Kalibrator Tensimeter Dilengkapai Dengan Thermohygrometer Berbasis PC Novella Lasdrei Anna L1, Andjar Pudji2, M. Ridha Makruf3 Jurusan Teknik Elektromedik POLITEKNIK KESEHATAN KEMENTRIAN KESEHATAN SURABAYA ABSTRAK
Tensimeter merupakan salah satu alat medis yang banyak digunakan untuk diagnosa pasien. Alat ini digunakan untuk mengurkur tekanan darah pasien secara non invasive. Kalibrasi adalah suatu kegiatan untuk menentukan kebenaran nilai suatu alat ukur atau bahan ukur. Untuk menjaga keakuratan nilai tensimeter dibutuhkan kalibrasi secara berkala. Alat untuk kalibrasir tensimeter adalah Digital Pressure Meter (DPM). Dalam kalibrasi tensimeter harus diperhatikan suhu dan kelembaban ruangan karena dapat mempengaruhi pengukuran tekanan pada tensimeter. Alat memantau suhu dan kelembaban ruangan adalah thermohygrometer. Tujuan dibuatnya alat kalibrator tensimeter dilengkapi thermohygrometer berbasis PC untuk memudahkan pengguna dan mempercepat proses kalibrasi, selain itu juga mengurangi kemungkinan terjadinya kesalahan dalam memasukkan data. Pengukuran tekanan dengan menggukanan sensor MPX5050GP didapatkan selisih nilai error yang terkecil 0,05% dan yang terbesar yaitu 1,8%, sedangkan pengukuran suhu dengan sensor LM35 didapatkan selisih error yang terkecil yaitu 0% dan yang terbesar yaitu 2,3% dan pengukuran kelembaban dengan sensor H5V6 didapatkan selisih error terkecil yaitu 0% dan terbesar yaitu 0,7%. Dilihat dari tingkat error tersebut modul ini sudah layak untuk digunakan. Kata kunci: Tekanan, Suhu, Kelembaban, Tensimeter
1
PENDAHULUAN
normal manusia dewasa adalah 100-120
1.1
mmHg untuk tekanan sistolik dan 60-90
Latar Belakang Masalah Kalibrasi adalah kegiatan peneraan untuk menentukan kebenaran suatu alat ukur / bahan ukur (PERMENKES RI NOMOR 54 TAHUN 2015). Tujuan kalibrasi yaitu untuk menjamin hasil pengukuran
sesuai
dengan
standar
nasional maupun internasional. Salah satu alat medis yang perlu dilakukan kalibrasi adalah tensimeter, sedangkan alat untuk mengkalibrasi tensimeter (Sphygmomanometer) adalah
Digital
Pressure Meter. Digital Pressure Meter merupakan perangkat yang dirancang untuk mengukur tekanan dari perangkat medis dalam bentuk cair atau gas untuk membantu mengkalibrasi alat medis, dalam
hal
ini
kalibrasi
Sphygmomanometer (fluke biomedical). Sphygmomanometer
atau
tensimeter
merupakan alat yang di gunakan untuk mengukur tekanan darah. Alat ini dapat bekerja secara manual ataupun otomatis saat memompa maupun mengurangi tekanan pada manset dengan sistem non invasive. Tekanan darah ada dua macam, yaitu sistolik dan
diastolik. Yang
dimaksud dengan tekanan darah di sini adalah tenaga yang dikeluarkan oleh jantung pada darah untuk dapat mengalir melalui pembuluh darah. Tensi darah
2
mmHg untuk tekanan diastolik (Jurnal JNC7). Saat
ini
tensimeter
sudah
mangalami perkembangan mulai dari tensimeter air raksa, tensimeter jarum, dan yang terbaru adalah tensimeter digital. Menurut pengamatan penulis bahwa hasil ukur tekanan darah yang dilakukan dengan tensimeter air raksa dan tensimeter digital menghasilkan hasil ukur yang berbeda. Dengan adanya perbedaan hasil ukur tersebut maka perlu dilakukan identifikasi terhadap alat ukur tekanan
darah.
pengukuran
Kesalahan
tekanan
dalam
darah
bisa
disebabkan oleh beberapa faktor seperti human error, posisi pasien, keadaan pasien atau pada fungsi alat itu sendiri yang akurasinya sudah melebihi batas ambang yang diperbolehkan (Standart error
maksimal
3
mmhg).
Hasil
pengukuran tekanan darah tersebut harus dilakukan
dengan
tepat,
hal
ini
dikarenakan menyangkut kesehatan dan keselamatan pasien. Sebelumnya pernah dibuat alat kalibrator tensimeter oleh Heru Wahyu Purnama tahun 2014 yang bernama Portable Kalibrator Tensimeter berbasis Atmega
8535,
namun
keakurasiannya belum
tingkat
optimal dan
belum memiliki fasilitas tes kebocoran. Selanjutnya Ika Yulistya Rahmawati tahun 2015 mengembangkan “Kalibrator Tensimeter”,
namun
masih
belum
dilengkapi Thermohygrometer dan Tiar Prilian tahun 2015 membuat Digital Pressure
Meter
namun
juga
Berbasis belum
dilengkapi
Thermohygrometer. Tensimeter
Arduino,
Kalibrator
Dilengkapi
Dengan
Pengukuran Suhu Dan Kelembaban dibuat oleh Gigih Arif Suheriyono tahun 2016,
namun alat tersebut menurut
penulis
masih
memiliki
kelemahan
karena fakta di lapangan pada saat proses melakukan
kalibrasi
membutuhkan
waktu yang cukup lama karena harus menulis atau memasukkan data terlebih dahulu ke lembar kerja kemudian memasukkan data ke PC secara manual untuk
mengetahui
hasilnya.
Proses
seperti ini, memungkinkan terjadinya kesalahan yang disebabkan oleh human error pada waktu memasukkan data secara manual. Dengan memandang kronologis diatas maka penulis mencoba membuat
Kalibrator
Tensimeter
Dilengkapi Dengan Thermohygrometer Berbasis PC. Alat yang akan dibuat dilengkapi
pengiriman
data
hasil
pengukuran secara otomatis ke PC, kemudian
di
proses
dan
hasil
kalibrasinya dapat langsung diperoleh.
1.2
Batasan Masalah 1.2.1. Menggunakan sensor tekanan MPX Series. 1.2.2. Menggunakan sensor suhu 1.2.3. Menggunakan
sensor
kelembaban 1.2.4. Untuk suhu, dalam derajat Celcius, dengan range 1060°C. 1.2.5. Untuk kelembaban, tampilan dalam persen, dengan range 20-85%. 1.2.6. Untuk
tekanan,
tampilan
dalam mmHg, dengan range 0-300 mmHg dengan titik pengukuran 0,50,100,150,200,250 mmHg 1.2.7. Resolusi pembacaan 0,1 1.2.8. Menggunakan LCD karakter 2x16. 1.2.9. Terdapat indikator suhu dan kelembaban tidak standart 1.2.10. Menggunakan Baterai. 1.2.11. Pengiriman menggunakan
data modul
bluetooth 1.2.12. Data juga ditampilkan dan diolah pada PC 1.2.13. Pengolahan data pada PC hanya sampai pada analisa data terkoreksi
3
1.3
Rumusan Masalah 1.3.1 Dapatkah
1.4.2.6 dibuat
Kalibrator
Membuat rangkaian display LCD 2x16.
alat
1.4.2.7
Tensimeter
Membuat program untuk menampilkan
Dilengkapi
pengukuran tekanan, suhu,
Thermohygrometer berbasis
dan kelembaban.
PC? 1.4
hasil
1.4.2.8
Membuat pewaktu 60 s
Tujuan Penelitian
untuk tes kebocoran. 1.4.2.9
1.4.1 Tujuan Umum
Membuat
program
pengiriman data ke PC Dibuatnya Kalibrator
alat
1.4.2.10 Membuat
Tensimeter
program
pengolahan data pada PC
Dilengkapi
1.4.2.11 Melakukan uji fungsi alat
Thermohygrometer berbasis PC. 1.5
Manfaat 1.5.1
Menambah pengetahuan dan
1.4.2 Tujuan Khusus 1.4.2.1 Membuat rangkaian sensor suhu untuk mendeteksi suhu
1.4.2.2 Membuat rangkaian sensor kelembaban
untuk
mendeteksi
kelembaban
ruang. 1.4.2.3 Membuat rangkaian sensor untuk mendeteksi tekanan saat memompa. 1.4.2.4 Membuat
rangkaian
pengkondisi sinyal analog. uji
rangkaian sensor 4
wawasan bagi mahasiswa Teknik lektromedik tentang peralatan medik, khususnya peralatan kalibrasi yaitu
ruang.
