4
BAB II DASAR TEORI
2. 1
Pengertian Infus Infus merupakan alat bantu bagi para pasien untuk mengalirkan cairan bagi tubuh
melalui aliran darah. Infus digunakan apabila penderita / pasien mengalami kekurangan cairan dalam tubuhnya, sehingga diperlukan adanya cairan pengganti untuk menggantikan cairan yang hilang dalam tubuh. Berdasarkan hal tersebut maka diperlukan alat untuk mengalirkan cairan ke dalam aliran darah. Sebagaimana kita ketahui, infus terdiri dari beberapa bagian yaitu:
Kantung infus Dimana digunakan sebagai tempat cairan infus. Biasanya Kantong infus berkapasitas cairan 500 CC.
Katup keluaran Sebagai pengukur banyaknya laju aliran (debit) yang keluar.
Pengontrol mekanik Digunakan sebagai pengatur banyaknya laju aliran (debit) yang keluar dari katup keluaran.
Selang plastik Sebagai media perantara untuk mengalirkan cairan dari kantung infus menuju jarum.
Jarum Sebagai media untuk mengalirkan cairan kedalam pembuluh darah.
2. 2
Sistem Mekanisme Infus Prinsi kerja dari infus adalah menggunakan perbedaan tekanan yang terdapat
antara kantung infus dengan tekanan darah dalam tubuh kita. Dimana tekanan dalam kantung infus memiliki tekanan yang lebih besar dari pada tekanan darah dalam tubuh kita (dalam keadaan normal), Sehingga cairan dalam kantung infus dapat mengalir masuk ke dalam pembuluh darah. Selain itu prinsip kerjanya menggunakan beda
5
ketinggian antara kantung infus dengan permukaan tanah untuk memungkinkan mengalirnya cairan tersebut.
Gambar 2.2 infus secara manual
2. 2. 1 Persamaan Kontinuitas Persamaan kontinuitas mengungkapkan persyaratan bahwa suatu fluida harus kontinyu serta bahwa massa fluida bersifat kekal, yakni tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan. Persamaan ini boleh dituliskan dalam beberapa bentuk. Kekekalan massa fluida mempersyaratkan bahwa dalam suatu volume zat masa selalu konstan, dan karena itu laju perubahan massa nya sama dengan nol. Berbagai bentuk persamaan kontinuitas untuk suatu volume kontrol diturunkan dengan menyatakan secara matematik bahwa laju netto influks massa ke dalam suatu daerah tertentu sama dengan laju perubahan massa di daerah tersebut. Persamaan-persamaan kontinuitas dikembangkan dari asas-asas umum kekekalan energi, persamaan yang menyatakan bahwa massa di dalam suatu sistem adalah tetap konstan terhadap waktu, yakni
6
……………... (2.1) Apabila e merupakan jumlah energi potensial, energi kinetik, dan energi intrinsik persatuan massa, u adalah energy dalam disebabkan oleh jarak serta gaya molekular (yang bergantung pada p, ρ atau T) serta z adalah ketinggian, maka persamaan energi untuk mengalirkan infus menjadi:
………………………………………………………....... (2.2)
Persamaan Kontinuitas di Dalam Pipa Pipa adalah lintasan aliran yang dibatasi oleh garis-garis arus atau streamline, dan karena itu tidak ada fluida yang dapat mengalir melalui dindingnya. Untuk aliran satu dimensi dalam sebuah pipa, persamaan kontinuitas dapat diturunkan dengan mempersamakan laju netto aliran massa yang masuk ke dalam sebuah elemen pipa arus yang panjangnya (ds) serta luasnya (A) dengan laju perubahan massa dalam elemen volume kontrol ini. Jadi jika kita mengambil harga rata-rata untuk sifat-sifat aliran dan fluida ......................................... (2.3)
7
Gambar 2.2.1 Aliran steady melalui tabung aliran
Sehingga sesudah pembagian dengan ds (yang panjangnya tetap) ....................................................................................... (2.4) Untuk aliran yang steady, suku pertama sama dengan nol, akibatnya suku kedua juga sama dengan nol, sehingga laju aliran massa yang konstan dinyatakan sebagai: …………..…………………………………………………………. (2.5) Untuk aliran incompressible ν . A = Q laju aliran volumetrik konstan …………………………………………......(2.6) Untuk aliran kerapatan konstan, baik yang stedy maupun unsteady, persamaannya menjadi …………………………………………………………………….. (2.7)
,
(Sumber : Munson 1990) 2. 2. 2 Internal Flow Fluida adalah suatu zat yang dalam keadaan setimbang tidak dapat menahan gaya atau tegangan geser (shear force). Suatu sifat dasar fluida, yaitu tahanan terhadap aliran yang diukur sebagai tegangan geser yang terjadi pada bidang geser yang dikenai
8
tegangan tersebut adalah viskositas atau kekentalan zat fluida tersebut. Aliran fluida yang mengalir pada suatu ruangan yang dikelilingi atau tertutupi oleh permukaan padat disebut sebagai aliran internal. Maka itu aliran yang mengalir pada suatu sistem perpipaan adalah masuk kedalam jenis aliran internal. Pada Gambar 2.2, diperlihatkan aliran laminer yang melalui suatu pipa. Pada saat masuk pipa aliran uniform (sama) dengan kecepatan Uo. Karena aliran fluida mempunyai sifat viscous maka pada dinding pipa terjadi lapisan batas (boundary layer). Akibat dari pengaruh viskositas di dalam lapisan batas maka profil kecepatan berubah menjadi tidak uniform lagi. Selanjutnya lapisan batas terus berkembang sampai bertemu disuatu titik. Setelah itu profil kecepatan aliran tidak pernah berubah lagi dan aliran demikian disebut aliran yang sudah berkembang penuh (fulley developed flow). Jarak dari saat mula-mula aliran masuk pipa sampai menjadi fulley developed flow disebut dengan entrance length.
