BAB III RANCANG BANGUN ALAT 3.1
Umum Rancang bangun peralatan merupakan hal yang sangat pokok dalam
pembuatan proyek laporan akhir ini. Tahap perencanaan merupakan perwujudan awal dari pembuatan proyek akhir ini. Dalam tahap ini akan meliputi beberapa langkah perancangan hingga terwujudnya satu kesatuan sesuai dari hasil rancangan yang diinginkan. Di dalam melakukan perancangan sangat diperlukan buku-buku petunjuk yang berkaitan dengan perancangan alat yang akan dibuat sehingga pada akhirnya diperoleh hasil perancangan yang baik.
3.2
Tujuan Perancangan
Adapun tujuan dari tahap perencanaan ini adalah untuk mendapatkan suatu alat atau sistem yang baik seperti yang diharapkan, dengan mempertimbangkan karakteristik-karakteristik komponen yang digunakan. Untuk itulah kita harus memilih lebih dahulu dengan petunjuk data sheetbook atau buku petunjuk lain, guna mendapatkan data-data komponen yang dibutuhkan. Selain itu dengan adanya perancangan yang dilaksanakan secara sistematis dan saling berkaitan maka akan diperoleh peralatan dengan spesifikasi yang baik sesuai dengan fungsi alat. Perancangan ini terdiri dari beberapa langkah yaitu pembuatan bagian elektronik dan bagian mekanik. Setiap langkah dikerjakan tahap demi tahap, namun setiap tahap harus berhubungan satu dengan yang lain agar terjadi kesesuaian antara bahan satu dengan bahan-bahan yang lain agar bisa mendapatkan hasil yang baik sesuai dengan yang diharapkan. Langkah-langkah perencanaan dan perancangan terdiri atas perancangan elektronik dan perancangan mekanik. Peracangan elektronik adalah dengan merancang penyusunan rangkaian-rangkaian yang dibutuhkan. Sedangkan perancangan mekanik adalah merancang kerangka hingga berbentuk sesuai dengan desain alat inkubator bayi dengan ukuran-ukuran yang telah ditetapkan.
29
30
3.3
Metode Perancangan Perancangan adalah tahap penting dalam pembuatan suatu perangkat
elektronik tetapi sebelum melakukan perancangan terhadap benda kerja maka terlebih dahulu dipersiapkan suatu perencanaan yang baik untuk mendapatkan hasil yang memuaskan. Dalam pembuatan alat dalam Laporan Akhir ini diselesaikan dengan langkah kerja yaitu : a.
Pembuatan bagian elektronik, meliputi : Pemilihan komponen. Pembuatan Layout rangkaian di PCB. Pemasangan komponen.
b.
Pengisian program pada IC Mikrokontroler ATMega8535.
c.
Pembuatan bagian mekanik, meliputi : Mendesain bentuk alat inkubator bayi.
Sedangkan pembuatan bagian mekanik meliputi proses pengerjaan alat inkubator bayi dan mendesain seberapa besar alat inkubator bayi tersebut yang akan digunakan, misalnya ukuran panjang, lebar dan tingginya. Proses ini harus mendukung bagian elektronik sehingga terbentuklah alat yang diharapkan.
3.4
Blok Diagram Blok diagram rangkaian merupakan salah satu bagian terpenting
dalam perancangan suatu alat. Dari blok diagram maka dapat diketahuui prinsip kerja rangkaian keseluruhan. Sehingga keseluruhan blok diagram rangkaian akan menghasilkan suatu sistem yang dapat difungsikan bagaimana prinsip kerja dari rancangan suatu alat. Untuk blok diagram Rancang Bangun Alat Inkubator Bayi Dengan Kontrol Suhu Dan Kelembaban Berbasis Mikrokontroller ATMega8535 dapat dilihat pada gambar 3.1 Blok Diagram Alat Inkubator Bayi berikut :
31
LCD
SMS
Modem Wavecom Sensor DHT11
Relay
Fan
Relay
Fan Lampu
ATMega8535
Sensor LM35
Dimmer
Lampu
Lampu
Lampu
Push Button Lampu Power Supply Gambar 3.1 Blok Diagram Alat Inkubator Bayi
Dari gambar 3.1 Blok diagram alat inkubator bayi dapat diketahui apa saja komponen-komponen yang digunakan. Berikut ini adalah keterangan blok diagram diatas : 1.