1.4.2.5 Melakukan
Manfaat Teoritis
fungsi
Digital Pressure Meter. 1.5.2
Manfaat Praktis
1.5.2.1 Dapat membantu operator dalam
proses
kalibrasi
tensimeter 1.5.2.2 Bagi
pasien
diharapkan
dapat memberikan manfaat terhadap hasil pemeriksaan yang akurat
1.5.2.3 Membantu
mahasiswa
orang terhadap orang yang lain ,
mengenal
tergantung faktor - faktor gizi,
prinsip kerja alat Digital
obat/racun, atau penyakit (Ahmad,
Pressure Meter.
Muhlisin. 2013).
elektromedik
TINJAUAN PUSTAKA
2.2
Sphygmomanometer Sphygmomanometer Blood
2.1
Blood Pressure
Pressure
Meter
atau adalah
instrument yang digunakan untuk
Tekanan darah merupakan
mengukur tekanan darah arteri secara
tekanan yang terjadi pada pembuluh
tidak langsung ( Non Invasive )
darah arteri ketika darah kita di
dengan bantuan stetoskop (Booth,
pompa oleh jantung untuk di alirkan
J.1977).
ke seluruh anggota tubuh. Ada dua macam tekanan darah yaitu sistolik dan diastolik. Tekanan darah sistolik merupakan tekanan darah yang terjadi pada saat otot jantung berkontraksi (mengencang dan menekan). Tekanan sistolik disebut juga tekanan arterial maksimum saat terjadi kontraksi pada lobus
ventrikular
kiri
jantung.
Kata sphygmus berasa dari Yunani yang berarti denyut nadi, dengan
istilah
ilmiah manometer
atau pressure meter. Ditemukan pertama kali oleh Dr Samuel Karl Siegfried Ritter von Basch Scipione Riva-Rocci, dari Italia, th 1896. Dan dipopulerkan oleh Harvey Cushing th 1901 (Booth, J.1977).
Tekanan darah diastolik merupakan tekanan yang terjadi pada saat otot
Ada dua jenis Sphygmomanometer :
jantung beristirahat atau tidak sedang 1) Digital Sphygmomanometer
berkontraksi (melonggar). Besarnya tekanan darah untuk jantung yang beristirahat antara 120 mmHg sebagai systolic dan 80 mmHg sebagai diastolic (yang ditulis seperti 120/80 mmHg), Ukuran tekanan darah ini
tidaklah statis,
tetapi
Mudah praktis .Dalam
untuk dalam
dioperasikan
dan
penggunaannnya
penggunannya
apabila
digunakan dalam jumlah pasien yang cukup banyak hasil pembacaannya tidak valid dan tidak akurat .
mengalami variasi alami dari satu 5
2) Manual Sphygmomanometer Sphygmomanometer
air
raksa pada umumnya terdiri dari suatu Inflatable Cuff yang dapat di gelembungkan, unit yang mengukur (Mercury Manometer), dan suatu tabung/container
untuk
menghubungkan keduanya, berikut pump yang dilengkapi dengan klep untuk mencegah kebocoran tekanan. Regulator tekanan digunakan sebagai pengatur dalam pembacaan. Ketika
sistem tidak
diberi
tekanan, level air raksa pada container
pergerakan
ini
menyebabkan
berputarnya
jarum
penunjuk pada angka tertentu sesuai tekanan yang diberikan. Pompa tensi, klep/regulator tekanan, manset dan tabung air raksa baik aneroid sphygmomanometer maupun Sphygmomanometer
air
raksa mempunyai
system
pemeliharaan yang sama. Manometer mempunyai
perbedaan
yang
mendasar dalam penggunaannya. a. Pengoperasian
Tensimeter
dengan yang ada pada tabung gelas
(University of Malata Faculty of
kaca/plastic menunjukkan posisi " 0"
Medicine
pada skala tabung. Penekanan pada
and
pompa mengakibatkan tekanan pada
Departement )
manset dan container air raksa,
1. Mengkondisikan
Surgery
Pharmacy
pasien
kemudian memaksa air raksa naik
yang
pada skala tertentu (mmHg). Udara
(berbaring atau duduk).
yang dipindahkan oleh peningkatan
2. Pasang manset tensimeter pada
air raksa dibuang melalui ventilasi
lengan
yang berisi suatu saringan yang
bagian
berfungsi
untuk
akan
diperiksa
menjaga
penumpahan air raksa keluar dan
atas
3.
dalam tabung gelas kaca/plastic.
stetoskop
akan
Letakkan pada
arteri brakhialis
sphygmomanometer, tekanan yang diberikan
(2
ruas jari dari siku bagian dalam).
menyaring udara yang masuk ke
Untuk aneroid
melenturkan
diafragma melalui suatu hubungan
6
mekanis,
yang terletak pada lipatan siku bagian dalam.
4. Dengarkan denyut nadi dengan
mengkalibrasi
tensimeter
seksama sambil naikkan tekanan
(Sphygmomanometer)
tensimeter sampai suara denyutan
Digital Preassure Meter.
tidak terdengar lagi. 5.
Lepaskan
Menurut
tekanan
tensimeter
pada
nadi terdengar kembali, baca pada
batas
permukaan tabung raksa pada tensimeter, tekanan ini disebut sistolik. 7. Ketika proses penurunan, akan terdengar suara terakhir sebelum suara denyut nadi menghilang, baca tekanan darah pada batas permukaan tabung raksa, tekanan ini disebut diastolik.
peneraan
adalah
untuk
sarana
bahwa dilakukan
Pelayanan
tentang
Kesehatan,
prosedur
kalibrasi
wajib
secara
terjadwal
guna
menjaga keselamatan user atau operator dan pasien sebagai pemakai. Berkaitan dengan hal tersebut perlu dilakukan kalibrasi
untuk
menentukan
nilai
kebenaran suatu tensimeter dengan cara membandingkannya
dengan
standar
ukur yang tertelusur. Untuk melakukan kalibrasi tensimeter dapat dilakukan menggunakan Digital Pressure Meter (DPM). Dengan adanya
b. Kalibrasi Tensimeter Kalibrasi
No
Pengujian dan Kalibrasi Alat Kesehatan
6. Ketika suara denyut
darah
PERMENKES
363/Menkes/PER/IV/1998
secara
perlahan-lahan.
tekanan
adalah
diharapkan
DPM ini
mendapatkan
nilai
kegiatan
pengukuran sesuai tingkat akurasi dan
menentukan
presisi yang tinggi. Kondisi ini terkait
kebenaran suatu alat ukur / bahan
dengan
ukur (PERMENKES RI NOMOR
meningkatkan
54
kesehatan (ISO 9000 dan Undang -
TAHUN
2015).
Tujuan
tuntutan
global mutu
kalibrasi yaitu untuk menjamin
Undang
hasil pengukuran sesuai dengan
perlindungan konsumen).
standar
nasional
internasional. Salah
maupun satu
Nomor
dalam pelayanan
8/99
tentang
Untuk melakukan kalibrasi pada tensimeter
dibutuhkan
kelembaban
kalibrasi
tensimeter,
mencegah terjadinya kesalahan dalam
alat untuk
pengukuran. Untuk tensimeter berjenis
sedangkan
standart
dan
alat medis yang perlu dilakukan adalah
sesuai
suhu
untuk
7
air raksa rentan terhadap suhu karena apabila terlalu tinggi suhunya dapat
kemudian
menyebabkan air raksa menguap dan
hingga 1 menit dan hitung penurunan
apabila terlalu rendah dapat membuat air
tekanannya, pembacaan tidak boleh
raksa beku. Alat ukur sendiri juga
turun lebih dari 15 mmHg. (ECRI
memiliki standart suhu dan kelembaban
424-2001-0301)
tutup
katup.
untuk menghasilkan nilai yang akurat.