Gambar 2.2.2 Aliran pada kawasan masuk pipa
,
(Sumber : Munson 1990) Panjang entrance length L untuk aliran laminar adalah fungsi dari angka Reynolds yaitu : atau
………………………………………. (2.8)
Untuk aliran dalam pipa adalah aliran laminer maka Re < 2300 :
Keterangan : - L = Entrance length (m). - D = Diameter pipa (m).
9
- Re = Angka Reynold. - ρ = Massa jenis (Kg / m3 ). - μ = Viskositas (Kg / ms). - V = Kecepatan rata-rata fluida (m / s). Fluida dapat dibedakan menjadi dua macam yaitu : - Fluida gas. - Fluida cair. Untuk fluida gas, sifat aliran yang dimiliki adalah dianggap laminer, sedangkan yang terjadi pada fluida cair ada dua yaitu laminer dan turbulen.
2. 2. 3 Persamaan Bernoulli Untuk aliran internal dapat dipergunakan persamaan Bernoulli yaitu : …………….….…………...………………..…...…. (2.9)
Bila dibagi dengan ‘g’ (gaya gravitasi) menjadi : ………………….….………...………………......…. (2.10)
+ Dimana :
……………………….………………….………...………………..…. (2.11) Maka : ……………………......………...……………..……. (2.12) ………..…………….………..……….……. (2.13) Menjadi : ………………………………………………………………... ( 2.14)
Keterangan :
10
- p1 = Tekanan fluida pada kondisi 1 (N / m2 ). - p2 = Tekanan fluida pada kondisi 2 (N / m2 ). - V1 = Kecepatan rata-rata fluida pada kondisi 1 (m / s). - V2 = Kecepatan rata-rata fluida pada kondisi 2 (m / s). - ρ = Massa jenis fluida yang mengalir (Kg / m3 ). - g = Percepatan gravitasi (m / s2 ). - z1 = Ketinggian pada kondisi 1 (m). - z2 = Ketinggian pada kondisi 2 (m). - γ = Berat jenis fluida yang mengalir (N / m3 )
,
(Sumber : Munson 1990) 2. 2. 4 Head Losses Head losses adalah kehilangan energi sebagai akibat terjadinya gesekan antara fluida yang mengalir dengan dinding pipa. Head losses total adalah kerugian mayor ditambah dengan kerugian minor. 2. 2. 4. 1 Kerugian mayor Kerugian mayor adalah kerugian yang diakibatkan oleh gesekan pada dinding pipa lurus yang dapat dirumuskan sebagai berikut : ………………...……………………...…………………..…… (2.15)
Untuk aliran laminer (Re < 2300): ………………………………………...……………………………………. (2.16) Keterangan : - HLma = Kerugian gesek mayor pada pipa (m). - L = Panjang pipa lurus (m). - D = Diameter dalam pipa (m). - V = Kecepatan rata-rata aliran fluida (m / s). - g = Percepatan gravitasi (m / s2 ).
11
- f = Faktor kerugian gesekan. - k = Koefisien kerugian gesekan. - Re = Reynold Number. Untuk aliran turbulen (Re > 2300), faktor gesekan (f) dipengaruhi oleh kekasaran permukaan ekuivalen dan angka Reynold seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.2.4.1
Gambar 2.2.4.1 Faktor gesek untuk aliran dalam pipa.
2. 2. 4. 2 Kerugian minor Kerugian minor atau minor losses adalah kerugian energi yang disebabkan oleh elbow, fitting, entrance, perubahan luas penampang jalan aliran dan lainnya kecuali pipa lurus. Kerugian minor sangat berhubungan dengan nilai dari k (koefisien kerugian gesek) untuk perencanaan suatu sistem perpipaan. Minor losses dapat dirumuskan sebagai berikut …………………………...…………………...………..…………. (2.17)
Untuk mendapatkan nilai k adalah :
12
……………………………………………………………….. (2.18) Keterangan : - HLmi = Kerugian gesek minor pada pipa (m). - k = Koefisien kerugian gesek. - V = Kecepatan rata-rata (m / s). - g = Percepatan gravitasi (m / s2 ).
