BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN MODEL ALAT PHOTO TERAPI
Dalam menyusun bab ini penulis akan menjelaskan bagaimana perencanaan pemodelan phototherapy dengan menggunakan safety switch, perencanaan secara blok diagram juga mengenai prinsip dari rangkaian yang di rencanakan tersebut. Untuk memudahkan pengertian sistem secara keseluruhan, maka penulis membagi rangkaian menjadi beberapa blok rangkaian yang masing-masingnya memiliki fungsi yang berbeda. 3.1 Perencanaan Pemodelan Alat Photo Terapi Dengan perencanaan simulasi Alat Photo terapi ini, penulis ingin mencoba mendekripsikan tentang alat photo terapi ini yang di gunakan sebagai alat terapi bayi yang mengidap hiperbilirubinemia, dan penulis mencantukan speksifikasi alat sebagai berikut: 1. Tegangan input : 220 Volt (AC) Tegangan supply 5 Volt (DC) 2. Alat
menggunakan
mikrokontroler
23
atmega
328P
24
3. Menggunakan lampu tipe TL daya 8 watt 4. Menggunakan LCD untuk display timer dan live time 5. Menggunakan tiang penyangga , karena jarak penyinaran antara bayi dan lampu minimal 45 cm 3.2 Perencanaan Blok Diagram Secara garis besar Diagram Blok dari rangkaian-rangkaian yang sudah direncanakan ditunjukkan pada gambar 3.1 berikut: RANGKAIAN SETTING
DISPLAY
RANGKAIAN ALARM
RANGKAIAN DRIVER
LAMPU
POWER SUPLY
Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian
29
3.2.1 Cara Kerja Blok Diagram : Pada blok diagram di atas cara kerjanya semuanya di kendalikan oleh blok mikrokontroler atmega328P yang berfungsi sebagai pusat kendali semua blok rangkaia. Pada blok diagram di atas terdapat blok rangkaian setting, dan di blok rangkaian setting tersebut terdapat rangkaian setting timer yang berfungsi untuk mengatur lamanya penyinaran terapi pada bayi yang mengidap penyakit hiperbilirubinemia, maksimal pengaturan waktu pada timer adalah 99 menit (yang mewakili jam). Cara mengatur setting timer adalah dengan menekan tombol UP untuk menambah lamanya penyinaran pada bayi, dan tombol DOWN untuk mengurangi lamanya penyinaran pada bayi. Jika setting timer atau lamanya penyinaran sudah di atur, maka tekan tombol START untuk memulai penyinaran pada bayi. Setelah tombol star di tekan maka pada blok rangkain driver akan menerima sinyal dari blok rangkaian mikro, maka akan mengaktifkan relay pada blok rangkaian driver, dan relay itu akan menghubungkan kontaktor AC dengan blok rangkaian lampu sehingga rangkaian lampu akan menyala. Dan juga pada saat tombol star di tekan maka pada tampilan LCD akan tertampil timer pada waktu hitungan mundur. Setelah timer habis maka waktu penyinaran pun habis maka buzzer akan berbunyi, setelah buzzer berbunyi maka tekan tombol STOP pada blok rangkaian setting maka buzzer akan berhenti berbunyi dan alat berhenti bekerja
24
3.3 Perencanaan Algoritma Program Perangkat Lunak Setelah melakukan perencanaan perangat keras maka penulis melakukan perencaaan algoritma progam dan perangkat lunak. Perencanaan algoritma program yang di gunakan oleh penulis dalam pembuatan alat photo terapi ini adalah algoritma program bahasa assembler, dan program perangkat lunak untuk mendukung sistem kinerja alat, agar alat dapat bekerja sesuai dengan perencanaan. Didalam perencanaan algoritma program yang mengunakan program bahasa assembler
ini
penulis
menggunakan
algoritma
program
assembler
untuk
mengendalikan bouncing switch, inisialisasi LCD, driver lampu, dan Buzzer. Perencanaan algoritma program dan pendukung perangkat lunak tersebut dapat dilihat seperti di bawah ini.
Gambar 3.2 Penghubung papan Arduino Uno ke computer
29
Setelah itu, install driver sebagai koneksi antara mikrokontroler ATmega 328 dengan computer.ATmega 328 ini menyediakan UART TTL (5V) komunikasi serial,yang tersedia pada pin digital 0 (RX) dan 1 (TX). Sebuah ATmega 16U2 pada saluran board ini komunikasi serial melalui USB dan muncul sebagai com port virtual untuk perangkat lunak pada computer. Firmwave arduino menggunakan USB driver standart COM, dan tidak ada driver
eksternal
yang
di
butuhkan
.