3. Catat hasil pada lembar kerja
Sehingga untuk melakukan kalibrasi
c) Pengukuran Tekanan
Tunggu
ditetapkan batas suhu dan kelembaban
1. Titik pengukuran yang akan
yaitu 15 ºC - 25ºC dan 20% - 85% sesuai
diambil data yaitu tekanan 0
dengan
mmHg, 50 mmHg, 100 mmHg,
OIML
(Organisation
Internationale De Metrologie Legale).
150 mmHg, 200 mmHg, dan 250
Dengan batasan suhu dan kelembaban
mmHg
tersebut, maka
ketetapan eror yang
diijinkan yaitu ±0,4kPa (±3mmHg).
meliputi:
permukaan air raksa pada titik pendataan
administrasi
data
yang
alat
akan
dikalibrasi, data alat-alat kalibrator yang digunakan dan data pelaksana kalibrasi 2. Catat kondisi awal lingkungan yang meliputi suhu dan kelembaban pada lembar kerja 3. Lakukan
sphygmomanometer
tekanan (0 mmHg). Posisikan
a) Persiapan 1. Lakukan
2. Siapkan
pada titik setting awal tanpa
1) Prosedur Kalibrasi
pemeriksaan
fisik
dan
fungsi alat yang akan dikalibrasi 4. Catat pada lembar kerja b) Tes Kebocoran 1. Sebelum dipakai, tensimeter harus selalu tetap berada pada angka nol
8
2. Pompa manset sampai 200 mmHg
0 mmHg apabila perlu. 3. Catat nilai penunjukkan pada display digital pressure meter. 4. Naikkan
tekanan
sampai
50
mmHg pada sphygmomanometer. 5. Tunggu beberapa saat sampai posisi air raksa stabil. 6. Catat nilai penunjukan air raksa pada sphygmomanometer dan nilai yang terukur pada display digital
pressure
meter
pada
lembar kerja kalibrasi 7. Ulangi langkah d – f untuk titik-titik setting lainnya sampai nilai 250 mmHg.
8. Beri
tekanan
shygmomanometer
pada
2. Koreksi = Pembacaan parameter tester – pembacaan pada tensimeter
sampai
melewati 250 mmHg.
3. Ketidakpastian
9. Turunkan tekanan sampai 250
a. Ketidakpastian kemampuan daya
mmHg pada sphygmomanometer.
ulang pembacaan/ repeability (Ua)
10. Catat nilai penunjukan air raksa
Perhitungan
pada sphygmomanometer dan
ketidakpastian
nilai yang terukur pada display digital
pressure
meter
Masing-masing memiliki kalkulasi
titik-titik setting lainnya sampai
nilai ketidakpastian sendiri yang
nilai 0 mmHg.
pengukuran
di
atas
dipisahkan
dan pengambilan data turun (T).
11. Ulangi langkah h – j untuk
kembali
dari
antara pengambilan data naik (N)
lembar kerja kalibrasi.
12. Ulangi
repeatability
sphygmomanometer
pada
nilai
dirumuskan seperti berikut:
metode sampai
diperoleh masing-masing 3 data pengukuran naik dan turun pada b.
Histerisis Gejala hysterisis muncul
berupa tiap titik setting tekanan.
perbedaan
hasil-hasil
pengukuran yang dilakukan secara naik turun. Hysterisis dinyatakan
d) Perhitungan Mean ( X )
=
1.
X
Dimana :
∑Xi
Xi n
= rata-rata
sebagai perbedaan terbesar hasil pengukuran yang naik dan yang turun.
= Jumlah nilai
data
c. n
Zero Error
= Banyak data
9
Kesalahan sistematik adalah
Ketidakpastian
kesalahan yang berhubungan dengan
daya
kemampuan
baca sphygmomanometer diestimasi mempunyai semi-
alat ukur.
range (a) sebesar setengah kali resolusi:
a
=
½
x
resolusi
sphygmomanometer. menggunakan d.
Dengan
asumsi
distribusi
Ketidakpastian alat kalibrator dari
triangular, ketidakpastian readability
sertifikat parameter tester (Ub1)
dari
Nilai
ketidakpastian
alat
kalibrator
adalah
nilai
ketidakpastian
bentangan
yang
sphygmomanometer
dapat
diformulasikan sebagai berikut: f.
Ketidakpastian
drift
kalibrator
(Ub3)
terlapor pada sertifikat kalibrator Untuk kalibrator yang belum
(Usertifikat) dibagi oleh nilai faktor
cakupan
digunakan
(k)
pada
yang
sertifikat
pernah direkalibrasi, laboratorium melakukan
estimasi
nilai
ketidakpastian drift dengan asumsi
kalibrator tersebut:
distribusi rectangular sebagai berikut: Ub1 = U Sertifikat/k Nilai
ketidakpastian
Untuk kalibrator yang sudah alat
pernah
direkalibrasi,
laboratorium
kalibrator pada sertifikat adalah berdasarkan nilai k = 2. Dari tabel t-student, maka dapat diestimasi nilai
derajat
kebebasannya
melakukan
estimasi
nilai
ketidakpastian drift dengan asumsi distribusi rectangular sebagai berikut:
sebesar: vi=60 Dengan menggunakan asumsi e.
Ketidakpastian kemampuan daya baca sphygmomanometer/readability (Ub2)
10
tingkat ketidakpercayaan maksimum sebesar 10%, diperoleh nilai derajat kebebasan
ketidakpastian
kalibrator sebesar: vi=50
drift
g.
Ketidakpastian
baku
gabungan
dalam sensor ini dipatenkan transduser
(Uc) Merupakan
gabungan
dari
komponen ketidakpastian dengan
elemen tunggal yang menggabungkan teknik micromachining canggih, film tipis
rumus sebagai berikut: Uc=
(Datasheet Sensor MPX series). Di
metallization,
dan
bipolar
pengolahan untuk memberikan analog,
tingkat akurasi tinggi sinyal output yang √𝑈 2 ℎ𝑖𝑠𝑡𝑒𝑟𝑖𝑠𝑖𝑠 + 𝑈 2 𝑟𝑒𝑝𝑒𝑎𝑡𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑡𝑦 + 𝑈 2 𝑍𝐸 + 𝑈 2 𝑏1 + 𝑈 2 𝑏2 + 𝑈 2 𝑏3 sebanding dengan tekanan yang diterapkan.
Sensor
MPX5050
mempunyai
spesifikasi dan karakteristik sebagai berikut : h.
Ketidakpastian bentang (Uexp) U exp = k x Uc Dimana
k
merupakan
faktor
cakupan. 2.3
Sensor Tekanan MPX
Gambar 2.2 Blok Diagram Sensor MPX5050(datasheet MPX5050) Sumber : Datasheet MPX5050
Gambar 2.1 Sensor MPX (datasheeet MPX5050) Sumber : Datasheet MPX5050
Sensor MPX 5050 adalah sensor tekanan dengan kompensasi suhu, pengkondisi sinyal, dan telah terkalibrasi. Sensor tekanan ini adalah monolitik silicon sensor tekanan yang dirancang untuk berbagai aplikasi, terutama mereka yang menggunakan sebuah
mikrokontroller
atau
mikroprosessor dengan input A / D 11
Kurva perbandingan tegangan dan tekanan
Current at Full Scale Output WarmUp Time Warm Stabilit y
2.4
-
-
20
-
-
-
±0. 5
-
Ms %VF SS
Sensor Kelembaban 808 H5V6 Sensor H5V6
adalah
berbasis
kelembaban sensor
kapasitif
808
kelembaban
yabg
merubah
besaran kelembaban menjadi tegangan. Gambar 2.3 Kurva Perbandingan Tegangan dan Tekanan Sumber : Datasheet MPX5050
Sensor ini dapat mengukur kelembaban
Tabel 2.1 Karakteristik MPX5050GP Sumber: (Datasheet MPX5050) Karakte ristik
Sim bol
Mi n
Ty p
Ma x
Unit
film dari polimer atau metal ocide yang
Pressur e range
Pop
0
-
50
kPa
dipasang
Vs
4.7 5
5.0
5.2 5
VDC
Io
-
7.0
10
mAd c
Supply Voltage Supply Current Minimu m Pressur e Offset @Vs = 5.0 V Full Scale Output Full Scale Span Accura cy Sensitiv ity Respon se Time Output Source
12
Sensor ini berisi substrat thin
diantara
F
0.0 88
0.2 0
0.3 13
4.5 87
4.7 00
4.8 13
-
4.5 00
-
-
VDC
menggunakan elektroda metal untuk
O
VFS S
-
VDC
- VDC ±2. 5
%VF SS
V/P
-
90
-
mV/ kPa
tR
-
1.0
-
Ms
-
Mad c
IO+
-
0.1
sensor
tersebut
dari
kontaminasi lingkungan disekitarnya. Substrat
VFS
elektroda
konduktif. Permukaan sensor ditutup
melindungi VOF
dua
pada
umumnya
dari glass,
keramik
Perubahan
dielektrik
kelembaban
kapasitif
atau dari
terbuat silikon. sensor
proposional
terhadap perubahan kelembaban relatif dilingkungan sekitar sensor. Tabel 2.2 Spesifikasi Sensor Kelembaban 808 H5V6
Sumber : Datasheet Sensor 808 H5V6
Dapat
beroperasi
pada
tegangan 4 volt sampai 30 volt. Setiap suhu 1 derajat Celcius akan menunjukan tegangan 10 mV. Persamaan: Vout = 10 mV/1ºC Artinya, Gambar 2.4 Sensor Kelembaban 808 H5V6 Sumber : Datasheet Sensor 808 H5V6
jika
terbaca
tegangan Vout = 500 mV, maka temperaturnya
Tabel 2.3 Respon Kelembaban 808 H5V6
=
500mV/10mV= 50ºC. Karakteristik : 1) Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat
Gambar 2.5 Grafik Kelembaban 808 H5V6 Sumber : Datasheet Sensor 808 H5V6
2.5
dikalibrasi langsung dalam
LM35 Sensor Suhu LM35 adalah salah
satu
jenis
sensor
yang
celcius. 2) Memiliki
ketepatan
atau
merubah besaran suhu ke besaran
akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC
listrik
pada suhu 25 ºC.