,
(Sumber : Munson 1990)
2. 2. 5 Sistem Hidrolik Proses pengisian tangki melalui pipa-pipa / saluran air adalah salah satu contoh dari sistem ini, dimana pengaturan-pengaturan aliran ke dalam tangki dapat dilakukan melalui keran, lubang-lubang yang dapat diatur dan sebagainya. Dalam menganalisis sistem cairan ini kita memberikan anggapan-anggapan sebagai berikut: • Tangki/reservoir dianggap mengandung cairan yang permukaannya bebas. • Pipa penghubung dipenuhi seluruhnya oleh cairan Tinggi cairan (head) menghasilkan suatu tekanan yang menimbulkan suatu tekanan yang menimbulkan aliran cairan dari tangki dan keadaan ini merupakan kebalikan dari pada sifat pipa hambatan-hambatan lain terhadap aliran. Untuk suatu tangki yang mengeluarkan cairan karena tekanan head-nya, tahanan hidrolik didefinisikan sebagai perubahan head yang diperlukan agar menyebabkan perubahan aliran. Secara matematis dituliskan sebagai berikut :
……………………………………………………………….….. (2.19) dimana, R = tahanan hidraulik (s/m2) h = head (m) q = laju aliran (m3/s)
13
Untuk aliran laminer dimana kurva antara head (h) terhadap aliran (q) adalah linier, persamaan 2.24 dapat dituliskan menjadi : ……..…………………………………………………………………… (2.20) Dalam aliran laminer ini kecepatan cairan adalah relatif kecil. Pada aliran turbulen, kurva antara h dan q tersebut tidak linear, sehingga aliran yang keluar dari tangki karena tekanan head-nya sendiri adalah (diperoleh dengan menggunakan Hukum Bernoulli). (Bentuk Parabola) ………..……………………………………... (2.21) dimana, k = koefisien buang (discharge coefficient) (m2) g = percepatan gravitasi (9,81 m/s2) Tahanan hidrolik untuk aliran turbulen ini adalah : ……………………...…………………………………...…….. (2.22) Selanjutnya setelah mengetahui harga qo ini, maka untuk cairan di dalam tangki berlaku Hukum Kekekalan Massa, yaitu : Aliran masuk – aliran keluar = laju akumulasi Atau secara matematis :
Untuk aliran laminer,
atau sehingga persamaan tersebut menjadi atau
………………….…..…………………. (2.23)
Persamaan ini adalah persamaan diferensial linear orde satu tidak homogen, dimana t sebagai variabel bebas, h tidak bebas. .......................................................................................................... (2.24)
14
Sebagai masukan. Fungsi komplementer untuk persamaan diferensial tersebut adalah: …………………………………………….…………….……….… (2.25) Sedang persamaan solusi khususnya menjadi,
………………….……………….…….……………………… (2.26) Sehingga solusi umumnya menjadi, ………………………………………………….…………….… (2.27) Harga k ditentukan melalui syarat-syarat batas, sedangkan komponen lain dalam sistem hidrolik adalah kapasitas hidrolik (C) yaitu, ……………………………………………………..……... (2.28) (Sumber: http://ardianzsite.files.wordpress.com/2010/02/bahan-ajar-tmd218-pneumatikhidrolik.pdf) 2.3
Mikrokontroller Mikrokontroler saat ini tidak asing lagi dalam dunia elektronika, hampir semua
peralatan elektronik dewasa ini menggunakan perangkat ini, Penggunaan mikrokontroler sangat luas, tidak hanya untuk akuisisi data melainkan juga untuk pengendalian di pabrik-pabrik, kebutuhan peralatan kantor, peralatan rumah tangga, automobil, dan sebagainya. Dalam perkembangannya, mikroprosesor dibuat menurut kebutuhan aplikasinya yang lebih spesifik, dalam hal ini menjadi beberapa jenis, yaitu: • Mikoprosesor RISC (Reduced instruction Set of Computing) dan CISC (Complex Instruction Set of Computing). Jenis ini yang digunakan untuk pengolahan informasi dengan software yang rumit dan digunakan untuk kebanyakan PC saat ini. • Pengolah Sinyal Digital — DSP (Digital Signal Processor). Memiliki software dan hardware yang ditujukan untuk mempermudah memproses sinyal - sinyal digital. Digunakan pada perangkat audio — video modem seperti VCD, DVD, home teatre dan juga pada card-card multimedia di komputer.