SMS Adalah suatu informasi untuk memberikan hasil kontrol dan menerima hasil kondisi suhu dan kelembaban pada alat inkubator bayi dengan cara menerima pesan singkat dari modem.
2.
Modem Wavecom Adalah suatu alat yang berfungsi sebagai perantara antara handphone dan mikrokontroller.
3.
Sensor DHT11 Sebagai alat pendeteksi kelembaban yang terdapat pada alat inkubator bayi.
4.
Sensor LM35 Sebagai alat pendeteksi suhu yang terdapat pada alat inkubator bayi.
32
5.
Push Button Sebagai tombol settingan pada alat inkubator bayi untuk menentukan suhu dan kelembaban sesuai dengan kebutuhan.
6.
Power Supply Power supply disini terdapat dua buah keluaran yaitu keluaran 5v untuk menghidupkan mikrokontroller, sensor, lcd, dan pushbutton. Sedangkan yang 12v untuk kontak relay yang menghidupkan fan. Adapun tegangan AC 220v untuk menghidupkan bola lampu.
7.
Mikrokontroller Adalah sebuah IC yang berfungsi sebagai pengontrol dari seluruh rangkaian pada alat inkubator bayi
8.
LCD Sebagai tampilan yang terdapat pada alat inkubator bayi yang menampilkan suhu dan kelembaban yang terdapat pada alat inkubator.
9.
Relay Sebagai
kontak
penghubung
antara
outputan
mikrokontroler
untuk
menghidupankan fan. 10. Fan Sebagai komponen yang memberikan sirkulasi udara dan kelembaban pada alat inkubator bayi 11. Dimmer Lampu Suatu rangkaian elektronika yang berfungsi untuk mengatur kecerahan lampu pada alat inkubator bayi. 12. Lampu Sebagai sumber yang memberikan udara panas pada alat inkubator bayi.
33
3.5
Flow Chart Mulai
Inisialisai Deklarasi Variable
Input Setting
Tampilkan ke lcd dan kirim sms hasil setting dan aktifkan 4 lampu
Cek suhu dengan sensor lm35 dan cek RH dengan sensor DHT11
Tampilkan ke lcd hasil baca sensor lm35 dan DHT11
Suhu > 38oC
Ya
Lcd tampilkan suhu, RH, Pwm, Mode kirim sms mode 1, nilai suhu, RH, Pwm, kondisi lampu (Redup)
Tidak Suhu >= 37oC
Ya
Lcd tampilkan suhu, RH, Pwm, Mode kirim sms mode 1, nilai suhu, RH, Pwm, kondisi lampu (Redup)
Tidak Suhu 35oC- 36oC
Ya
Lcd tampilkan suhu, RH, Pwm, Mode kirim sms mode 2, nilai suhu, RH, Pwm, kondisi lampu (Setengah Redup)
Tidak Ya Suhu 33oC- 34oC
Lcd tampilkan suhu, RH, Pwm, Mode kirim sms mode 3, nilai suhu, RH, Pwm, kondisi lampu (Setengah terang)
Tidak
1
2
34
2
1 Ya Suhu <= 32oC
Lcd tampilkan suhu, RH, Pwm, Mode kirim sms mode 4, nilai suhu, RH, Pwm, kondisi lampu ( Terang)
Tidak Ya Suhu < 31oC
Lcd tampilkan suhu, RH, Pwm, Mode kirim sms mode 4, nilai suhu, RH, Pwm, kondisi lampu ( Terang)
Tidak
3.6
Prinsip Kerja Alat Rancang bangun alat inkubator bayi dengan kontrol suhu dan kelembaban
