, impuls dari otak tidak sampai pada otot yang disarafi, akibatnya kontraksi voluntary hilang. Apabila saraf tidak mengalami degenerasi, stimulasi dengan arus faradik disebelah distal kerusakan akan menimbulkan kontraksi. Dengan demikian stimulasi dengan arus faradik dapat digunakan untuk melatih otot-otot yang paralisis. Apabila suatu syaraf terpotong, axon akan mengalami degenerasi, sehingga stimulasi faradik akan dapat menimbulkan kontraksi. Proses ini membutuhkan waktu beberapa lama. Hari pertama sesudah injury, saraf masih dapat dirangsang dengan faradik. Pada saat demikian faradik dapat digunakan.

e.

Mencegah dan Melepaskan Perlengketan Jaringan Apabila terjadi efusi ke dalam jaringan, maka perlengketan jaringan akan mudah terjadi. Perlengketan tersebut dapat dicegah dengan selalu menggerakkan struktur-struktur di daerah tersebut. Jika latihan-latihan aktif tidak memungkinkan,

21


stimulasi dengan arus faradik dapat diberikan. Perlengketan yang telah terjadi dapat dibebaskan dan diulur dengan kontraksi otot. 2.6

Metode Pengobatan Faradik Adapun metode dari pengobatan / terapy menggunakan sinyal faradik antara lain sebagai berikut : 1.

Stimulasi Secara Motor Point Pada metode ini, otot dirangsang dengan meletakkan pad/electode ditiap titik motor point otot. Setiap titik motor point otot yang dirangsang biasanya tiga puluh kali ( 30 X ) kontraksi dan dapat diulang 3 x setiap motor point setelah itu dipindahkan ke titik motor point yang lain. Lama terapi biasanya 15 menit. Kerugian dari metode ini jika banyak otot yang akan dirangang, sulit untuk mendapatkan jumlah kontraksi yang cukup dari masing- masing otot. Keuntungan dari metode ini adalah bahwa masing-masing otot berkontraksi sendiri-sendiri dan kontraksinya maksimal. Kerugian dari metode ini adalah jika banyak otot yang akan dirangsang, sulit untuk mendapatkan jumlah kontraksi yang cukup untuk masing-masing otot.

2.

Lasi Secara Group Pada metode ini, semua otot dari suatu group otot berkontraksi bersama, menggunakan dua electode yang difixir. Satu electode dapat dirangsang pada nerve trunk atau pada daerah origo, sedang electode yang satu lagi dipasang pada daerah motor point. Semua otot dari group otot

22


berkontraksi bersama sehingga sangat efektif untuk mendidik otot yang bekerja secara group. Metode ini juga memungkinkan otot untuk berkontraksi lebih banyak dibanding pada metode motor point. Kerugiannya ada beberapa otot dari group itu tidak berkontraksi dengan baik karena letaknya lebih dalam.

2.7

Indikasi dan Kontra Indikasi Arus Faradisasi Arus faradik memiliki indikasi dan kontra indikasi atas terapi yang dilakukan. Adapaun indikasi dari arus faradik antara lain sebagai berikut : 1.

Keluhan nyeri

2.

Hiper tonik atau spastic

3.

Kelumpuhan/kelemahan

4.

Gangguan vegetative

Sedangkan kontara indikasi dari arus faradik antara lain sebagai berikut :

2.8

1.

Penyakit arteri

2.

Pembentukan thrombus

3.

Infeksi akut

4.

Gangguan sensibilitas

Parameter – Parameter yang Mempengaruhi Kejut Listrik Kejut semakin serius apabila arus yang melewati tubuh semakin besar. Menurut hukum Ohm, intensitas arus listrik tergantung kepada tegangan dan tahanan yang ada. ( I = V/R ) berarti tegangan penting dalam menentukan berapa arus yang dapat dilewati oleh tahanan yang diberikan oleh tubuh.

23


Disamping itu ada pula parameter – parameter lain yang turut berperan mempengaruhi tingkat kejut. Ditinjau dari sudut arus pasien akan terjadi reaksi sebagai berikut : 1.

Seseorang akan menderita kejut lebih serius pada tegangan 220 Volt dari pada tegangan 80 Volt, oleh karena kuat arus pada tegangan 220 Volt lebih besar dari pada tegangan 80 Volt.

2.