15
• Mikrokontroler, adalah mikroprosesor yang dikhususkan untuk instrumentasi dan kendali. Contoh aplikasi pada kendali motor, berperan seperti PLC (Programmable Logic Controller), pengaturan pengapian dan injeksi bahan bakar pada kendaraan bermotor atau alat mengukur suatu besaran, seperti suhu, tekanan, kelembaban dan lain-lain. Hal ini disebabkan mikrokontroler merupakan sistem mikroprosesor (yang didalamnya terdapat CPU, ROM, RAM dan I / O) yang telah terpadu pada satu keping mikrokontroller merupakan pengendali utama dalam peralatan elektronik saat ini, maka mikrokontroller merupakan suatu hal yang penting dalam dunia elektronika. Hampir semua fungsi rangkaian digital dapat diambil alih oleh suatu sistem mikroprosesor atau mikrokontroller, tetapi tidak perlu semua rangkaian digital harus dengan Sistem mikroprosesor. Secara umum suatu sistem mikroprosesor akan memiliki kelebihan dibanding sistem diskrit atau dengan digital IC sebagai berikut. • Reprogrammable, artinya dapat diprogram ulang untuk mendapatkan fungsi yang berbeda. • Rangkaian lebih terintegrasi, lebih kompak, sederhana dan tidak rumit, memudahkan membuat PCB. • Fleksibel dalam pengembangannya.
Selain itu perlu diperhatikan kekurangannya sebagai berikut. • Banyak jenis mikroprosesor dengan bahasa yang berbeda, yang mana kadang tidak kompatibel, sehingga menyulitkan pemakai dalam pengembangannya. • Kerusakan software berakibat sistem macet dan tidak dapat diperbaiki jika tidak diketahui kode-kodenya. • Ketergantungan pada pembuat software • Sistem mikroprosesor lebih sensitif terhadap gangguan derau dari luar. • Kecepatan relatif rendah. • Cepat usang (obsolete).
Mikrokontroler yang digunakan untuk pengaturan katup pada infus yaitu Mikrokontroller AT89s51
16
AT89s51 merupakan salah satu mikrokontroler buatan Atmel yang memiliki banyak kegunaan. Harga mikrokontroller ini tergolong murah saat ini. Jenis Mikrokontroler ini pada prinsipnya dapat digunakan untuk mengolah data per bit ataupun data 8 bit secara bersamaan.
Gambar 2.3 Chip AT89s51
AT89s51 merupakan salah satu produk dari ATMEL. Mikrokontroller ini memiliki fitur-fitur sebagai berikut: 1.
Sebuah CPU (Central Processing Unit) 8 bit yang termasuk keluarga MCS51.
2.
Osilator internal dan rangkaian pewaktu, RAM internal 128 byte (on chip).
3.
Empat buah Programmable port I/O,masing-masing terdiri atas 8 jalur I/O
4.
Dua buah Timer Counter 16 bit.
5.
Lima buah jalur interupsi (2 interupsi external dan 3 interupsi internal )
6.
Sebuah port serial dengan kontrol serial full duplex UART.
7.
Kemampuan melaksanakan operasi perkalian, pembagian dan operasi Boolean (bit)
8.
Kecepatan pelaksanaan instruksi per siklus 1 microdetik pada frekuensi clock 12 MHz
9.
4 Kbytes Flash ROM yang dapat diisi dan dihapus sampai 1000 kali
10.
In-System Programmable Flash Memory
17
Gambar 2.3.1 Blok diagram dari mikrokontroler 89S51
(Sumber : http://www.atmel.com/Images/doc2487.pdf , 14 februari 2012)
2.3.1 Konfigurasi Hardware
Gambar 2.3.2 Pin-pin AT89s51
18
Mikrokontroler AT89S51 memiliki pin berjumlah 40 dan umumnya dikemas dalam DIP (Dual Inline Package). Masing-masing pin pada mikrokontroler AT89S51 mempunyai kegunaan sebagai berikut: Port 0 Port 0 merupakan port dua fungsi yang berada pada pin 32-39 dari AT89S51. Dalam rancangan sistem sederhana port ini sebagai port I/O serbaguna. Untuk rancangan yang lebih komplek dengan melibatkan memori eksternal jalur ini dimultiplek untuk bus data dan bus alamat. Port 1 Port 1 disediakan sebagai port I/O dan berada pada pin 1-8. Beberapa pin pada port ini memiliki fungsi khusus yaitu P1.5 (MOSI), P1.6 (MISO), P1.7 (SCK) yang digunakan untuk jalur download program. Port 2 Port 2 ( pin 21-28 ) merupakan port dua fungsi yaitu sebagai I/O serbaguna, atau sebagai bus alamat byte tinggi untuk rancangan yang melibatkan memori eksternal. Port 3 Port 3 adalah port dua fungsi yang berada pada pin 10-17, port ini memiliki multi fungsi, seperti yang terdapat pada tabel 1.1 berikut ini : BIT NAME BIT ADDRESS ALTERNATE FUNCTION P3.0 RXD B0h Receive data for serial port P3.1 TXD B1h Transmit data for serial port P3.2 INT0 B2h External interrupt 0 P3.3 INT1 B3h External interrupt 1 P3.4 T0 B4h Timer/counter 0 external input P3.5 T1 B5h Timer/counter 1 external input P3.6 WR B6h External data memory write strobe P3.7 RD B7h External data memory read strobe
19