ini terdiri dari IC LM35 sebagai sensor pendeteksi perubahan temperatur didalam inkubator, sensor DHT11 sebagai sensor pendeteksi kelembaban didalam inkubator, SMS sebagai kontrol nirkabel pada alat inkubator bayi serta mikrokontroller sebagai pusat kendali pada alat inkubator bayi tersebut. Prinsip kerja alat inkubator bayi ini adalah pada awalnya kita harus mensetting suhu pada alat inkubator berkisar 360C sampai 370C. Jika sudah di setting maka hasil settingan tersebut akan ditampilakan di Lcd dan Sms. Jika sudah terkirim maka sensor LM35 akan membaca temperatur alat inkubator perdetik. Ketika sensor LM35 telah mendapatkan suatu nilai temperatur, yaitu dengan menerjemahkan temperatur menjadi energi listrik berupa perubahan tegangan output, maka output akan dibaca oleh ADC internal dari mikrokontroller ATMega8535 dan kemudian data akan dikalkulasikan dengan rumus tertentu sehingga dapat menentukan apakah temperatur di dalam kotak inkubator tersebut sudah sesuai atau belum. Sedangkan untuk sensor DHT11 akan membaca kelembaban di inkubator. Pada dasarnya kontrol yang dilakukan disini apabila nilai temperatur >= 370C maka kondisi lampu pada mode 1 yaitu lampu redup, jika temperatur 35oC-36oC maka keadaan
lampu pada mode 2 yaitu lampu
setengah redup, jika temperatur 33oC-34oC maka keadaan lampu pada mode 3 yaitu kondisi lampu setengah terang, jika temperatur <= 32oC maka keadaan berada pada kondisi mode 4 dengan nyala lampu terang. Kondisi-kondisi tersebut akan berjalan secara terus-menerus untuk mengejar hasil setting agar kondisi suhu
35
terjaga secara otomatis. Fan DC akan hidup untuk sirkulasi udara panas. Nilai untuk perubahan suhu dan kondisi lampu akan di tampilkan ke LCD dan sms setiap ada perubahan nilai suhu.
3.7
Rangkaian Elektronik Pada perancangan Alat Inkubator Bayi ini memerlukan rangkaian-
rangkaian elektronika yang menunjang dari sistem kerja dan sistematisnya. Berikut merupakan rangkaian-rangkaian yang digunakan :
3.7.1 Rangkaian Power Supply Dibawah ini merupakan gambar dari skema rangkaian catu daya pada alat inkubator bayi.
Gambar 3.2 Skema Rangkaian Power Supply
Pada rangkaian catu daya digunakan IC 7805 dan IC 7812. IC 7805 dan 7812 mempunyai karakeristik diantaranya sebagai berikut : 1. Tegangan keluaran IC 7805 adalah 4,8 V sampai 5 V dan tegangan keluaran IC 7812 adalah 11,8 V sampai 12 V . 2. Arus keluarannya adalah 5 mA sampai 1 A.
36
Berikut ini adalah layout untuk rangkaian power supply pada alat inkubator bayi.
Gambar 3.3 Layout Power Supply
3.7.2 Rangkaian Sistem Minimum ATMega8535 Dibawah ini merupakan gambar dari skema rangkaian sistem minimum
30
AREF
AVCC
32
D7
R1 10K
U1 ATMEGA8535
C2
RESET
XTAL2
9
12
XTAL1
10u
13
D5
D4
E
Rs
D
D6
29 PC7/TOSC2
21
PD7/OC2
28
PC6/TOSC1
PC5 PD5/OC1A
20
PD6/ICP1
27 19
18
PD4/OC1B
PC4
26
25
PC3 PD3/INT1
17
23
24
PC2 PD2/INT0
16
33
34
35
36
37
22
PC0/SCL
PC1/SDA PD1/TXD
PD0/RXD
15
14
PA7/ADC7
8
PB7/SCK
PA6/ADC6 PB6/MISO
PA5/ADC5 PB5/MOSI
7
PA4/ADC4 PB4/SS
5
6
38
PA3/ADC3 PB3/AIN1/OC0
39
PA2/ADC2 PB2/AIN0/INT2
4
PA1/ADC1
PA0/ADC0
PB1/T1
PB0/T0/XCK
2
1
3
40
Sc
ATMega8535 pada alat inkubator bayi.