dalam
bentuk
tegangan.
LM35 memiliki 3 buah pin kaki,
3) Memiliki
jangkauan
pin1 untuk INPUT tegangan positif
maksimal
(+), pin2 OUTPUT, pin3 INPUT
antara -55 ºC sampai +150
operasi
suhu
tegangan negatif/GND (-). 13
ºC. Bekerja pada tegangan 4
microcontroller bekerja
sampai 30 volt.
pada
seperti
microprossesor 4) Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
dasarnya sebuah
pada
komputer.
Keduanya memiliki sebuah CPU yang menjalankan instruksi program,
5) Memiliki pemanasan sendiri
melakukan
logika
dasar,
dan
pemindahan data. yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada
Namun agar dapat digunakan, sebuah microprossesor memerlukan tambahan komponen, seperti memori
udara diam.
untuk menyimpan program dan data, 6) Memiliki
impedansi
keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.
juga interface input-output untuk berhubungan dengan dunia luar. Sebuah
microcontroller
telah
memiliki memori dan interface input7) Memiliki
ketidaklinieran
hanya sekitar ± ¼ ºC.
output di dalamnya, bahkan beberapa microcontroller memiliki ADC yang dapat menerima masukan sinyal analog
Gambar 2.6 Sensor suhu LM35
secara
langsung.
berukuran
kecil,
menyerap
daya
mikrokontroller
Karena
murah, yang
dan
rendah,
merupakan
alat
Sumber : Datasheet LM35
kontrol yang paling tepat untuk 2.6
IC Mikrokontroler Atmega 8 Microcontroler adalah sebuah
Microcontroller
AVR
(controller)
merupakan pengontrol utama standar
berukuran mikro atau sangat kecil
industri dan riset saat ini. Hal ini
yang dikemas dalam bentuk chip2.
dikarenakan berbagai kelebihan yang
Microcontroller data dijumpai dalam
dimilikinya yaitu murah, dukungan
hampir semua alat elektronik yang
software
kompleks. Dari alat rumah tangga
memadai,
seperti mesin cuci hingga robot-robot
komponen yang sangat sedikit. Ada
mainan
banyak jenis microcontroller lain
alat
14
“ditanamkan” dari berbagai peralatan.
pengendali
cerdas.
Sebuah
dan
dokumentasi dan
yang
memerlukan
seperti
ATmega8535,
ATmega32
dan ATmega8.
maupun output. Port B merupakan sebuah
8 bit bi-directional I/O
Penggunaan microcontroller
dengan internal pull-up resistor.
ini disesuaikan dengan kebutuhan
Sebagai input, pin-pin yang terdapat
misalnya
apabila
pada port B yang secara eksternal
membutuhkan
input-output
sedikit
maka
menggunakan
hanya yang
sebaiknya
diturunkan, mengeluarkan
maka arus
akan jika pull-up
microcontroller
resistor diaktifkan. Khusus port B
ATmega8 karena lebih irit biaya.
bit 6 dapat digunakan sebagai input
Namun apabila membutuhkan input-
Kristal (inverting oscillator amplifier)
output yang jumlahnya banyak maka
dan input ke rangkaian clock internal,
sebaiknya menggunakan ATmega32
bergantung pada pengaturan fuse
atau ATmega8535.
bit yang digunakan untuk memilih
Gambar 2.7 Konfigurasi pin Atmega 8
sumber clock. Sedangkan untuk port B bit 7 dapat digunakan sebagai output Kristal
(output
oscillator
amplifier)
bergantung
pada
pengaturan fuse bit yang digunakan untuk memilih sumber clock. Jika Sumber : Datasheet Atmega 8
sumber clock yang dipilih dari 1. VCC
oscillator internal, PB7 dan PB6
Merupakan supply tegangan digital. 2. GND
dapat jika
digunakan sebagai I/O atau menggunakan
Asyncronous
Merupakan ground untuk semua
Timer/Counter2 maka PB6 dan PB7
komponen
(TOSC2 dan TOSC1) digunakan
yang
membutuhkan
grounding.
untuk saluran input timer.
3. Port B (PB7...PB0)
4. Port C (PC5…PC0)
Di dalam Port B terdapat XTAL1,
Port C merupakan sebuah 7-bit bi-
XTAL2,
TOSC1, TOSC2. Jumlah
directional I/O port yang di dalam
Port B adalah 8 buah pin, mulai
masing-masing pin terdapat pull-up
dari bit sampai dengan bit 7. Tiap
resistor. Jumlah pin nya hanya 7 buah
pin dapat digunakan sebagai input
mulai dari pin C.0 sampai dengan 15
pinC.6. Sebagai keluaran/output port
dengan
C memiliki karakteristik yang sama
digunakan
dalam hal menyerap arus (sink)
Bahkan jika ADC pada AVR tidak
ataupun mengeluarkan arus (source).
digunakan tetap saja di sarankan
5. RESET/PC6
untuk
karena pin ini
untuk analog
menghubungkannya
saja.
secara
Jika RST DISBL Fuse di program,
terpisah dengan VCC.
maka PC6 akan berfungsi sebagai pin
digunakan,
I/O. Pin ini memiliki karakteristik
dihubungkan ke VCC melalui low
yang berbeda dengan pin-pin yang
pass filter.
terdapat pada port C lainnya. Namun jika
RST DISBL Fuse tidak
program,
maka pin
ini
maka
Jika ADC
AVCC
harus
8. AREF
di
Merupakan
akan
pin
referensi
jika
menggunakan ADC
berfungsi sebagai input reset. Dan
9. ADC7
jika level tegangan yang masuk ke
Berfungsi input analog ke A / D
pin ini rendah dan pulsa yang ada
converter pin ini didukung dari
lebih pendek dari pulsa minimum,
pasokan analog dan berfungsi sebagai
maka
saluran ADC 10-bit
akan
menghasilkan
suatu
kondisi reset meskipun clock-nya tidak bekerja.
2.7
LCD KARAKTER 2 X 16 LCD Karakter adalah sebuah
6. Port D (PD7…PD0) Port D merupakan 8-bit bi-directional
display dot matrix yang difungsikan
I/O dengan internal pull-up resistor.
untuk menampilkan tulisan berupa
Fungsi dari port ini sama dengan port-
angka atau huruf sesuai dengan yang
port yang lain. Hanya saja pada port
diinginkan (sesuai dengan program
ini tidak
yang
terdapat
kegunaan-
digunakan
kegunaan yang lain. Pada port ini
mengontrolnya).
hanya
karakter
berfungsi sebagai masukan
dapat
untuk
Modul
LCD
dengan
mudah
dan keluaran saja atau biasa disebut
dihubungkan dengan mikrokontroler.
dengan I/O.