PSEN (Program Store Enable) adalah sebuah sinyal keluaran yang terdapat pada pin 29. Fungsinya adalah sebagai sinyal kontrol untuk memungkinkan mikrokontroler membaca program (code) dari memori eksternal. Biasanya pin ini dihubungkan ke pin EPROM. Jika eksekusi program dari ROM internal atau dari flash memori (ATMEL AT89S51), maka berada pada kondisi tidak aktif (high). ALE (Address Latch Enable) Sinyal output ALE yang berada pada pin 30 fungsinya sama dengan ALE pada microprocessor INTEL 8085, 8088 atau 8086. Sinyal ALE dipergunakan untuk demultiplek bus alamat dan bus data. Sinyal ALE membangkitkan pulsa sebesar 1/6 frekuensi oscillator dan dapat dipakai sebagai clock yang dapat dipergunakan secara umum. EA(External Access) Masukan sinyal terdapat pada pin 31 yang dapat diberikan logika rendah (ground) atau logika tinggi (+5V). Jika diberikan logika tinggi maka mikrokontroler akan mengakses program dari ROM internal (EPROM/flash memori). Jika diberi logika rendah maka mikrokontroler akan mengakses program dari memori eksternal. RST (Reset) Input reset pada pin 9 adalah reset master untuk AT89S51. Pulsa transisi dari tinggi selama 2 siklus ke rendah akan mereset mikrokontroler. Oscillator Oscillator yang disediakan pada chip dikemudikan dengan XTAL yang dihubungkan pada pin 18 dan pin 19. Diperlukan kapasitor penstabil sebesar 30 pF. Besar nilai XTAL sekitar 3 MHz sampai 33 MHz. XTAL1 adalah input ke pembalikan penguat osilator (inverting oscillator amplifier) dan input ke clock internal pengoperasian rangkaian. Sedangkan XTAL2 adalah output dari pembalikan penguat osilator.
20
Gambar 2.3.3 Konfigurasi Xtal Osilator
Dalam mikrokontroler dikenal istilah Machine Cycle (MC) / SiklusMesin, dimana: 1 MC = 6 state = 12 periode clock Jika frekuensi crystal yang digunakan adalah 12 MHz maka1 MC = 12/frekuensi crystal = 12/12 MHz =1uS
Gambar 2.3.4 Machine Cycle mikrokontroller
Power AT89S51 dioperasikan pada tegangan supply +5v, pin Vcc berada pada nomor 40 dan Vss (ground) pada pin 20. (Sumber : http://www.docstoc.com/docs/26093477/TUTORIAL-LENGKAP-AT89S51 , 15 februari 2012)
2.3.2
Port Sebagai Input/Output Digital
AT89s51 mempunyai empat buah port yang bernama Port A, Port B, Port C, dan Port D. Keempat port tersebut merupakan jenis bi-directional dengan pilihan internal pullup. Tiap port mempunyai tiga buah register bit, yaitu DDxn, PORTxn dan PINxn. Huruf ”x” mewakili nama huruf dari port sedangkan huruf “n” mewakili nomor bit. Bit DDxn terdapat pada I/O address DDRx, bit PORTxn terdapat pada I/O address PORTx dan bit PINxn terdapat pada I/O address PINx. Bit DDxn dalam register DDRx
21
(DataDirectionRegister) menentukan arah pin. Bila DDxn diset 1 maka Px berfungsi sebagai pin output. Bila DDxn diset 0 maka Px berfungsi sebagai pin input. Bila PORTxn diset 1 pada saat pin terkonfigurasi sebagai pin masukan, dengan demikian maka resistor pull-up akan diaktifkan. Untuk mematikan resistor pull-up, PORTxn harus diset 0 atau pin dikonfigurasi sebagai pin luaran. Pin port adalah tri-state setelah kondisi reset. Bila PORTxn diset 1 pada saat pin terkonfigurasi sebagai pin output maka pin port akan berlogika 1. Dan bila PORTxn diset 0 pada saat pin terkonfigurasi sebagai pin output maka pin port akan berlogika 0. Saat mengubah kondisi port dari kondisi tri-state (DDxn=0, PORTxn=0) ke kondisi output high (DDxn=1,PORTxn=1) maka harus ada kondisi peralihan apakah itu kondisi pull-upenabled (DDxn=0, PORTxn=1)atau kondisi output low (DDxn=1, PORTxn=0). Pada umumnya kondisi pull-upenabled dapat diterima sepenuhnya. Jika hal ini bukan suatu masalah, maka bit PUD pada register SFIOR dapat diset “1” untuk mematikan semua pull-up dalam semua port. Peralihan dari kondisi input dengan pull-up ke kondisi output low juga menimbulkan masalah yang sama. Kita harus menggunakan kondisi tri-state (DDxn=0, PORTxn=0) atau kondisi output high (DDxn=1, PORTxn=0) sebagai kondisi transisi. (Sumber : http://www.docstoc.com/docs/26093477/TUTORIAL-LENGKAP-AT89S51 , 15 februari 2012)
2.3.3 Fitur AT89s51 Kapabilitas detail dari AT89s51 adalah sebagai berikut : 1. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16MHz 2. Kapabiltas memori flash 8 Kb, SRAM sebesar 512 byte, dan EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 512 byte. 3. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 channel. 4. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps. 5. Enam pilihan mode sleep menghemat penggunaan daya listrik. (Sumber:http://www.muhamadrizal.com/web/mikrokontroller/78-mikrokontrollerat89s51 , 15 februari 2012)
22
2.3.4 Timer Counter Mikrokontroler AT89S51 memiliki dua buah timer / counter yang disebut Timer0 dan Timer1 dengan kapasitas 16 bit. Istilah timer dan counter keduanya memiliki kesamaan yaitu, adanya sumber detak yang akan mengaktifkannya. Keduanya juga merupakan pencacah atau penghitung. Berikut hal yang membedakan antara keduanya yaitu:
Timer memiliki sumber detak yang tetap, yaitu oscillator.
