BAB III METODA PENELITIAN

42

BAB III METODA PENELITIAN

3.1. Komponen yang digunakan Adapun komponen-komponen penting dalam pembuatan modul ini antara lain: 1. Lampu UV

13. Resistor Variabel

2. IC Atmega 16

14. Push button

3. Termokopel

15. Saklar ON / OFF

4. LCD 2x16

16. Buzzer

5. Relay 5 vdc

17. Lampu pilot (indikator)

6. Transistor BC547

18. Papan PCB

7. Crystal 12 MHz

19. Pin deret / pin sisir

8. Hourmeter

20. Selongsong kabel

9.

Travo 2 A

21. Kabel jumper female-female

10. Kapasitor

22. IC LM358

11. IC regulator 7805 dan 7812

23. Dioda

12. Resistor ¼ watt 3.2. Peralatan yang digunakan Sebagai sarana pendukung dalam pembuatan tugas akhir ini, ada beberapa peralatan yang dibutuhkan antara lain sebagai berikut :

42

43

a. Solder listrik

g. Timah (Tinol)

b. Penyedot Timah / Atraktor

h. Multimeter

c. Toolset

i. Setrika

d. Bor PCB

j. Mesin Gerinda

e. Gergaji

k. Cutter

f. Mesin Bor

l. Laptop

3.3. Blok Diagram Pada modul sterilisator ultraviolet dan panas kering (heater) ini, semua kontrol digerakan oleh IC mikro ATMega 16, dibawah ini adalah diagram blok pada alat sterilisasi ini :

LCD

UP DOWN

BUZZER

ENTER MODE 1

AVR

MODE 2

DRIVER SENSOR SUHU

SENSOR SUHU

DRIVER HEATER

HEATER

DRIVER UV

LAMPU UV

MODE 3 RESET

PROGRAM

Gambar 3.1. Blok Diagram Alat Sterilisator Ultraviolet dan Panas Kering

44

Keterangan : 1. Mode 1

: Untuk pemilihan sterilisasi ultraviolet

2. Mode 2

: Untuk pemilihan sterilisasi panas kering (heater)

3. Mode 3

: Untuk pemilihan sterilisasi ultraviolet dan panas kering

(heater) yang bekerja bersamaan tetapi dalam waktu yang berbeda 4. Reset

: Untuk reset program

5. Up / Down

: Untuk pemilihan setting timer

6. Enter

: Untuk memulai proses sterilisasi

7. Sensor suhu

: Sebagai sensor suhu

8. AVR

: IC programmer

9. Program

: Untuk program kontrol yang akan di proses oleh IC ATMega

16 10. LCD

: Sebagai tampilan

11. Driver Heater : Untuk pengendali heater 12. Driver UV

: Untuk pengendali lampu UV

Sebelum melakukan proses sterilisasi, langkah pertama memilih mode dahulu yaitu mode 1, mode 2 atau mode 3. Apabila yang dipilih mode 1 lalu setting timer lalu tekan tombol enter maka lampu UV menyala, ketika waktu steril tercapai maka buzzer akan berbunyi maka proses sterilisasi ultraviolet selesai. Apabila yang dipilih mode 2, lalu setting timer lalu tekan tombol enter maka langkah selanjutnya adalah

memasukan instrument alat yang akan

45

disterilisasi, waktu yang digunakan selama 60 menit dengan suhu yang di digunakan sebesar 1600C. Termokopel akan menyensor suhu ruangan saat sterilisasi berjalan kemudian akan dibaca oleh ADC yang ada di dalam IC mikro dan akan di tampilkan ke LCD yang kemudian sensor akan dibandingkan dengan suhu setting apabila suhu dan timer tidak tercapai maka heater akan menyala dan apabila suhu dan timer tercapai maka heater akan mati kemudian buzzer akan berbunyi maka proses sterilisasi panas kering (heater) selesai. Dan apabila yang dipilih mode 3 selanjutnya setting timer lalu tekan tombol enter maka sterilisasi ultraviolet dan panas kering (heater) akan bekerja bersamaan tetapi dalam waktu sterilisasi yang berbeda, untuk waktu sterilisasi ultraviolet 15 menit dan waktu sterilisasi panas kering (heater) selama 60 menit. Dan ketika waktu steril tercapai maka buzzer akan berbunyi maka proses sterilisasi selesai. 3.4. Diagram mekanis