Tergantung basah tidaknya kulit pasien. Kulit pasien yang berkeringat / basah, akan memudahkan arus listrik melewati kulit pasien. Ini dapat dimengerti oleh karena kulit yang basah / berkeringat tahanan yang dimiliki jauh lebih kecil bila dibandingkan dengan kulit yang kering.

3.

Tergantung basah tidaknya lantai. Lantai yang basah merupakan konduktor yang sangat baik sehingga

2.9

Mikrokontroler ATMEGA-85357 Mikrokontroller adalah suatu mikroprosesor plus. Mikrokontroller adalah pusat kerja dari suatu sistem elektronika seperti halnya mikroprosesor sebagai otak komputer. Adapun nilai plus bagi mikrokontroller adalah terdapatnya memori dan port input/output dalam suatu kemasan IC yang kompak. Kemampuannya yang programmable,fitur yang lengkap seperti ADC internal, EEPROM internal, port I/O, komunikasi serial. Juga harga yang terjangkau memungkinkan mikrokontroller digunakan pada berbagai system elektronis,seperti pada robot, automasi industri, sistem alarm, peralatan telekomunikasi,hingga sistem keamanan. Mikrokontroler AVR

7

ATMEGA -8535, Guide Book

24


memiliki arsitektur RISC (reduce instruction set computer) 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16 bit dan sebagian besar instruksi dalam 1 (satu) siklus clock, berbeda dengan instruksi MCS51 yang membutuhkan 12 siklus clock. Hal ini terjadi karena kedua jenis mikrokontroler tersebut memiliki arsitektur yang berbeda.AVR berteknologi RISC (Reduced Instruction Set Computing), sedangkan seri MCS51 berteknologi CISC (Complex Instruction Set Computing). Secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu keluarga

ATtiny,

keluarga

AT90Sxx,

keluarga

ATMega,

dan

AT86RFxx.Pada dasarnya, yang membeda-bedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya.Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan sama.Piranti dapat diprogram secara in-system programming (ISP) dan dapat diprogram berulang-ulang selama 10.000 kali baca/tulis didalam sistem.

2.10 Mikrokontroller ATmega 8535 Pada rangkaian stimulator ini komponen utama yang digunakan adalah ATmega8535 sebayak 1 buah yang berfungsi sebagai processor dari semua rangkaian – rangkaian yang lain. Disinilah semua instruksi – instruksi di olah untuk kemudian instruksi tersebut di salurkan ke bagian – bagian yang dituju. Mikrokontroller adalah suatu mikroprosessor yang dapat diprogram berulang kali, baik ditulis atau dihapus. Biasanya digunakan untuk pengontrolan otomatis maupun manual pada perangkat elektronika.

25


Mikrokontroller merupakan pusat kerja dari suatu sistem elektronika seperti halnya mikroprosesor sebagai otak komputer. Adapun nilai plus bagi mikrokontroller adalah terdapatnya memori dan port input/output dalam suatu kemasan IC yang kompak. Kemampuannya yang programmable, fitur yang lengkap seperti ADC internal, EEPROM internal, port I/O, komunikasi serial, juga harga yang terjangkau memungkinkan mikrokontroller digunakan pada berbagai system elektronis, seperti pada robot, automasi industri, sistem alarm, peralatan telekomunikasi, hingga sistem keamanan. Mikrokontroler AVR memiliki arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16 bit dan sebagian besar instruksi dalam 1 (satu) siklus clock, berbeda dengan instruksi MCS51 yang membutuhkan 12 siklus clock. Hal ini terjadi karena kedua jenis mikrokontroler tersebut memiliki arsitektur yang berbeda.AVR berteknologi RISC (Reduced Instruction Set Computing), sedangkan seri MCS51 berteknologi CISC (Complex Instruction Set Computing). Secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu keluarga

ATtiny,

keluarga

AT90Sxx,

keluarga

ATMega,

dan

AT86RFxx.Pada dasarnya, yang membeda-bedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya.Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan.

26


mereka bisa dikatakan sama.Piranti dapat diprogram secara insystem programming (ISP) dan dapat diprogram berulang-ulang selama 10.000 kali baca/tulis didalam sistem.

Gambar 2.13 Rangkaian mikrokontroller ATMEGA-8535

Mikrokontroler AVR ATmega8535 memiliki fitur yang cukup lengkap. Mikrokontroler AVR ATmega8535 telah dilengkapi dengan ADC internal, EEPROM internal, Timer/Counter, PWM, analog comparator, dll.