Counter memiliki sumber detak yang tidak tetap, yaitu berasal dari mikrokontroler eksternal.
Berikut beberapa register untuk timer / counter yaitu : 1. THx, TLx (register timer / counter high dan low) Subscript x dapat berarti 0 atau 1. X diisi 0 jika dimaksudkan timer0 dan x bernilai 1 jika dimaksudkan timer1. 2. TMOD (register timer mode) Register ini digunakan untuk mengatur mode timer. Register ini juga digunakan untuk mengatur penggunaan timer saja atau counter saja. 3. TCON (register timer control) Register ini digunakan untuk menyimpan hasil limpahan suatu cacahan / penghitungan. Dalam register ini, terdapat juga register bit untuk mengaktifkan atau menonaktifkan suatu timer. Register THx dan TLx digunakan untuk menampung hasil hitungan timer / counter kapasitas maksimum TH dan TL seluruhnya adalah 16 bit. Namun, ada dua mode timer yang tidak menggunakannya secara maksimum melainkan hanya 13 bit dan 8 bit saja.
23
Pembagian bit register THx dan TLx Register TMOD berfungsi untuk mengatur penggunaan mode suatu timer, pemakaian counter atau timer, dan pengaturan Gate.
Register TMOD
Bit register TMOD
24
Mode timer menentukan kapasitas maksimal penggunaan register TH dan TL. Berikut pembahasan mode 0, mode 1, mode 2, dan mode 3. 1
Mode 0
Mode ini dikenal dengan nama mode timer / counter 13 bit.
Bit THx dan TLx pada mode 0 1
Mode 1
Mode 1 menggunakan kapasitas register TLx dan THx secara maksimal sehingga dinamakan mode 16 bit. 2
Mode 2
Mode 2 sering disebut sebagai pencacah biner 8 bit dengan isi ulang (auto reload). Register yang digunakan untuk mencacah adalah TLx sedangkan THx digunakan sebagai tempat menyimpan data yang akan dituliskan ke TLx saat terjadi limpahan pada TLx. Isi THx diisikan pertama kali oleh pemrogram sedangkan isi TLx akan terus bertambah sesuai adanya detak. Setiap kali nilai TLx berubah dari FF heksa menjadi 00 heksa akan terjadi overflow sehingga TFx (pada register TCON) akan bernilai 1. Nilai TFx perlu di-nol-kan secara manual untuk kembali menggunakan timer. 3
Mode 3
Timer mode 3 sering disebut sebagai two 8 bit timer / counter karena memang menggunakan dua buah timer 8 bit yang kerjanya sendiri-sendiri.register yang digunakan adalah TL0 dan TH0 dengan masing-masing pengaturan adalah sebagai berikut:
TL0 dapat berfungsi sebagai counter maupun timer 8 bit dengan sumber detak yang dapat dipilih yaitu sumber detak yang berasal dari P3.4 (T0) atau dari osilator/12.
TH0 hanya dapat difungsikan sebagai timer 8 bit karena sumber detak hanya berasal dari osilator/12.
25
Register TCON digunakan untuk menampung bit overflow dan digunakan untuk mengaktifkan timer / counter. Hanya bit ke-7 sampai dengan bit ke-4 yang digunakan untuk operasi timer / counter sedangkan bit ke-3 sampai dengan bit ke-0 digunakan untuk interrupt.
Register TCON
Bit TFx bernilai 1 jika ada limpahan timer dan perlu di-nol-kan kembali secara manual.