Namun,
pada
windows,
file.inf
diperlukan.Perangkat lunak arduino termasuk monitor serial yang memungkinkan data sederhana yang akan dikirim ke board arduino.RX dan TX LED diboard akan berkedip ketika data sedang dikirim melalui chip USB-to-serial dan koneksi USB ke computer. ATmega 328 ini juga mendukung komunikasi 12C (TWI) dan SPI. Fungsi ini digunakan untuk melakukan interface pada system
Gambar 3.3 Device Arduino Uno pada computer
24
Selanjutnya setting software Arduino versi 1.6.0. Pada program arduino pilih board yang sesuai dengan board arduino yang digunakan untuk mengirim data ke mikrokontroler ATmega 328.Dalam proyek ini pilih arduino uno dari tool dengan cara tools-board-arduino uno seperti pada gambar berikut :
Gambar 3.4 Memilih Board Arduino Uno
Pilih serial port yang sesuai device yang telah terinstal dalam hal ini bisa mengacu pada gambar 3.4 pada program arduino cara settingnya adalah klik Tools – Serial port – pilih port yang sesuai yaitu COM 3
29
Gambar 3.5 Serial Port yang menghubungkan computer dengan rangkaian arduino
Pastikan bahwa board yang dipilih adalah arduino uno dan serial port sudah sesuai. Dengan begitu program arduino pun siap untuk digunakan.
24
3.3.1 Algoritma Program Inisialisasi LCD Pada algoritma program inisialisasi di alat photo terapi berfungsi untuk memberikan delay waktu untuk mikrokontroler mempersiapkan urutan-urutan program mana yang akan dibaca dan di jalankan terlebih oleh mikrokontroler. Ada pun program inisialisasi mikrokontroler dapat dilihat sebagai berikut.
Gambar 3.6 Inisialisasi LCD
3.3.2 Perangkat Lunak Pendukung yang Digunakan Flow Chart Perencanaan pembuatan flow chart termasuk pendukung perangkat lunak, yaitu dengan cara membuat flow chart atau diagram alur. Diagram alur tersebut ialah diagram yang akan menjelaskan cara kerja dari alat pesawat photo terapi secara keseluruhan yang di buat dengan menggunakan bahasa assembler mikrokontroler AT328P. Algoritma Program dari perencanaan perangkat lunak dapat dilihat dalam diagram alur Gambar 3.7
41
STAR
INISIALISASI
SWITCH UP DITEKAN
YA Naikan setting timer Tampilkan display LCD
Tidak
SWITCH DOWN DITEKAN
YA Turunkan setting timer
Tidak
SWITCH DOWN DITEKAN
YA
Timer aktif Tidak
Lampu aktif
Hitung mundur timer
Timer = 0
Tampilkan di display
24
Aktifkan Buzzer
Switch stop ditekan
END
Matikan Buzzer
Gambar 3.7 Gambar Diagram Alur Phototerapy
41
Keterangan Diagram Alur Pesawat Photo Terapi: 1. Pada saat pesawat photo terapi baru di aktifkan dan rangkaian Mikrokontroler mendapatkan supply tegangan listrik DC maka mikrokontroler akan menjalankan perintah inisialisasi.setelah mikrokontroler menjalankan perintah inisialisasi, maka mikrokontroler akan menjalankan perintah selanjutnya yang akan di berikan. 2. Perintah selanjutnya adalah melakukan pengaturan pewaktu dengan menekan switch UP dan switch DOWN. Pada saat switch UP di tekan, maka mikrokontroler akan menjalankan perintah untuk menaikan pengaturan pewaktu dan akan menampilkannya pada tampilan pengatur waktu, dan mikrokontroler akan menunggu perintah selanjutnya yang akan di berikan. 3. Pada saat switch DOWN di tekan maka mikrokontroler akan menjalankan perintah untuk menurunkan pengaturan pewaktu dan akan menapilkanya pada tampilan pengatur waktu, dan mikrokontroler akan menunggu perintah selanjutnya yang akan diberikan.