LCD yang akan digunakan ini
7. AVCC
mempunyai lebar tampilan 2 baris 16
Pin ini berfungsi sebagai supply
kolom atau biasa disebut sebagai
tegangan untuk ADC. Untuk pin ini
LCD karakter 2 x16, dengan 16 pin
harus dihubungkan secara terpisah 16
VCC
konektor, yang di definisikan pada
huruf “T” pada layar LCD maka RS
tabel.
harus diatur pada logika high (1).
Gambar 2.8 LCD karakter 2 x 16 Sumber : https://bekoy.wordpress.com/2012/02/15/pemrogram an-lcd-karakter-2x16-menggunakan-cv-avr/
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
Gambar 2.9 Rangkaian LCD Karakter Sumber : http://www.mytutorialcafe.com/
memori dari LCD. Sedangkan pada
(Triwiyanto)
aplikasi umum pin RW selalu diberi logika low ”0” .
Jalur EN dinamakan Enable. Jalur ini digunakan untuk memberitahu LCD sedang mengirimkan sebuah data. Untuk mengirimkan data ke LCD, maka melalui program EN harus dibuat logika low (0) dan diatur pada dua jalur
PIN 1 2 3 4
kontrol yang lain RS dan RW. Ketika
Tabel 2.4 Pin dan fungsi LCD NAMA FUNGSI Vss Ground Voltage Vcc +5V VEE Contrast Voltage RS Register Select 0 = Instruction Register 1 = Data Register
5
R/W
6
E
dua jalur yang lain telah siap, mengatur EN dengan logika (1) dan tunggu untuk sejumlah waktu tertentu (sesuai dengan datasheet dari LCD tersebut ) dan berikutnya mengatur EN ke logika low (0) lagi. Jalur RS adalah jalur Register Select. Ketika RS berlogika low (0), data akan dianggap sebagai sebuah perintah atau instruksi khusus ( seperti clear screen, posisi kursor dll ). Ketika RS berlogika high (1), data yang
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Read / Write 0 = write mode 1 = read mode Enable 0 = start to lacht data to LCD character 1 = disable
DB0 LSB DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 MSB BPL Back Plane Light GND Ground Voltage Sumber : http://www.mytutorialcafe.com/ (Triwiyanto)
METODOLOGI PENELITIAN
dikirim adalah data teks yang akan ditampilkan
pada
tampilan
LCD.
3.1
DIAGRAM BLOK
Sebagai contoh, untuk menampilkan 17
pengolahan tersebut akan diproses Sensor Suhu
melalui Mikrokontroler kemudian ditampilkan melalui LCD. Apabila
Sensor Kelembaban
Sensor Tekanan
PSA
Battery `Manset
Bulb
Tombol Pemilihan
Modul Bluetooth
suhu dan kelembapan tidak sesuai
Bluetooth
standar kalibrasi maka akan ada
µc
indikator untuk mengingatkan bahwa
LCD
suhu dan kelembapan tidak sesuai.
PC
Tombol Enter
Untuk memulai proses tes kebocoran
Tombol Reset
pada tensimeter, pilih mode tes kebocoran. Setelah itu tekan enter.
Gambar 3.1 Diagram Blok
3.2
Sebelum
CARA KERJA DIAGRAM BLOK Saat alat dinyalakan, tegangan dari baterai menyuplai rangkaian mikrokontroller, sensor suhu, sensor kelembaban, termasuk sensor tekanan dan juga modul bluetooth sehingga alat dalam keadaan beroperasi.
siap untuk
Kemudian
dilakukan
pemilihan mode kalibrasi dengan menekan tombol up/down. Setelah itu tekan enter. Suhu dan tekanan yang diterima oleh sensor di konversikan menjadi tegangan analog. Tegangan tersebut kemudian diproses oleh rangkaian pengkondisi sinyal analog sebelum masuk pada ADC internal Mikrokontroler.
Setelah
tegangan
dari pengkondisi sinyal dan sensor kelembapan masuk ADC, tegangan analog akan
dikonversi
menjadi
tegangan digital untuk diproses oleh mikrokontroler. 18
Data
hasil
dari
ada
tekanan
display
menunjukkan nilai 0 mmHg. Tekanan yang masuk akan diterima oleh sensor tekanan,
kemudian
dikonversi
menjadi tegangan analog. Tegangan tersebut kemudian akan diproses oleh rangkaian pengkondisi sinyal analog sebelum masuk ke ADC internal yang telah
tersedia
Mikrokontroler.
dalam Setelah
IC
tegangan
masuk ADC, tegangan analog akan dikonversi menjadi tegangan digital untuk diproses oleh mikrokontroler. Data hasil dari pengolahan tersebut akan
diproses
Mikrokontroler,
melalui kemudian
ditampilkan melalui LCD. Pada saat display menunjukkan tekanan 200 mmHg tekan tombol enter untuk memulai timer. Ketika timer sudah mencapai
60s
maka
pembacaan
tekanan kemudian di konversikan sehingga nilai kebocoran muncul
kemudian akan diketahui tensimeter
Start
tersebut laik atau tidak laik. 3.3
Menerima Data
DIAGRAM ALIR Data Masuk pada Kolom Berurutan
Start Inisialisasi LCD
Hapus Data No No
Pilih Mode?
Data Valid?
No
Yes
Yes
2. Tes Kebocoran
1. Kalibrasi
Yes
Yes
Berikan Tekanan 200 mmHg
Hitung Interpolasi
No
Tekanan 200mmHg?
Yes
Suhu / Kelembaban Ruangan Sesuai?
Pengukuran Suhu, Tekanan dan Kelembaban Ruangan
Analisa Data
Yes
Timer 60 detik Stop
No Indikator Peringatan Suhu dan Kelembaban ON
Gambar 3.3 Diagram Alir Receiver
Kebocoran <15mmHg? No
Yes
Tidak Laik No
CARA KERJA DIAGRAM ALIR
Laik
Saat start alat dalam keadaan
Tampil LCD
Mengirim Data?
3.4
ready, Yes
Mengirim Data
Stop
LCD
akan
menampilkan pemilihan mode, yaitu mode pengukuran meliputi suhu, kelembaban dan tekanan atau mode tes
Gambar 3.2 Diagram Alir Transmitter
display
kebocoran.
ketika
mode
pengukuran dipilih maka pada display LCD akan menampilkan kondisi suhu,
kelembaban
dan
tekanan
tersebut kemudian apabila suhu dan kelembapan tidak sesuai standar maka indikator peringatan suhu dan kelembapan menyala.
tidak
standar
akan
Apabila
tombol
send 19
ditekan maka data akan dikirim pada PC. Data yang diterima pada PC meliputi
suhu,
tekanan
dan
3.5
DIAGRAM MEKANIS
kelembapan. Apabila data ada yang salah dapat dihapus dan mengambil data kembali pada titik yang salah. Data yang masuk pada PC akan berurutan pada kolom naik I dengan titik 0, 50, 100, 150, 200 dan 250, pada turun I dengan titik 250, 200, 150, 100, 50, 0 kemudian pada naik II
Gambar 3.4 Diagram Mekanis
, turun II, naik III dan turun III dengan urutan titik yang sama. Saat data
HASIL DAN ANALISA DATA
sudah
lengkap
menghitung dahulu.
maka
interpolasi Setelah
akan terlebih
menghitung
Hasil 1) Hasil Pengukuran dan Perhitungan DPM Modul dan DPM Pembanding
interpolasi maka data di analisa dan
Tabel 1 Hasil Pengukuran Naik
hasilnya langsung muncul pada PC. Jika mode tes kebocoran
yang
dipilih, pompa terlebih dahulu hingga 200mmHg. Pengukuran tekanan juga akan muncul pada display. Kemudian jika tombol enter/start ditekan maka timer akan menghitung selama 60 s
Titi k Aku rasi 0 50 100 150 200 250
DP M Pem band ing 0 50 100 150 200 250
dan memunculkan display kebocoran tekanan setalah timer sudah tercapai selama 60 s. Hasil laik atau tidak laik pun akan muncul pada display LCD saja.