Bit TRx digunakan untuk mengaktifkan timer / counter (Sumber : Timer Counter AT89S51 Desylvia's World.html , 15 februari 2012)
2.4
Solenoid Valve Solenoid valve adalah katup yang digerakan oleh energi listrik, mempunyai
kumparan sebagai penggeraknya yang berfungsi untuk menggerakan piston yang dapat digerakan oleh arus AC maupun DC, solenoid valve atau katup (valve) solenoid mempunyai lubang keluaran, lubang masukan dan lubang exhaust, lubang masukan, berfungsi sebagai terminal / tempat cairan masuk atau supply, lalu lubang keluaran, berfungsi sebagai terminal atau tempat cairan keluar yang dihubungkan ke beban, sedangkan lubang exhaust, berfungsi sebagai saluran untuk mengeluarkan cairan yang terjebak saat piston bergerak atau pindah posisi ketika solenoid valve bekerja. Prinsip kerja dari solenoid valve/katup (valve) solenoida yaitu katup listrik yang mempunyai koil sebagai penggeraknya dimana ketika koil mendapat supply tegangan maka koil tersebut akan berubah menjadi medan magnet sehingga menggerakan piston pada bagian dalamnya ketika piston berpindah posisi maka pada lubang keluaran dari solenoid valve akan keluar cairan yang berasal dari supply, pada umumnya solenoid
26
valve mempunyai tegangan kerja 100/200 VAC namun ada juga yang mempunyai tegangan kerja DC
Gambar 2.4 Solenoid Valve
Gambar Solenoid Valve Pada Infus
Gambar 2.4.1 Struktur fungsi solenoid valve
Keterangan Gambar : 1.
Valve Body
2.
Terminal masukan (Inlet Port)
3.
Terminal keluaran (Outlet Port)
4.
Koil / koil solenoid
5.
Kumparan gulungan
6.
Kabel suplai tegangan
27
7.
Plunger
8.
Spring
9.
Lubang / exhaust
2.5
Relay
Relay adalah komponen elektronika berupa saklar elektronik yang digerakkan oleh arus listrik. Secara prinsip, relay merupakan tuas saklar dengan lilitan kawat pada batang besi (solenoid) di dekatnya. Ketika solenoid dialiri arus listrik, tuas akan tertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid sehingga kontak saklar akan menutup. Pada saat arus dihentikan, gaya magnet akan hilang, tuas akan kembali ke posisi semula dan kontak saklar kembali terbuka. Relay biasanya digunakan untuk menggerakkan arus/tegangan yang besar (misalnya peralatan listrik 4 ampere AC 220 V) dengan memakai arus/tegangan yang kecil (misalnya 0.1 ampere 12 Volt DC). Relay yang paling sederhana ialah relay elektromekanis yang memberikan pergerakan mekanis saat mendapatkan energi listrik. Secara sederhana relay elektromekanis ini didefinisikan sebagai berikut : • Alat yang menggunakan gaya elektromagnetik untuk menutup (atau membuka) kontak saklar. • Saklar yang digerakkan (secara mekanis) oleh daya/energi listrik. Dalam pemakaiannya biasanya relay yang digerakkan dengan arus DC dilengkapi dengan sebuah dioda yang di-paralel dengan lilitannya dan dipasang terbaik yaitu anoda pada tegangan (-) dan katoda pada tegangan (+). Ini bertujuan untuk mengantisipasi sentakan listrik yang terjadi pada saat relay berganti posisi dari on ke off agar tidak merusak komponen di sekitarnya. Konfigurasi dari kontak-kontak relay ada tiga jenis, yaitu: • Normally Open (NO), apabila kontak-kontak tertutup saat relay dicatu • Normally Closed (NC), apabila kontak-kontak terbuka saat relay dicatu Change Over (CO), relay mempunyai kontak tengah yang normal tertutup, tetapi ketika relay dicatu kontak tengah tersebut akan membuat hubungan dengan kontak-kontak yang lain.
28
Penggunaan relay perlu memperhatikan tegangan pengontrolnya serta kekuatan relay men-switch arus/tegangan. Biasanya ukurannya tertera pada body relay. Misalnya relay 12VDC/4 A 220V, artinya tegangan yang diperlukan sebagai pengontrolnya adalah 12Volt DC dan mampu men-switch arus listrik (maksimal) sebesar 4 ampere pada tegangan 220 Volt. Sebaiknya relay difungsikan 80% saja dari kemampuan maksimalnya agar aman, lebih rendah lagi lebih aman. Relay jenis lain ada yang namanya reedswitch atau relay lidi. Relay jenis ini berupa batang kontak terbuat dari besi pada tabung kaca kecil yang dililitin kawat. Pada saat lilitan kawat dialiri arus, kontak besi tersebut akan menjadi magnet dan saling menempel sehingga menjadi saklar yang on. Ketika arus pada lilitan dihentikan medan magnet hilang dan kontak kembali terbuka (off).