2.10.1

Fitur Mikrokontroller Atmega 8535

27


Mikrokontroler AVR ATmega8535 memiliki fitur yang cukup lengkap. Mikrokontroler AVR Atmega8535 telah dilengkapi dengan ADC internal, EEPROM internal, Timer/Counter, PWM, analog comparator dan lain - lain Sehingga dengan fasilitas yang lengkap ini memungkinkan kita belajar mikrokontroler keluarga AVR dengan lebih mudah dan efisien, serta dapat mengembangkan kreativitas penggunaan mikrokontroler ATmega8535. Fitur-fitur yang dimiliki oleh mikrokontroler ATmega8535 adalah sebagai berikut: 1.

Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu port A, port B, port C, dan port D

2.

ADC internal sebanyak 8 saluran

3.

Timer counter sebanyak 3 buah

4.

CPU yang terdiri atas 32 buah register

5.

Watchdog timer dengan osilator internal

6.

SRAM sebesar 512 byte.

7.

Memory Flash sebesar 8Kb dengan kemampuan Read While Write

8.

Unit interupasi internal dan eksternal

9.

Port antarmuka SPI

10. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi 11. Antarmuka komparator analog 12. Port USART untuk komunikasi serial

28


13. Sistem mikroprosessor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz.

2.10.2

Konstruksi ATmega-8535 Mikrokontroler ATmega8535 memiliki 3 jenis memori, yaitu memori program, memori data dan memori EEPROM.Ketiganya memiliki ruang sendiri dan terpisah.

Gambar 2.13 Konstruksi Atmega 8535

a.

Memori program ATmega8535 memiliki kapasitas memori progam sebesar 8 Kbyte yang terpetakan dari alamat 0000h – 0FFFh dimana masing-masing alamat memiliki lebar data 16 bit.

29


Memori program ini terbagi menjadi 2 bagian yaitu bagian program boot dan bagian program aplikasi.

b. Memori data ATmega8535 memiliki kapasitas memori data sebesar 608 byte yang terbagi menjadi 3 bagian yaitu register serba guna, register I/O dan SRAM. ATmega8535 memiliki 32 byte register serba guna, 64 byte register I/O yang dapat diakses sebagai bagian dari memori RAM (menggunakan instuksi LD atau ST) atau dapat juga diakses sebagai I/O (menggunakan instruksi IN atau OUT), dan 512 byte digunakan untuk memori data SRAM.

c.

Memori EEPROM ATmega8535 memiliki memori EEPROM sebesar 512 byte yang terpisah dari memori program maupun memori data. Memori EEPROM ini hanya dapat diakses dengan menggunakan register-register I/O yaitu register EEPROM Address, register EEPROM Data, dan register EEPROM Control. Untuk

mengakses

memori

EEPROM

ini

diperlakukan seperti mengakses data eksternal, sehingga waktu eksekusinya relatif lebih lama bila dibandingkan dengan mengakses data dari SRAM.

30


ATmega8535 merupakan tipe AVR yang telah dilengkapi dengan 8 saluran ADC internal dengan fidelitas 10 bit. Dalam mode operasinya, ADC ATmega8535 dapat dikonfigurasi, baik secara single ended input maupun differential input. Selain itu, ADC ATmega8535 memiliki konfigurasi pewaktuan,

tegangan

referensi,

mode

operasi,

dan

kemampuan filter derau yang amat fleksibel, sehingga dengan mudah disesuaikan dengan kebutuhan ADC itu sendiri. ATmega8535 memiliki 3 modul timer yang terdiri dari 2 buah timer/counter 8 bit dan 1 buah timer/counter 16 bit. Ketiga modul timer/counter ini dapat diatur dalam mode yang berbeda secara individu dan tidak saling mempengaruhi satu sama lain. Selain itu, semua timer/counter juga dapat difungsikan sebagai sumber interupsi.Masing-masing timer/counter ini memiliki register tertentu yang digunakan untuk mengatur mode dan cara kerjanya. Serial Peripheral Interface (SPI) merupakan salah satu mode komunikasi serial syncrhronous kecepatan tinggi yang dimiliki oleh ATmega8535.Universal Syncrhronous and Asyncrhronous Serial Receiver and Transmitter (USART) juga merupakan salah satu mode komunikasi serial yang dimiliki oleh ATmega8535.USART merupakan komunikasi yang memiliki fleksibilitas tinggi, yang dapat digunakan untuk 31