20
Titik Akura si 0 50 100 150 200 250
DP M Pem ban ding 0 50 100 150 200 250
DPM Modul (mmHg)
Ratarata Error %
X1
X2
X3
Ratarata
0.0 50.0 100.4 149.9 200.8 249.7
0.0 50.0 100.4 149.9 200.8 249.7
0.0 50.0 100.4 149.9 200.8 249.7
0 49,6 99,4 150 299,8 250
0% 0,8% 0,6% 0% 0,1% 0%
Ratarata Error % 0% 2,2% 0,6% 0,47% 0,1% 0,8%
Tabel 2 Hasil Pengukuran Turun DPM Modul (mmHg) X1
X2
X3
Ratarata
0,0 51,0 100,7 150,7 200,5 250,0
0,0 51,0 100,7 151,0 200,0 249,7
0,0 51,3 100,4 150,6 200,2 249,7
0,0 51,1 100,6 150,7 200,2 249,8
2) Hasil Pengukuran Suhu Tabel 3 Hasil Pengukuran Suhu Suhu Pengukuran Error ke% Alat Pembanding 1
24,7
25,2
2
2
24,9
25,3
2
3
25,5
25,5
0
PEMBAHASAN 5.1 Pembahasan Rangkaian 5.1.1 Rangkaian Mikrokontroler Atmega 8 VCC
R19 220
4
26,9
26,8
0,3
5
27,6
27,5
0,3
VCC
R5 10K D6 3,6V
VCC J15
3) Hasil Pengukuran Kelembaban
Pembanding
44,7
45 47
DB7 DB6 DB5 DB4 EN RS
VCC
1 2 3 4 5 6 7 8
VCC C2
22pF C3 Q1
32 31 30 29 28 27 26 25
PD3 PD4 VCC GND VCC GND PB6 PB7
PC1 PC0 ADC7 AGND AREF ADC6 AVCC PB5
48
0.2
4
51,4
51
0.7
5
51,9
52
0.2
R4 20k
R15 220
GND RESET
1 2 3 4 5
47,9
24 23 22 21 20 19 18 17
RESET
22pF
3
IC2
PD2 PD1 PD0 PC6 PC5 PC4 PC3 PC2
ATmega8-TQ32 8 7 6 5 4 3 2 1
0.67 0
RESET
1 2 3
J3
1 RH
9 10 11 12 13 14 15 16
47
J11
VCC
CON8
2
HC LED LED 1
PD5 PD6 PD7 PB0 PB1 PB2 PB3 PB4
1
Alat
D7
RESET
11.0592
Tabel 4 Hasil Pengukuran Suhu Error % Pengukuran Kelembaban ke-
220 2 J1 1
4K7
GND
100nF
J14 RH
R18
R1
1 2 3
C1
Programmer
VCC
5 4 3 2 1
J5
J8
Switch
Gambar 5.1 Rangkaian Mikrokontroller Atmega 8 Analisa Data
Berdasarkan data-data dan perhitungan, maka didapati rata- rata error paling besar antara DPM Pembanding dengan Modul adalah 0,8% pada tekanan naik dan 2,2% pada tekanan turun. Selisih pengambilan data menggunakan pembanding DPM mulai dari pengukuran ke-1 sampai ke-3
Spesifikasi modul rangkaian minimum sistem Atmega 8 yang diperlukan adalah: 1. Minimum
sistem
dapat
bekerja
dengan syarat telah terhubung dengan catu daya 5 VDC dan ground
21
D5 4.4V
2. IC Mikrokontroller yang digunakan
lcd_putsf("1.Kalibrasi");
adalah ATmega8 dengan fitur ADC
delay_ms(200);
internal
}
3. Membutuhkan sambungan MISO, MOSI, SCK, dan RESET untuk dapat memprogram ATmega8 4. Menghubungkan
else if (mode==1)
modul Bluetooth
pada PORTD.1
lcd_clear();
5. Menghubungkan PORTB 0,1 dan 2 pada push button 6. Menggunakan input
sensor
sebagai
lcd_gotoxy(2,0); lcd_putsf("Enter Mode :");
PORTC.0 tekanan,
input
PORTC.2
{
sensor
sebagai
sebagai PORTC.1
suhu
input
kelembaban Listing Program Pemilihan Mode :
dan
sensor
lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf("2.Tes Kebocoran"); delay_ms(200); } delay_ms(10); } while (1)
while (PINB.2==1)
if (mode==0)
{
{
if(PINB.1==0)
baca_tekanan();
{
baca_suhu();
if(mode==0){mode=1;} else if
baca_humidity();
(mode==1) {mode=0;}
hasiltekanan=tekanan;
}
hasilsuhu=suhu;
baca_tekanan();
hasilhumidity=humidity;
baca_suhu(); baca_humidity(); if(mode==0) {
22
if (hasilsuhu<15)
lcd_clear();
{
lcd_gotoxy(2,0);
PORTC.5=0;
lcd_putsf("Enter Mode :");
delay_ms(50);
lcd_gotoxy(0,1);
PORTC.5=1;
delay_ms(50);
printf("e%2.1ff",hasilhumidity);
}
delay_ms(400);
else if (hasilsuhu>25)
}
{
}
PORTC.5=0;
else if (mode==1)
delay_ms(50);
{
PORTC.5=1;
baca_tekanan();
delay_ms(50);
tampil_press();
}
delay_ms(1000);
else if (hasilhumidity>85)
if (PINB.0==0)
{
{
PORTC.5=0;
while(1)
delay_ms(50);
{
PORTC.5=1;
tes_k();
delay_ms(50);
baca_tekanan();
}
tampil_press(); } }
else
}
{
}
PORTC.5=1;
Penjelasan Listing Program Pemilihan Mode
}
:
tampil();
Pada saat alat on maka pertama kali akan
}
muncul
tulisan
“Kalibrator
Tensimeter
if (PINB.0==0)
Berbasis PC By:Novella” setelah itu muncul
{
tulisan “Enter mode” dan masuk pada mode lcd_clear();
0 yaitu “1. Kalibrasi” ketika PINB.1==0
lcd_gotoxy(2,0);
maka
lcd_putsf("Sending Data");
terhadap PORTB.1, maka akan masuk mode
lcd_gotoxy(4,1);
1 yakni “2. Tes Kebocoran”. Dan ketika
lcd_putsf("Success!");
PINB.1==0 lagi maka mode menjadi mode 0.
printf("a%3.1fb",hasiltekanan);
Kemudian apabila PINB.2==0 maka akan
printf("c%2.1fd", hasilsuhu);
memasuki mode yang dipilih.
akan
menyambungkan
logika
0
23
Pada saat mode 0 dipilih, maka akan
R10
22K
atau pembacaan kelembaban <20% atau
R7
R17
U3A 4
POT
1
+
dan 1 secara bergantian dimana akan
LM358 2
2.4V
3
R8 20K
U3B 4
-
>85%RH maka PORTC.5 akan berlogika 0
D4
20K
8
22K 56K 7
membuat LED berkedip menandakan suhu
+
ataupun kelembaban tidak sesuai. Pada saat
5
J10 T1 J7 1 2 3
8
VCC
LM358 6
1
1
Apabila pembacaan suhu <15C atau >25C
R6 220
J9 T2
-
membaca tekanan, suhu dan kelembapan.
VCC
MPX
PINB.0 berlogika 0 (ditekan) maka data suhu, kelembaban dan tekanan akan dikirim ke modul bluetooth dan pada LCD akan muncul “Sending Data Succes!” saat data
VCC
4) Ketelitian tekanan dapat diatur dengan multiturn yang terhubung pin AREF 5) Menggunakan
PORTC.0
sebagai
pengambilan data atau input adc
sukses dikirim ke modul bluetooth. Pada saat mode 1 dipilih, maka akan membaca tekanan. Saat PINB.0 berlogika 0 maka timer akan aktif dan menghitung 60 detik. Saat telah 60 detik maka hasil
6) MPX5050GP diberi tekanan yang kemudian diinputkan pada PORTC.0 untuk ditampilkan ke LCD dan data dikirim pada PC.
pengukuran kebocoran tekanan akan muncul
differensial
dan menampilkan alat tersebut laik atau tidak
tegangan pengurang 0,22
laik.
pengukuran pada kaki inverting.