Gambar 2.5 Relay
(Sumber : http://meriwardana.blogspot.com/2011/11/prinsip-kerja-relay.html , 20 Mei 2012 )
2.5.1 Prinsip Kerja Relay 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. Contact ada 2 jenis : Normally Open (kondisi awal sebelum diaktifkan open), dan Normally Closed (kondisi awal sebelum diaktifkan close). Secara sederhana berikut ini prinsip kerja dari relay : ketika coil mendapat
29
energi listrik (energized), akan timbul gaya elektromagnet yang akan menarik armature yang berpegas, dan contact akan menutup.
Gambar 2.5.1 Prinsip Kerja Relay
(Sumber : http://meriwardana.blogspot.com/2011/11/prinsip-kerja-relay.html , 21 Mei 2012)
2.6
Serial RS 232 RS-232 adalah standar komunikasi serial yang didefinisikan sebagai antarmuka
antara perangkat terminal data (data terminal equipment atau DTE) dan perangkat komunikasi data(data communications equipment atau DCE) menggunakan pertukaran data biner secara serial. Di dalam definisi tersebut, DTE adalah perangkat computer dan DCE sebagai modem walaupun pada kenyataannya tidak semua produk antarmuka adalah DCE yang sesungguhnya. Komunikasi RS-232 diperkenalkan pada 1962 dan pada tahun 1997, Electronic Industries Association mempublikasikan tiga modifikasi pada standar RS-232 dan menamainya menjadi EIA-232. Pada saat itu RS-232 lahir karena muncul dari ide-ide pada sebuah komite (Electronic Industries AssociationEIA) yang mengembangkan sebuah interface untuk pertukaran data digital antara komputer mainframe yang sebagai pusatnya dengan komputer lain, tetapi perangkat ini dihubungkan
dengan
jaringan
telepon
sehingga
dibutuhkan
modem
untuk
menerjemahkan sinyal tersebut. Saat ini sudah ada RS-232 yang dianggap dapat diandalkan dalam melakukan komunikasi data (pertukaran data). Standar RS-232 mendefinisikan kecepatan 256 kbps atau lebih rendah dengan jarak kurang dari 15 meter, namun belakangan ini sering ditemukan jalur kecepatan tinggi pada komputer pribadi dan dengan kabel berkualitas tinggi, jarak maksimum juga
30
ditingkatkan secara signifikan. Dengan susunan pin khusus yang disebut null modem cable, standar RS-232 dapat juga digunakan untuk komunikasi data antara dua komputer secara langsung.
Gambar 2.6 Serial RS 232
Sebuah port RS-232 pernah menjadi fitur standar dari komputer pribadi untuk koneksi ke modem, printer, mouse, penyimpanan data, un-interruptible daya listrik, dan perangkat periferal lainnya. Namun, kecepatan transmisinya terbatas, ayunan tegangan yang relatif besar, dan konektor standar yang besar, sehingga termotivasi untuk pengembangan universal serial bus (USB) untuk menggantikan RS-232. Banyak komputer pribadi modern tidak memiliki port RS-232 dan harus menggunakan konverter eksternal untuk terhubung ke peripheral yang lebih tua. Beberapa perangkat RS-232 masih ditemukan terutama di mesin-mesin industri atau instrumen ilmiah.
Gambar 2.6.1 bentuk kepala (colokan) serial RS 232
(Sumber : http://materi1.lecture.ub.ac.id/ , 21 Mei 2012)
31
2.7
Kebutuhan Cairan Tubuh Setiap pasien berbeda - beda memerlukan kebutuhan cairannya, ada yang
memerlukan banyak, ada yang memerlukan sedikit tergantung dengan kondisi tubuhnya. Oleh sebab itu dibuatkan skor – skor untuk memenuhi kebutuhan cairan tubuh. Skor ini adalah nilai besaran volume cairan yang harus dikeluarkan sesuai kebutuhan pasien, setiap Skor – skor ini ditentukan oleh banyak hal, sehingga dibuatkan Tabel 2.7.1 sebagai berikut :
Tabel 2.1 Skor Kebutuhan Cairan Infus Skor di tentukan dari
Skor
Rasa Haus / Muntah
1
Tekanan Darah Sistolik 60 - 90 mmHg
1
Tekanan Darah sistolik < 60 mmHg
2
Frekuensi Nadi > 120 kali / menit
1
Kesadaran apati
1
Kesadaran Sommolen, sopor/ koma
2
Frekuensi napas > 30 kali / menit
1
facies cholerica
2
Vox cholerica
2
Turger kulit menurun
1
Washer woman's hand
1
Ekstremitas dingin
1
Sianosis
2
umur 50 - 60 tahun
1
umur> 60 tahun
2
TOTAL
21
32
Dari tabel tersebut dimasukan kedalam rumus :
Kebutuhan Volume cairan perhari (ml/hari) = Ket : W = berat badan pasien (Sumber : Sudoyo, 2009)