C1 22pF
Tx
Rx
R
T
M
M2
M1
L2
L1
X1 CRYSTAL C3 22pF
Gambar 3.4 Skema Sistem Minimum ATMega8535 Gambar diatas merupakan rangkaian sistem minimum ATMega8535 yang berfungsi sebagai unit pemprosesan data input dan mengolah data tersebut untuk menggerakan output.
37
Berikut adalah layout untuk rangkaian sistem minimum ATMega8535 pada alat inkubator bayi.
Gambar 3.5 Layout Sistem Minimum ATMega8535
3.7.3 Sensor LM35 Dibawah ini merupakan gambar dari skema sensor LM35 pada alat inkubator bayi. VCC
U4
1
27.0
VOUT
3
2
P.A0
LM35
GND
Gambar 3.6 Skema Sensor LM35 Gambar diatas merupakan gambar sensor LM35 yang berfungsi sebagai detector suhu. Pada sensor LM35 ini perlu menambahkan rangkaian tambahan seperti penguat, penghilang nois dan sebagainya.
38
Berikut adalah skema layout untuk rangkaian sensor LM35 pada alat inkubator bayi.
Gambar 3.7 Layout LM35 3.7.4 Sensor DHT11 Dibawah ini merupakan gambar dari skema sensor DHT11 pada alat inkubator bayi. U2 3 2
Sc D
SCK DATA
>
11.0 31.0
%RH
°C
SHT11
Gambar 3.8 Skema Sensor DHT11 Gambar diatas merupakan gambar sensor DHT11 yangg berfungsi sebagai detector kelembapan. Pada sensor DHT11 tidak perlu menambahkan rangkaian tambahan seperti penguat, penghilang nois dan sebagainya.
3.7.5
LCD Berikut adalah skema rangkaian tampilan LCD 16x2 pada alat inkubator
bayi. LCD1
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
E
D7 14 D7
13 D6
12 D5
11 D4
10
9
8
7
RS
RW 5
6 E
VEE
VDD
RS
4
3
2
1
VSS
LM016L
RV1 10K
Gambar 3.9 Skema rangkaian LCD 16x2
39
Kegunaan LCD pada alat ini adalah sebagai tampilan untuk mengetahui suhu dan kelembaban yang tersapat pada alat inkubator bayi. LCD juga akan menampilkan hasil kontrol yang kita inginkan melalui isi SMS. Untuk mempermudah pemasangan pada mekanik maka dirancang terpisah dari prosesor ATMega8535. Layout untuk rangkaian LCD 16x2 pada alat inkubator bayi ditunjukkan oleh dibawah ini :
Gambar 3.10 Layout Rangkaian LCD
Gambar 3.11 Gambar Rangkaian Keseluruhan 3
VOUT
30.0
1
SCK DATA
2
°C
11.0 31.0
%RH
>
SENSOR SUHU
3 2
Rendah
Tinggi
MENU
45%
1k
40 39 38 37 36 35 34 33 22 23 24 25 26 27 28 29
RV1
P A 0/A DC0 P A 1/A DC1 P A 2/A DC2 P A 3/A DC3 P A 4/A DC4 P A 5/A DC5 P A 6/A DC6 P A 7/A DC7 P C 0/S CL P C 1/S DA P C2 P C3 P C4 P C5 P C 6/TOSC 1 P C 7/TOSC 2
SENSOR RH
P B0/T0 /X C K P B1/T1 P B2/A IN 0/IN T2 P B3/A IN 1/OC0 P B4/S S P B5/M OS I P B6/M ISO P B7/S CK P D0/RXD P D1/TXD P D2/INT0 P D3/INT1 P D4/OC 1B P D5/OC1A P D6/ICP 1 P D7/OC2