5.1.2 Modul Rangkaian Sensor MPX 5050 GP
amplifier
dengan
volt menurut
Gambar PC1 5.3 Skematik Rangkaian Sensor MPX 5050 GP
rangkaian
Dari
hasil
perbandingan
antara
MPX5050 GP yang diperlukan sebagai
perhitungan
dan
pengukuran
output
berikut :
rangkaian differensial amplifier, terdapat
Spesifikasi
modul
1) Tegangan input MPX5050 GP adalah
disebabkan karena pengaruh toleransi pada
5V dan Ground untuk
LM358 dan nilai resistansi yang pada
mendeteksi tekanan dengan satuan
rangkaian differensial amplifier. Meskipun
kPa.
memakai resistansi yang memiliki toleransi
2) Sensor
MPX5050
GP
3) IC LM358 untuk pengkondisi sinyal analog dari output sensor (terdiri dari rangkaian differential amplifier) 24
selisih tegangan sekitar 0,1 Volt. Hal ini
1% tetap saja resistansi antar resistor tidak persis sama.
Listing Program ADC 0 : void baca_tekanan() {
} Penjelasan Program ADC (0): 1) Buff_tekanan[p]=read_adc(0) adalah
for (p=0;p<50;p++)
pembacaan ADC yang masuk pada pin
{
adc(0) dengan variable buff_tekanan[p]
buff_tekanan[p]=read_adc(0);
2) atekanan=(float)(jumlah/50); adalah
}
jumlah 50 pembacaan data ADC
jumlah=0;
pertama di rata-rata yaitu dengan dibagi
for (p=0;p<50;p++)
50
{
3) btekanan= (float)(atekanan * 4)/1023;
jumlah=jumlah+buff_tekanan[p];
adalah hasil dari rumus ADC yang
}
dikali 4 (sebagai Vref) dan dibagi 1023
atekanan=(float)(jumlah/50);
(menggunakan 10 bit)
btekanan= (float)(atekanan * 4)/1023;
4) ctekanan= (float)(btekanan/ 1.05 );
ctekanan= (float)(btekanan/ 1.062 );
adalah pembagian tegangan oleh
dtekanan = (float )(ctekanan -
penguatan
0.04*4.96)/(0.018*4.96)+(1.25*1*0.018*
5) dtekanan = (float )(ctekanan -
4.96);
0.04*4.96)/(0.018*4.96)+(1.25*1*0.018
tekanan= (float)(dtekanan*7.5+15.85);
*4.96);
}
adalah hasil konversi rumus dengan menggabungkan rumus ADC dan rumus
void tampil_press() {
konversi tekanan sensor (kiloPascal). 6) tekanan= (float)(dtekanan*7.5+15.85);
ftoa(tekanan,1,temp);
adalah mengonversi tekanan dari kPa
lcd_clear();
menjadi mmHg dengan menggunakan
lcd_gotoxy(3,1);
variable konversi
lcd_putsf("P:");
7) ftoa(tekanan,1,temp); adalah merubah
lcd_gotoxy(6,1);
tipe variabel tekanan float menjadi asci
lcd_puts(temp);
untuk ditampilkan pada LCD
lcd_gotoxy(10,1);
Subprogram Mode Kebocoran
lcd_putsf("mmHg"); delay_ms(7);
Berikut merupakan listing program mode kebocoran yang digunakan : 25
void baca_tekanan()
TIMSK=0x04;
{
TCCR1B=0x03;
for (p=0;p<50;p++)
lcd_gotoxy(0,0);
{
lcd_putsf("proses");
buff_tekanan[p]=read_adc(0);
lcd_gotoxy(6,0);
}
lcd_putsf("...");
jumlah=0;
itoa(detik,temp);
for (p=0;p<50;p++)
lcd_gotoxy(14,0);
{
lcd_puts(temp);
jumlah=jumlah+buff_tekanan[p];
delay_ms(500);
}
if(detik==data)
atekanan=(float)(jumlah/50);
{
btekanan= (float)(atekanan * 4)/1023;
while(1)
ctekanan= (float)(btekanan/ 1.05 );
{
dtekanan = (float )(ctekanan -
TCCR1B=0x00;
0.04*4.96)/(0.018*4.96)+(1.25*1*0.018*4.96);
detik=0;
tekanan= (float)(dtekanan*7.5+15.85);
lcd_clear();
}
lcd_gotoxy(0,0);
void tampil_press()
lcd_putsf("Leakage:");
{
if(tekanan>=200)
ftoa(tekanan,1,temp);
{selisih=tekanan-200;}
lcd_clear();
else if (tekanan<200)
lcd_gotoxy(3,1);
{selisih=200-tekanan;}
lcd_putsf("P:");
lcd_gotoxy(8,0);
lcd_gotoxy(6,1);
itoa(selisih,temp);
lcd_puts(temp);
lcd_puts(temp);
lcd_gotoxy(10,1);
lcd_gotoxy(12,0);
lcd_putsf("mmHg");
lcd_putsf("mmHg");
delay_ms(7);
if(selisih>15)
}
{ lcd_gotoxy(3,1); lcd_putsf("TIDAK LAIK");
void tes_k()
}
{
else if (selisih<15)
26
{ lcd_gotoxy(3,1); Spesifikasi modul rangkaian sensor
lcd_putsf("LAIK PAKAI");
suhu yang diperlukan sebagai berikut :
}
1) Tegangan supply sensor LM35 adalah
delay_ms(500);
5V dan ground
} }
2) Sensor LM35 untuk mendeteksi suhu
}
dengan satuan °C. IC LM358 untuk pengkondisi sinyal analog dari output sensor
Penjelasan Program Mode Kebocoran :
(terdiri
differential 1) TIMSK=0x00;
untuk
amplifier)Ketelitian
yang terhubung pin AREF 3) Menggunakan
masih menempatkan tekanan pada 200 mmHg.
rangkaian
tekanan dapat diatur dengan multiturn
mengkondisikan timer stop dalam kondisi awal sebelum di enter ketika
dari
PORTC.1
sebagai
pengambilan data atau input ADC 4) LM35 mendeteksi suhu ruang yang
2) TIMSK=0x04;
TCCR1B=0x04;
kemudian diinputkan pada PORTC.1
mengaktifkan interupsi timer dengan
untuk ditampilkan ke LCD dan data
menggunakan prescaler timer 64.
dikirim pada PC.
3) if
(detik>=data);
TCCR1B=0x00;
5) IC LM358 sebagai pengkondisi sinyal analog dengan tegangan supply +5V
untuk menghentikan timer ketika
dan ground
setelah 60 detik. Untuk mengeksekusi hasil kebocoran.
Menampilkan suhu pada LCD dari sensor 4) if(selisih>15); LAIK");
//
lcd_putsf("TIDAK jika
hasil
eksekusi
kebocoran lebih dari 15 mmHg akan
menggunakan rumus yang terdapat pada datasheet LM35. Berikut rumus konversi suhu:
muncul keterangan TIDAK LAIK.
Setiap kenaikan 1°C = 10mV
5) elseif(selisih>=0&&selisih<=15)lcd_ putsf("LAIK PAKAI"); // jika hasil eksekusi kebocoran antara 0 – 15 mmHg,
maka
akan
terdapat
keterangan LAIK PAKAI. 5.1.3 Rangkaian Sensor Suhu Ruangan
Dari
hasil
perbandingan
antara
perhitungan dan pengukuran , terdapat selisih tegangan maksimal sekitar 0,03 Volt atau eror
sebesar
disebabkan
maksimal karena
1%.