Gambar 3.2. Diagram mekanis

46

Berikut adalah penjelasan dan keterangan dari gambar mekanis yang penulis buat diatas, keterangannya sebagai berikut : 1. Ruangan sterilisator Ultraviolet 2. Display LCD 3. Lampu indikator Ultraviolet 4. Lampu indikator panas kering (heater) 5. Tombol mode 1 6. Tombol mode 2 7. Tombol mode 3 8. Tombol reset 9. Saklar ON / OFF 10. Ruangan sterilisator panas kering (heater) 3.5. Diagram alir Dibawah ini adalah diagram alir program sebagai kontrol untuk menjalankan alat sterilisator ultraviolet :

47

start

Pilihan Standby “Mode 1” , “Mode 2” , “Mode 3”

Setting Timer

LCD

Mode 1

Mode 3

Mode 2

UV menyala

UV dan heater menyala

Heater menyala Tidak

Tidak

Suhu tercapai

Waktu tercapai

Ya

Jika suhu Heater < 1600C ON, Jika suhu Heater ≥ 1600C OFF, UV Menyala sampai waktu tercapai

Ya a Heater mati Tidak Waktu tercapai

Waktu tercapai

Ya

Ya

Buzzer berbunyi

Tidak Reset Ya

End

Gambar 3.3. Diagram Alir Program

48

Penjelasan flow chart / diagram alir diatas sebagai berikut : Pertama start untuk memulai kemudian pemilihan mode yang akan digunakan kemudian setting timer dan LCD akan menampilkan karakter. Apabila kita pilih mode 1 maka yang harus kita lakukan dengan menekan tombol mode 1 (sterilisasi ultraviolet) kemudian setting timer lalu tekan enter, maka lampu UV akan menyala dan apabila waktu timer tercapai, tetapi jika waktu timer belum tercapai maka kembali ke lampu UV untuk memastikan lampu UV menyala apa tidak. Apabila waktu tercapai (timer), buzzer akan berbunyi maka proses sterilisasi selesai. Kembali kesetting pemilihan, apabila yang di pilih mode 2 maka yang harus kita lakukan dengan menekan tombol mode 2 sterilisasi panas kering (heater) kemudian setting timer lalu tekan enter, maka proses steril dimulai, heater akan menyala dan apabila suhu tercapai maka heater akan mati tetapi jika belum tercapai maka heater akan menyala terus dan apabila suhu sudah tercapai heater akan mati, kemudian waktu timer tercapai tetapi jika waktu timer belum tercapai maka kembali ke suhu heater untuk memastikan suhu heater tercapai apa tidak. Apabila timer tercapai, buzzer akan berbunyi maka proses sterilisasi selesai. Apabila yang dipilih mode 3 maka yang harus kita lakukan dengan menekan tombol mode 3 kemudian sterilisasi ultraviolet dan sterilisasi panas kering (heater) kemudian setting timer lalu tekan enter maka proses sterilisasi akan bekerja bersamaan kemudian proses sterilisasi akan berjalan sesuai dengan

49

proses sterilisasi ultraviolet dan sterilisasi panas kering (heater) diatas sampai proses sterilisasi selesai. 3.6. Perakitan Rangkaian Driver UV dan Heater 3.6.1. Alat 1. Papan PCB 2. Solder 3. Timah / tinol 4. Penyedot timah / Atraktor 5. Bor PCB 6. Pelarut PCB 3.6.2. Komponen 1. Transistor BC547 2. Resistor 10k ohm 3. T-Blok 4. Relay 5 pin 5 VDC 5. Pin sisir 3.6.3. Langkah Perakitan 1. Rangkai skematik rangkaian driver dengan mengunakan aplikasi pada laptop, aplikasi yang digunakan pada pembuatan modul ini adalah proteus. Untuk gambar skematik rangkaian driver pada aplikasi dapat dilihat pada gambar 3.4. di bawah ini:

50

Gambar 3.4. Skematik Rangkaian Driver 2. Setelah skematik rangkaian jadi, tahap selanjutnya membuat layout nya dan disablon ke papan pcb. Untuk gambar layout driver pada papan pcb dapat dilihat pada gambar 3.5. di bawah ini:

Gambar 3.5. Layout Driver

51

3. Rakit komponen yang dibutuhkan dengan menggunakan timah / tinol dan solder. 3.6.4. Gambar Rangkain Driver Gambar rangkaian driver dapat dilihat pada gambar 3.6. di bawah ini :

Gambar 3.6. Rangkaian Driver Rangkaian driver pada modul ini berfungsi sebagai kontak dari tegangan DC ke tegangan AC. Prinsip kerjanya dengan memanfaatkan fungsi kerja transistor BC547 yaitu, ketika kaki basis mendapat tegangan lebih dari 0,7 maka akan saturasi sehingga dapat menghidupkan relay 5 VDC dengan kontak AC. Dan ketika basis mendapat tegangan kurang dari 0,7 maka akan cut off sehingga relay akan mati karena terputus dengan ground.

52

3.7. Perakitan Rangkaian Power supply 3.7.1. Alat 1. Papan PCB 2. Solder 3. Timah / tinol 4. Penyedot timah / Atraktor 5. Bor PCB 6. Pelarut PCB 3.7.2. Bahan 1. Travo 2 A 2. Kapasitor 470 µf (4) 3. Kapasitor non polar 104 (4) 4. IC regulator 7805 dan 7812 5. Dioda 1N5392 6. Pin sisir 7. T-Blok 3.7.3. Langkah Perakitan 1. Rangkai skematik rangkaian power supply dengan mengunakan aplikasi pada laptop, aplikasi yang digunakan pada pembuatan modul ini adalah proteus.

53

Gambar 3.7. Skematik Rangkaian Power Supply 2. Setelah skematik rangkaian jadi, tahap selanjutnya membuat layout nya dan disablon ke papan pcb. Untuk gambar layout power supply papan pcb dapat dilihat pada gambar 3.8 di bawah ini:

Gambar 3.8. Layout Power Supply 3. Rakit komponen yang dibutuhkan dengan menggunakan solder.

pada

54

3.7.4. Gambar Power Supply Untuk gambar power supply

dapat dilihat pada gambar 3.9. di

bawah ini:

Gambar 3.9. Power Supply Rangkaian power supply pada modul ini berfungsi sebagai supply tegangan ke semua rangkain yang menggunakan tegangan DC. Prinsip kerja power supply adalah mengubah tegangan AC menjadi tegangan DC dengan menggunakan transformator sebagai penurun tegangan dan dioda sebagai komponen yang berfungsi sebagai penyearah tegangan. Pada modul ini power supply akan mengubah tagangan AC menjadi DC sebesar 5 VDC dan 12 VDC dengan mengunakan IC regulator 7805 dan 7812. Adapun tegangan 12 VDC digunakan untuk rangkaian minimum sistem karena didalam minimum sistem yang penulis gunakan terdapat rangkain regulator tegangan 5 VDC. Sedangkan tegangan 12 VDC digunakan sebagai inputan untuk driver sensor termokopel.

55

3.8. Perakitan Rangkaian Minimum Sistem 3.8.1. Alat 1. Papan PCB 2. Solder 3. Timah / tinol 4. Penyedot timah / Atraktor 5. Bor PCB 6. Pelarut PCB 3.8.2. Komponen 1. IC Atmega 16 + soket 2. Crystal 3. Resistor variabel 4. Pin sisir 5. Resistor 6. Kapasitor 7. Push button 8. LED 9. Transistor BC547 10. IC regulator 7805 3.8.3. Langkah perakitan 1. Rangkai skematik rangkaian minimum sistem dengan mengunakan aplikasi pada laptop, aplikasi yang digunakan pada pembuatan modul ini

56

adalah proteus. Untuk gambar skematik rangkaian minimum sistem pada aplikasi dapat dilihat pada gambar 3.10. di bawah ini:

Gambar 3.10. Skematik Minimum Sistem 2. Setelah skematik rangkaian jadi, tahap selanjutnya membuat layout nya dan disablon ke papan pcb. Untuk gambar layout minimum sistem pada papan pcb dapat dilihat pada gambar 3.11. di bawah ini:

57

Gambar 3.11. Layout Rangkaian Minimum Sistem 3. Rakit komponen yang dibutuhkan dengan menggunakan solder. 3.8.4. Gambar Minimum Sistem Untuk gambar minimum sistem dapat dilihat pada gambar 3.12. di bawah ini:

Gambar 3.12. Minimum Sistem

58

Rangkaian minimum sistem pada modul ini berfungsi sebgai kontrol kerja modul secara keseluruhan. Cara kerja rangkaian minimum sistem ini dengan memanfaatkan kapasitas penyimpanan yang dimiliki oleh IC Atmega 16. Pada IC Atmega 16 ini diberi program yang akan mengontrol sistem kerja modul secara keseluruhan. Adapun program yang digunakan pada modul ini adalah ADC sebagai pembaca tegangan dari sensor suhu dan program timer sebagai pengendali waktu pada modul. 3.9. Pembuatan Driver Termokopel 3.9.1. Alat 1. Papan PCB 2. Solder 3. Timah / tinol 4. Penyedot timah 5. Bor PCB 6. Pelarut PCB 3.9.2. Komponen 1. LM358N 2. Resistor Variabel 10k 3. T-blok 4. Resistor 3.9.3. Langkah Perakitan

59

1. Rangkai skematik rangkaian driver dengan mengunakan aplikasi pada laptop, aplikasi yang digunakan pada pembuatan modul ini adalah proteus. Untuk gambar skematik rangkaian driver pada aplikasi dapat dilihat pada gambar 3.13. di bawah ini:

Gambar 3.13. Skematik Rangkaian Driver Termokopel 2. Setelah skematik rangkaian jadi, tahap selanjutnya membuat layout nya dan disablon ke papan pcb. Untuk gambar layout driver pada papan pcb dapat dilihat pada gambar 3.14. di bawah ini:

Gambar 3.14. Layout Driver

60

3. Rakit komponen yang dibutuhkan dengan menggunakan timah dan solder. 3.9.4. Gambar Rangkain Driver Gambar rangkaian driver dapat dilihat pada gambar 3.15. di bawah ini :

Gambar 3.15. Rangkaian Driver Rangkaian driver pada modul ini berfungsi sebagai kontak dari tegangan DC ke tegangan AC. Prinsip kerjanya dengan memanfaatkan penguat non inverting. Penguat non inverting adalah suatu penguat yang keluarannya tidak berlawanan fasa dengan masukannya. Rangkaian penguat ini berfungsi menguatkan tegangan hasil dari keluaran sensor termokopel yang sangat kecil, sehingga hasil penguatan tegangan yang di hasilkan dapat di baca oleh mikrokontroler sedangkan penguat non inverting ini menggunakan IC LM358.

61

3.10. Pembuatan Program kontrol Driver Untuk pembuatan program pada modul ini menggunakan aplikasi Codevision AVR dengan bahasa C. Program yang digunakan ialah program ADC sebagai pengendali driver dan timer sebagai pengontrol waktunya. Program yang penulis buat sebagai berikut :

Gambar 3.16. Screenshot Listing Program

62

Gambar 3.16. Screenshot Listing Program (Lanjutan)


63



64



65



66



67

3.11. Jenis Penelitian Jenis

penelitian

yang

penulis

gunakan

adalah

jenis

penelitian

eksperimental, artinya meneliti, mencari, menjelaskan, dan membuat suatu instrument dimana instrument ini dapat langsung dipergunakan oleh pengguna. Variabel yang diteliti dan diamati pada alat sterilisator ini adalah menggunakan lampu ultraviolet sebagai penyinaran sterilisasi ultraviolet, elemen pemanas sebagai pemanas suhu ruangan yang di jadikan sterilisasi panas kering dan termokopel sebagai sensor suhu ruangan. 3.12. Variabel Penelitian Variabel yang diteliti dan diamati pada perancangan alat sterilisator menggunakan ultraviolet dan panas kering (heater) sebagai berikut : 3.12.1. Variabel Bebas Sebagai variabel bebas adalah instrumen peralatan gigi yang akan di sterilkan menggunakan lampu ultraviolet dan elemen pemanas. 3.12.2. Variabel Tergantung Sebagai variabel tergantung pada alat ini adalah termokopel yang mengontrol keadaan suhu ruangan. 3.12.3. Variabel Terkendali Sebagai variabel terkendali yaitu lamanya waktu sterilisasi instrument peralatan gigi. 3.13. Definisi Oprasional