14 15 16 17 18 19 20 21
A R EF A V CC
RS RW E
4 5 6
V SS V DD V EE
1 2 3
7 8 9 10 11 12 13 14
TAMPILAN LCD
1 2 3 4 5 6 7 8
X TA L1 X TA L2 RE SET
13 12 9
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
32 30
ATMEGA8535
U1
1K
R4
10K
R1
22pF
X1 CRYSTAL C3
22pF
C1
10u
C2 BC547
Q4
D1
11 12 10 9
FAN
4
C2+
T1IN R1OUT T2IN R2OUT
1
C1+
RLY-SPNO
RL4
+88.8 k R PM
5
C2-
VS+ VS-
T1OUT R1IN T2OUT R2IN
C1-
3
MAX232
2 6
14 13 7 8
U3
1.0u
CONN-D9F
J1
C4
1.0u
C7
1 6 2 7 3 8 4 9 5
BC547
Q3
+88.8
1.0u
C5
1.0u
C6
1K
R5
k R PM
FAN
RLY-SPNO
RL3
10K
R6
10K
R8
1K
R2
INPUT AC
1 2
1N5240B
D3
10u
C8
22pF
6
1
C9
4
2
1 2
MOC3052
U5 IRFZ44N
Q1
Q2
IRFZ44N
LAMPU AC
1 2
1 2
10K
R7
1 2
3.7.6 Rangkaian Keseluruhan 40
41
3.8
Perancangan Mekanik Bagian mekanik merupakan bagian dari bentuk nyata dari alat inkubator
bayi ini, bahan utama pembuatan inkubator adalah kayu dan akrilik yang di design menjadi sebuah inkubator. Adapun langkah-langkah pembuatan mekanik inkubator ini adalah sebagai berikut: 1. Menentukan ukuran bayi yang akan dimasukkan kedalam inkubator. 2. Membuat ukuran untuk panjang, lebar dan tinggi yang diukur sesuai komponen-komponen yang akan disusun nantinya pada alat inkubator dengan kondisi bayi baru lahir pada umumnya, untuk alat inkubator bayi ukurannya adalah: a. Bagian bawah 65x45x10 cm b. Bagian akrilik 65x45x45 cm c. Keseluruhan 65x45x55 cm Membuat kerangka alat inkubator bayi dari kayu dan akrilik sesuai ukuran diatas serta pembagian blok inkubator dibagi atas 2 yaitu : bagian bawah 10 cm untuk bagian kotak bawah serta 45 cm untuk kotak atas 3. Bagian bawah kotak bawah menggunakan bahan kayu untuk peletakkan peralatan elektronik yang diperlukan pada alat inkubator bayi sedangkan untuk bagian atas menggunakan bahan akrilik berukuran 3 mm. 4. Pada bagian samping terdapat lobang untuk sirkulasi udara dari luar.
42
Gambar 3.12 Box bagian atas
Gambar ini merupakan gambaran bentuk dari tabung inkubator dengan material akrilik 3mm.
Gambar 3.13 Box bagian bawah
Selain tabung inkubator pada perancang ini kami masukan box kontrol tempat atau wadah dari rangkaian elektronik pengontrol temperatur pada tabung inkubator.
43
Gambar 3.13 box kontrol inkubator
Gambar diatas merupakan bentuk rangkaian secara keseluruhan dari bagian bawah dan bagian atas pada alat inkubator bayi Selain gambar tadi terdapat juga gambar mekanik dari alat inkubator berbentuk 3D.
Gambar 3.14 Alat Inkubator 3D