melakukan transfer data baik antar mikrokontroler maupun dengan modul-modul eksternal termasuk PC yang memiliki fitur UART.USART memungkinkan transmisi data baik secara syncrhronous maupun asyncrhronous, sehingga dengan memiliki USART pasti kompatibel dengan UART.Pada ATmega8535,

secara

syncrhronous

maupun

umum

pengaturan

asyncrhronous

adalah

mode sama.

Perbedaannya hanyalah terletak pada sumber clock saja.Jika pada

mode

asyncrhronous

masing-masing

peripheral

memiliki sumber clock sendiri, maka pada mode syncrhronous hanya ada satu sumber clock yang digunakan secara bersamasama. Dengan demikian, secara hardware untuk mode asyncrhronous hanya membutuhkan 2 pin yaitu TXD dan RXD, sedangkan untuk mode syncrhronous harus 3 pin yaitu TXD, RXD dan XCK.

2.10.3

Konfigurasi pin ATMEGA 8535 Atmega 8535 merupakan kontrol utama dari seluruh rangkaian. Adapun pin nya dapat dilihat seperti berikut :

32


Gambar 2.14 Konstruksi pin Atmega 8535

Dari gambar di atas dapat dijelaskan fungsi dari masing-masing pin Atmega8535 sebagai berikut: 1.

Vcc Merupakan pin yang berfungsi sebagai masukan catu daya

2.

GND Merupakan pin Ground

3.

Port A (PortA0…PortA7) Merupakan pin input/output dua arah dan pin masukan ADC

4.

Port B (PortB0…PortB7) Merupakan pin input/output dua arah dan dan pin fungsi khusus, seperti dapat dilihat pada tabel 2.2di bawah ini.

33


Tabel 2.2 Fungsi Khusus Port B

Pin

Fungsi Khusus

PB7

SCK (SPI Bus Serial Clock)

PB6

MISO (SPI Bus Master Input/ Slave Output)

PB5

MOSI (SPI Bus Master Output/ Slave Input)

PB4

SS (SPI Slave Select Input)

PB3

AIN1 (Analog Comparator Negative Input) OC0 (Timer/Counter0 Output Compare Match Output)

PB2

AIN0 (Analog Comparator Positive Input) INT2 (External Interrupt 2 Input)

PB1

T1 (Timer/ Counter1 External Counter Input)

PB0

T0 T1 (Timer/Counter External Counter Input) XCK (USART External Clock Input/Output)

5.

Port C (PortC0…PortC7) Merupakan pin input/output dua arah dan pin fungsi khusus, seperti dapat dilihat pada tabel 2.3dibawah ini.

34


Tabel 2.3 Fungsi Khusus Port C

Pin

Fungsi Khusus

PC7

TOSC2 ( Timer Oscillator Pin2)

PC6

TOSC1 ( Timer Oscillator Pin1)

PC5

Input/Output

PC4

Input/Output

PC3

Input/Output

PC2

Input Output

PC1

SDA ( Two-wire Serial Buas Data Input/Output Line)

PC0

6.

SCL ( Two- wire Serial Buas Clock Line)

Port D (PortD0…PortD7) Merupakan pin input/output dua arah dan pin fungsi khusus, seperti yang terlihat pada table 2.4 dibawah ini. Tabel 2.4 Fungsi Khusus Port D

Pin PD7

Fungsi Khusus OC2 (Timer/Counter Output Compare Match Output)

PD6

ICP (Timer/Counter1 Input Capture Pin)

PD5

OC1A (Timer/Counter1 Output Compare A Match Output)

35


PD4

OC1B (Timer/Counter1 Output Compare B Match Output)

7.

PD3

INT1 (External Interrupt 1 Input)

PD2

INT0 (External Interrupt 0 Input)

PD1

TXD (USART Output Pin)

PD0

RXD (USART Input Pin)

RESET Merupakan

yang

pin

digunakan

untuk

me-reset

mikrokontroler 8.

XTAL1 dan XTAL2 Merupakan pin masukan clock eksternal

9.