68

Dalam kegiatan operasionalnya, varaiabel-variabel yang digunakan dalam perencanaan pembuatan modul, baik variabel terkendali, tergantung dan bebas memiliki fungsi-fungsi antara lain: 3.13.1. Sensor suhu (termokopel) digunakan sebagai pengontrol suhu ruangan. 3.13.2. Heater digunakan sebagai pemanas ruangan yang di jadiakan sebagai pensterilan panas kering. 3.13.3. Lampu Ultraviolet digunakan sebagai penyeteril. 3.13.4. IC ATMega 16 sebagai pengatur timer dan heater. 3.14. Sistematika Pengujian Timer dan Suhu pada Modul Pada analisa pengujian ada bebearapa parameter yang akan diujikan apakah pengujian sudah sesuai dengan kondisi yang di inginkan atau belum. Pengujian akan dilakukan 20 kali pengujian, pada modul ini terdapat beberapa parameter yang akan diuji yaitu timer dan suhu. Pengujian timer ini bertujuan untuk memastikan bahwa timer sudah berfungsi dengan baik. Fungsi timer itu sendiri yaitu untuk mengatur lamanya waktu

sterilisasi,

pengujian

timer

dilakukan

dengan

cara

melakukan

perbandingan waktu setting modul dengan stopwatch. Sedangkan pengujian suhu bertujuan untuk memastikan nilai suhu pada modul sesuai dengan suhu pada termometer sehingga tidak terjadi perbedaan suhu yang signifikan. Kemudian hasil pengukuran tersebut dibandingkan dengan angka standart dan berapa nilai rata-rata, standart deviasi (SD), ketidakpastian dan error dengan rumus seperti dibawah ini:

69

3.14.1. Rata-rata nilai suhu dan timer Pengukuran rata-rata nilai suhu dan timer dihasilkan dari pembagian jumlah data pengukuran dengan banyaknya

data pengukuran,

dirumuskan sebagai berikut : 𝑥̅ =

∑ 𝑥𝑖 𝑛

............................................................................. (3.1)

Keterangan : ∑ 𝑥𝑖 : Jumlah X sebanyak i n

: Banyak data

𝑥̅

: Rata-rata

3.14.2. Simpangan nilai suhu dan timer Merupakan selisih dari rata-rata pengukuran nilai suhu dan timer terhadap masing-masing nilai yang di ukur. Dinyatakan dengan rumus : Simpangan = x- 𝑥̅

............................................................... (3.2) Keterangan : X : Data x 𝑥̅ : Rata-rata 3.14.3. Nilai Error (%) pada suhu dan timer Merupakan nilai persen dari simpangan (error) terhadap nilai yang di kehendaki. Dinyatakan dengan rumus :

70

𝑥−𝑥 ̅

Error (%) =

𝑥

x 100%

.................................................................. (3.3)

Keterangan : Error : Besaran simpangan / nilai error dalam% X

: Data x

𝑥̅

: Rata-rata

3.14.4. Standart deviasi (SD) suhu dan timer Standart deviasi adalah suatu nilai yang menunjukan tingkat (derajat) variasi kelompok data atau ukuran standart penyimpangan dari menanya / rata-ratanya. Jika standart deviasi semakin kecil maka data tersebut semakin presisi. Dinyatakan dengan rumus :

∑𝑛𝑖=1

SD = √

(𝑥−𝑥̅ )2 𝑛−1

............................................................ (3.4)

Keterangan : SD : Standart devisiasi X

: Data x

𝑥̅

: Rata-rata

n

: Banyak data

3.14.5. Ketidakpastian ( UA ) Merupakan perkiraan mengenai hasil pengukuran yang di dalamnya terdapat harga yang benar. Dinyatakan dengan rumus :

71

Ua =

𝑆𝐷 √𝑛

........................................................................... (3.5)

Keterangan : Ua : Ketidakpastian SD : Standar Devisiasi n

: banyak data

BAB III METODA PENELITIAN

Recommend Documents