24
4. Setelah selesai melakukan pengaturan pewaktu maka mikrokontroler menunggu untuk perintah untuk menekan switch START. Setalah switch START di tekan maka mikrokontroler akan menjalankan perintah untuk mengaktifan timer, dan setelah itu mikrokontroler akan mengaktifkan driver blue light dan mikrokontroler mulai menghitung mundur pada pewaktu dan akan menghitung naik pada Live Time akan di tampikan pada pada masingmasing display. Mikrokontroler akan tetap menjalankan perintah ini hingga menunggu perintah selanjutnya. 5. Pada saat perhitungan mundur telah selesai (timer = 0) maka mikrokontroler akan melakukan perintah selanjutnya untuk menon-aktifkan Driver Blue Light dan akan mengaktifkan alarm untuk menandakan bahwa perhitungan mundur telah selesai (timer = 0). 6. Pada saat alarm aktif untuk menandakan perhitungan mundur telah selesai maka mikrokontroler menunggu perintah untuk menon-aktifkan alarm. Setelah alarm mati maka proses kerja mikrokontroler telah selesai.
41
3.4 Perencanaan Perangkat Keras Setelah mengetahui cara kerja pesawat Photo Terapi secara diagram blok, maka rangkaian dalam setiap blok haruslah direncanakan satu persatu terlebih dahulu sebelum pembuatan Pesawat Photo terapi.
3.4.1 Perencanaan Rangkaian Setting Dalam rangkaian setting ini, switch menggunakan komponen push botton normali open input 5 Volt yang akan di hubungkan ke rangkaian mikrokontroler, dan kaki push botton yang lainanya di hubungkan dengan ground seperti pada (gambar 3.4), sehingga pada saat push botton di tekan maka akan menghasilkan tegangan low yang akan di gunakan sebagai masukan ke rangkaian mikrokontroler dan akan di baca oleh rangkaian mikrokontroler sebagai logika 0.
UP pb1
DOWN pb0
pd7
OK / CANCEL pd6
Gambar 3.8 Rangkaian Setting
24
Pada gambar 3.8 adalah rangkaian setting rangkaian setting yang dirancang untuk mengatur nilai setting waktu, yang membutuhkan 3 switch. Adapun fungsi dari masing – masing swtich adalah sebagai berikut ; 1. UP
: Switch ini sebagai setting waktu pengoperasian alat photo terapi, untuk menambah lamanya waktu penyinaran (099) menit.
2. DOWN
: Switch ini untuk setiing waktu pengoperasian alat photo
terapi, untuk mengurangi lamanya waktu penyinaran (99-0) menit. 3. START/STOP
: Switch star untuk memerintahkan mulai meghitung mundur pada waktu pengoperasian alat. Switch stop untuk mematikan alarm yang berbunyi setelah waktu pengoperasian penyinaran sudah sesuai dengan yang disetting.
41
3.4.2 Perencanaan Rangkaian Mikrokontroler AT328P Pada rangkaian blok mikrokontroler AT328P ini merupakan blok rangkaian yang paling penting dan yang utama, karena pada rangkaian mikrokontroler inilah yang mengatur keseluruhan system kinerja alat agar alat dapat bekerja sesuai dengan perencanaan cara kerja alat yang akan di buat, dan juga pada blok mikrokontroler yang menerima dan memberi sinyal masukan dan keluaran pada setiap blok rangkaian di alat ini. Untuk menerima dan memberi sinyal masukan dan keluaran pada rangkaian mikrokontroler di perlukan mengaktifkan pin-pin atau port yang ada di dalam mikrokontroler tersebut dengan menggunakan perangkat lunak (software) yang di tempatkan pada flas program memori internal tanpa menggunakan memori program eksternal dan EEPROM berfungsi untuk menyimpan jumlah life time yang sudah di hitung. Dan (eksternal Access enable) yang di berikan logika tinggi (High). Agar rangkaian mikrokontroler aktif maka pada rangkaian mikrokontroler AT328P harus di berikan tegangan sebesar 5 V(DC) pada pin power di berikan (ground). Setelah itu di rangkaian mikrokontroler juga terdapat osilator, agar osilator itu dapat aktif maka dalam perancangan harus menggunakan komponen kristal 12 MHz dan kapasitor 33pF. Penggunan komponen Kristal 12 MHz ialah untuk memperoleh kecepatan dalam pelaksanan intruksi persiklus selama 1 mikrosecond. Atau 1/12 MHz x 12 siklus perioda. Itu semua di dapat karena pada mikrokontroler satu satuan waktu terkecil dalam menjalankan satu intruksi yang terdiri dari 12 periode atau 12 pulsa clock yang terdapat pada pin A5.