AVCC Merupakan pin masukan tegangan untuk ADC

10. AREF Merupakan pin masukan tegangan referensi ADC 2.11 Liquid Crystal Display (LCD) LCD (Liquid crystal display) merupakan komponen elektronika yang digunakan untuk menampilkan suatu karakter baik itu angka, huruf atau karakter tertentu, sehingga tampilan tersebut dapat dilihat secara visual.

Gambar 2.17

36


LCD 2 x 16

LCD pada alat telemetri ini berfungsi menampilkan suatu nilai hasil sensor suhu. Pemakaian LCD sebagai indikator tampilan,banyak digunakan dikarenakan daya yang dibutuhkan LCD relatif kecil (orde mikrowatt), disamping itu dapat juga menampilkan angka, huruf atau simbol dan karakter sesuai dengan yang diinginkan berdasarkan program yang digunakan untuk mengontrolnya. Pada tugas akhir ini penulis menggunakan LCD dengan karakter 2 x 16 dengan jenis LCD M1632.Artinya LCD ini terdiri dari 2 baris dan 16 karakter. LCD dibagi menjadi dua bagian yaitu bagian depan panel LCD yang terdiri dari banyak dot atau titik LCD dan mikrokontroler yang menempel pada bagian belakang panel LCD yang berfungsi untuk mengatur titik-titik LCD sehingga dapat menampilkan huruf, angka, dan simbol khusus yang dapat terbaca. Tabel 2.5 Fungsi pin LCD 2 x 16

Pin

Simbol

1

Vss

2 3

Fungsi Ground ( 0 )

Vdd/Vcc Vcc ( + 5 V ) Vee

Seting kcntras, Adalah pin tegangan positif untuk mengatur kontras display

4

RS

Kontrol LCD, kondisi“High” untuk data masukan dan “low” untuk masukan instruksi LCD

5

R/W

0: tulis ke LCD / 1: membaca dari LCD , Pilihan intruksi.Kondisi“High”untuk membaca dan “low”untuk menulis

37


6

E

Enable(E) untuk transfer aktual dari perintah-perintah atau karakter antara modul dengan hubungan data

7

DB0

Data pin 0 ( DB0 – DB 7 merupakan saluran data,berisi perintah dan data yang akan ditampilkan )

8

DB1

Data pin 1

9

DB2

Data pin 2

10

DB3

Data pin 3

11

DB4

Data pin 4

12

DB5

Data pin 5

13

DB6

Data pin 6

14

DB7

Data pin 7

15

VB+

pengendali kecerahan latar belakang LCD 4 - 4,2 V dan 50 – 500 mA

16

VB-

Pengendali kecerahan latar belakang LCD 0 V

Huruf atau angka yang akan ditampilkan dikirim ke LCD dalam bentuk kode ASCII, kode ASCII ini diterima dan diolah oleh mikrokontroller di dalam LCD menjadi ‘titik-titik’ LCD yang terbaca sebagai huruf atau angka. Dengan demikian tugas mikrokontroller pemakai tampilan LCD hanyalahdc mengirimkan kode-kode ASCII untuk ditampilkan. Display karakter pada LCD diatur oleh pin EN, RS dan RW, Jalur EN dinamakan Enable. Jalur ini digunakan untuk memberitahu LCD bahwa anda sedang mengirimkan sebuah data. Untuk mengirimkan data ke LCD, maka melalui program EN harus dibuat logika low “0” dan set pada dua jalur kontrol yang lain RS dan RW. Ketika dua jalur yang lain telah siap, set EN dengan logika “1” dan tunggu untuk sejumlah waktu tertentu ( sesuai dengan datasheet dari LCD tersebut ) dan berikutnya set EN ke logika low “0” lagi. Jalur RS adalah jalur 38


Register Select. Ketika RS berlogika low “0”, data akan dianggap sebagi sebua perintah atau instruksi khusus (seperti clear screen, posisi kursor dll ). Ketika RS berlogika high “1”, data yang dikirim adalah data text yang akan ditampilkan pada display LCD. Sebagai contoh, untuk menampilkan huruf “T” pada layar LCD maka RS harus diset logika high “1”.Jalur RW adalah jalur kontrol Read/ Write. Ketika RW berlogika low (0), maka informasi pada bus data akan dituliskan pada layar LCD. Ketika RW berlogika high ”1”, maka program akan melakukan pembacaan memori dari LCD. Sedangkan pada aplikasi umum pin RW selalu diberi logika low ”0”. Pada akhirnya, bus data terdiri dari 4 atau 8 jalur ( bergantung pada mode operasi yang dipilih oleh user ). Pada kasus bus data 8 bit, jalur diacukan sebagai DB0 s/d DB7.

2.11.1

Posisi Kursor Modul LCD terdiri dari sejumlah memory yang digunakan untuk display.Semua teks yang kita tuliskan ke modul LCD adalah disimpan didalam memory ini, dan modul LCD secara berturutan membaca memory ini untuk menampilkan teks ke modul LCD itu sendiri.

Gambar 2.18 Tampilan posisi kursor

39


Pada peta memori tersebut, daerah yang berwarna biru ( 00 s/d 0F dan 40 s/d 4F ) adalah display yang tampak. Sebagaimanan yang anda lihat, jumlahnya sebanyak 16 karakter per baris dengan dua baris.

Angka pada setiap kotak adalah alamat memori yang bersesuaian dengan posisi dari layar.Demikianlah karakter pertama di sudut kiri atas adalah menempati alamah 00h.Posisi karakter berikutnya adalah alamat 01h dan seterusnya.Akan tetapi, karakter pertama dari baris 2 sebagaimana yang ditunjukkan pada peta memori adalah pada alamat 40h.Dimikianlah kita perlu untuk mengirim sebuah perintah ke LCD untuk mangatur letak posisi kursor pada baris dan kolom tertentu.Instruksi Set Posisi Kursor adalah 80h. Untuk ini kita perlu menambahkan alamat lokasi dimana kita berharap untuk menempatkan kursor.Sebagai contoh, kita ingin menampilkan kata ”World” pada baris ke dua pada posisi kolom ke sepuluh.Sesuai peta memori, posisi karakter pada kolom 11 dari baris ke dua, mempunyai alamat 4Ah, sehingga sebelum kita tulis kata ”World” pada LCD, kita harus mengirim instruksi set posisi kursor, dan perintah untuk instruksi ini adalah 80h ditambah dengan alamat 80h+4Ah =0Cah. Sehingga dengan mengirim perintah Cah ke LCD, akan menempatkan kursor pada baris kedua dan kolom ke 11 dari DDRAM.

40


Tabel 2.6 Kode ASCII

2.12 Pemograman Bahasa C Bahasa C dikembangken di Bell lab pada tahun 1972 ditulis pertama kali oleh Brian W. Kernighan dan Denies M. Ricthie merupakan bahasa turunan atau pengembangan dari bahasa B yang ditulis oleh Ken Thompson pada tahun 1970 yang diturunkan oleh bahasa sebelumnya, yaitu BCL.Bahasa C, pada awalnya dirancang sebagai bahasa pemrograman yang dioperasikan pada system operasi UNIX. Bahasa C merupakan bahasa pemrograman tingkat menengah yaitu diantara bahasa tinggat rendah dan tingkat tinggi yang biasa disebut dengan Bahasa Tingkat Menengah. Bahasa C mempunyai banyak kemampuan yang

41


sering digunakan diantaranya kemampuan untuk membuat perangkat lunak, misalnya dBASE, Word Star dan lain-lain. Kelebihan Bahasa C: 1.

Bahasa C tersedia hampir di semua jenis computer.

2.

Kode bahasa C sifatnya adalah portable dan fleksibel untuk semua jenis computer.

3.

Bahasa C hanya menyediakan sedikit kata-kata kunci. hanya terdapat 32 kata kunci.

4.

Proses executable program bahasa C lebih cepat

5.

Dukungan pustaka yang banyak.

6.

C adalah bahasa yang terstruktur

7.

Bahasa C termasuk bahasa tingkat menengah

Penempatan ini hanya menegaskan bahwa c bukan bahasa pemrograman yangberorientasi pada mesin. yang merupakan ciri bahasa tingkat

rendah.

Melainkan

berorientasi

pada

obyek

tetapi

dapat

dinterprestasikan oleh mesin dengan cepat.secepat bahasa mesin.inilah salah satu kelebihan c yaitu memiliki kemudahan dalam menyusun programnya semudah bahasa tingkat tinggi namun dalam mengesekusi program secepat bahasa tingkat rendah.

42


43


BAB II LANDASAN TEORI

Recommend Documents