24
Perencanaan mikrokontroler AT 328P dapat dilihat dalam gambar 3.9
LM016L
RS RW E
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 7 8 9 10 11 12 13 14
4 5 6
RV1
1 2 3
VSS VDD VEE
LCD
UP
1k
L1 blue light lamp
DOWN
RL1 SW2 SW -SPST
PLN
OK / CANCEL
PD4/T0/XCK ~ PD3/INT1 PD2/INT0 TX PD1/TXD RX PD0/RXD
7 6 5 4 3 2 1 0 PD7/AIN1
~ PD6/AIN0 ~ PD5/T1
PB5/SCK PB4/MISO ~PB3/MOSI/OC2A ~ PB2/SS/OC1B PB1/OC1A ~ PB0/ICP1/CLKO
AREF
13 12 11 10 9 8
12V
DUINO1 ARDUINO UNO R3
DIGITAL (~PWM)
BUZZER
BUZZER
LM35
1
1121 ATMEGA328P-PU
2
microcontrolandos.blogspot.com
ANALOG IN LM35
A0 A1 A2 A3 A4 A5
3
RESET
VOUT
PC0/ADC0 PC1/ADC1 PC2/ADC2 PC3/ADC3 PC4/ADC4/SDA PC5/ADC5/SCL
27.0
Gambar 3.9 Rangkaian mikrokontroler
3.4.3 Perencanaan Rangkaian Display
Perencanaan rangkaian display pada alat photo terapi ini terdiri dari komponen LCD yang di bagi menjadi dua tampilan dalam dua baris didalam LCD, yaitu dalam baris pertama terdapat tampilan tombol OK, dan dalam baris kedua terdapat tampilan setting timer, itu semua dapat di liat pada Gambar 3.10 display setting timer .
41
Gambar 3.10 Display timer
Perencanaan
rangkaian display LCD oleh penulis di rancang dan di
konfigurasi pin komponen LCD juga diatur, dan dapat dilihat pada gambar 3.11 konfigurasi Pin LCD.
LM016L
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 7 8 9 10 11 12 13 14
RS RW E 4 5 6
RV1
1 2 3
VSS VDD VEE
LCD
PB4 PB3 PD5 PD4 PD3 PD2
1k
Gambar 3.11 Rangkaian Pin LCD
24
3.4.4 Perencanaan Rangkaian Pengaktif Lampu (Driver) Rangkaian pengaktif lampu berfungsi sebagai pengontrol mati dan hidupnya lampu, dengan relay sebagai kontaktor antara tegangan 220 Volt (AC) dan lampu. Rangkaian penggerak lampu ini akan bekerja apabila mendapat inputan (LOW) rendah dari rangkaian mikrokontroler ini mendapat inputan (HIGH). Tinggi rangkaian ini tidak dapat bekerja, karena pada rangkaian ini menghubungkan supplay 5 Volt (DC) dengan relay dan relay akan bekerja sebagai kontaktor dan akan menghubungkan tegangan 220 Volt(DC) dengan lampu, setelah itu lampu akam menyala. Rangkaian penggerak Lampu dapat dilihat pada Gambar 3.12
L1 blue light lamp
RL1 pb5
PLN 12V
Gambar 3.12 Rangkaian Pengaktif Lampu
41
3.4.5 Perencanaan Rangkaian Alarm (Buzzer) Rangkaian alarm adalah rangkaian elektronika pendukung yang berfungsi sebagai indikator untuk memberitahukan user bahwa alat sudah selesai bekerja. Pada rangkaian buzzer terdapat transistor yang berfungsi sebagai saklar yang akan mengaktifkan buzzer apabila mendapatkan iniputan (LOW) dari rangkaian mikrokontroler maka buzzer akan mendapatkan tegangan 5 Volt, dan buzzer akan berbunyi. Rangkaian Buzzer dapat dilihat pada Gambar 3.13.
BUZZER pd1
BUZZER
Gambar 3.13 Rangkaian Buzzer
24
3.4.6 Perencanaan Rangkaian Suhu
Rangkaian suhu adalah rangkaian elektronika pendukung yang berfungsi sebagai indikator untuk memberitahukan user terhadap temperature pasien. Pada rangkaian suhu terdapat sambungan IC LM35 bagian output (kaki tengah) ke pin A0 (analog input pin 0 ) pada pin 13 arduino sebagai output, jika temp >=30 derajat pin 13 logik 1.Rangkaian suhu dapat dilihat pada Gambar 3.14
vcc +5v
LM35
1
28.0
VOUT
3
2
LM35
Gambar 3.14 Rangkaian Suhu
pc0