sensor
Hal
ini
memiliki
presentese error maksimal 1°C 27
Perhitungan Amplifier
Output
Differensial
{
Penggunaan rangkaian Differensiaal amplifier
for (p=0;p<50;p++)
digunakan
untuk
melakukan
jumlah=jumlah+buff_suhu[p]; }
penguatan pada sensor dengan mengenolkan
asuhu=(float)(jumlah/50);
tegangan referensi agar terbaca
bsuhu= (float)(asuhu * 3.90625);
lebih
sensitif oleh mikrokontroler karena tegangan
csuhu= (float)(bsuhu/1000);
output LM35 sangat kecil Jadi didapatkan
suhu= (float)(csuhu/0.08)+10; }
rangkaian seperti gambar dibawah ini :
Penjelasan Program ADC (1) :
VCC
1) Buff_suhu[p]=read_adc(1) adalah
R6 220
J9 T2
PC.0 R7 U3A 4
+ 8
3
D4 2.4V
R8 63K
adc(1) dengan variable buff_suhu[p]
U3B 4
-
1
pembacaan ADC yang masuk pada pin
R17 POT
63K
LM358 2
R9 56K 7
+
5
J10 T1 J7 1 2 3
8
VCC
LM358 6
1
56K
1
J17 Ref T
-
1
R10
2) asuhu=(float)(jumlah/50); adalah jumlah
MPX VCC
Gambar 5.6 Skematik Rangkaian Sensor Suhu LM35
50 pembacaan data ADC pertama di rata-rata yaitu dengan dibagi 50 3) bsuhu= (float)(asuhu * 3.90625);
Dari
hasil
perbandingan
antara
perhitungan
dan
pengukuran
output
rangkaian differensial amplifier, terdapat selisih tegangan sekitar 0,03 Volt. Hal ini dapat disebabkan karena beberapa faktor
csuhu= (float)(bsuhu/1000); adalah rumus konversi ADC menjadi tegangan dimana resolusi ADC 3.90625 mV 4) ctekanan= (float)(btekanan/ 0.08 )+10; adalah konversi tegangan menjadi suhu
seperti: pengaruh toleransi pada LM358, nilai resistansi masing-masing resistor maupun akurasi dan eror pada sensor itu sendiri. Listing Program ADC 1 : void baca_suhu() { for (p=0;p<50;p++)
5.1.5 Modul Rangkaian Sensor Kelembaban Ruangan Spesifikasi modul rangkaian H5V6 yang diperlukan sebagai berikut : 1) Tegangan input H5V6 adalah 3,3V dan Ground
{
2) Range 0-100% RH
buff_suhu[p]=read_adc(1);
3) Respon dari sensor <15 s
}
Jadi didapatkan rangkaian seperti
jumlah=0;
gambar dibawah ini :
28
jumlah=jumlah+buff_humidity[p];
VCC
}
R19 220
ahumidity=(float)(jumlah/50); R5 10K
bhumidity= (float)(ahumidity * 3.90625); volt= (float)(bhumidity/1000);
D6
if (volt<=1.55)
3,6V
{
J14 RH
humidity=(float)(volt/0.031); 1 2 3
} else if (volt>1.55&&volt<=2.15)
J11
{
1
humidity=(float)50+((volt-1.55)/0.03);
RH
Gambar 5.8 Skematik Rangkaian Sensor Kelembaban H5V6 Output Sensor H5V6
} else if (volt>2.15&&volt<=2.43) {
Dari
hasil
perbandingan
antara
humidity=(float)70+((volt-2.15)/0.028);
perhitungan dan pengukuran , terdapat selisih
}
tegangan maksimal sekitar 0,16 Volt. Hal ini
else if (volt>2.43&&volt<=3)
disebabkan
{
presentese
karena error
sensor maksimal
memiliki ±4%RH
humidity=(float)80+((volt-2.43)/0.0285);
sedangkan untuk pembandingnya sendiri
}
memilihi presentase eror ±5%RH.
}
Listing Program ADC 2 : void baca_humidity()
Penjelasan Program ADC (2) : 1) Buff_humidity[p]=read_adc(2) adalah
{
pembacaan ADC yang masuk pada pin
for (p=0;p<50;p++)
adc(2) dengan variable buff_humidity[p]
{
2) ahumidity=(float)(jumlah/50); adalah
buff_humidity[p]=read_adc(2);
jumlah 50 pembacaan data ADC
}
pertama di rata-rata yaitu dengan dibagi
jumlah=0;
50
for (p=0;p<50;p++) {
3) bhumidity= (float)(ahumidity * 3.90625);
29
4) volt= (float)(bhumidity/1000); adalah rumus konversi ADC menjadi tegangan dimana resolusi ADC 3.90625 mV 5) if (volt<=1.55) { humidity=(float)(volt/0.031);} adalah rumus konversi menjadi kelembapan dengan syarat 1%RH bernilai 0.031 volt hingga hingga tegangan 1.55 volt (50%RH) 6) else if (volt>1.55&&volt<=2.15) {humidity=(float)50+((volt-1.55)/0.03);} adalah rumus konversi menjadi kelembapan dengan syarat tegangan antara 1.55 – 2.15 volt nilai 1%RH yaitu 0.03 volt. 7) else if (volt>2.15&&volt<=2.43) {humidity=(float)70+((volt2.15)/0.028);} adalah rumus konversi
a. Pembahasan Program procedure TForm1.File21Click(Sender: procedure TObject); TForm1.Button5Click(Sender: TObject); begin begin if (data1 < batas2 ) then begin Comport1.Port:='COM3'; rubah:=strtofloat(Form2.Label34.Caption); rubah1:=strtofloat(Form2.Label35.Caption); end elseComport1.Open; begin rubah:=strtofloat(Form2.Label35.Caption); end; rubah1:=strtofloat(Form2.Label36.Caption); end; suhu:=((data1-rubah)/(rubah1-rubah)*(rubah3rubah2)+rubah2); a:=data1+suhu; rata2:=((strtofloat(Label26.Caption)+strtofloat( Label28.Caption))/2); deviasi:=sqr(a-rata2)+sqr(b-rata2); Label40.Caption:=floattostr((strtofloat(Label34. Caption)+strtofloat(Form2.Label13.Caption))); rata2:=((strtofloat(Label44.Caption)+strtofloat( Label68.Caption)+strtofloat(Label92.Caption))/ 3); Label116.Caption:=floattostr(rata2); procedure TForm1.TekananPacket(Sender: TObject; const Str: String);
menjadi kelembapan dengan syarat tegangan antara 2.15 – 2.43 volt nilai
begin
1%RH yaitu 0.028volt.
if Label34.Caption = '' then begin
8) else if (volt>2.43&&volt<=3) 9) { humidity=(float)80+((volt-
Label34.Caption:=Str; end else if Label35.Caption = '' then begin
2.43)/0.0285);} adalah rumus konversi menjadi kelembapan dengan syarat tegangan antara 2.43 - 3 volt nilai 1%RH yaitu 0.0285 volt.
Label35.Caption:=Str; end; Penjelasan Program Pemilihan
10) Syarat / acuan tegangan tersebut terdapat pada datasheet sensor
5.2 Pembahasan Software PC (Delphi7)
30
Comport: 1. Comport1.Port:='COM3'; pada saat main menu file21 dipilih maka memilih port com 3 ada comport1
2. Comport1.Open; Dan juga jalur pada comport 1 dibuka sehingga data sudah diterima oleh PC
yaitu rumus untuk mencari interpolasi suhu 3. a:=data1+suhu; rumus untuk menghitung koreksi suhu 4. rata2:=((strtofloat(Label26.Caption) +strtofloat(Label28.Caption))/2); rumus untuk menghitung rata-rata suhu 5. deviasi:=sqr(a-rata2)+sqr(b-rata2);
Penjelasan Program Pengambilan Data
rumus untuk menghitung nila stdv
1. if Label34.Caption = '' then begin Label34.Caption:=Str; pada saat kosong maka akan menerima data, begitu sterusnya hingga data penuh
suhu 6. Label40.Caption:=floattostr((strtoflo at(Label34.Caption)+strtofloat(For m2.Label13.Caption))); rumus
Penjelasan Program Analisa Data 1. if (data1 < batas2 ) then begin rubah:=strtofloat(Form2.Label34.Ca
tekanan 7. rata2:=((strtofloat(Label44.Caption)
ption); rubah1:=strtofloat(Form2.Label35.C aption);
untuk menghitung terkoreksi
end
else
begin
rubah:=strtofloat(Form2.Label35.Ca ption);
+strtofloat(Label68.Caption)+strtofl oat(Label92.Caption))/3) b. Pembahasan Program Penjelasan Program Interpolasi
rubah1:=strtofloat(Form2.Label36.C aption); end; Jika data suhu yang diterima kurang dari data suhu yang telah diambil (terkoreksi data1) maka variabel rubah dan rubah1 maka nilainya sama dengan terkoreksi suhu data1 selain itu maka nilainya terkoreksi suhu data2 2. suhu:=((data1-rubah)/(rubah1rubah)*(rubah3-rubah2)+rubah2);
if (titik0 < 50) then begin rubah:=0; rubah1:=50; rubah2:=strtofloat(Label1.Caption); rubah3:=strtofloat(label1.Caption) end else begin rubah := 50; rubah1:=100; rubah2:=strtofloat(label2.Caption); rubah3:=strtofloat(label2.Caption);end; naik1:=((titik0-rubah)/(rubah1rubah)*(rubah3-rubah2)+rubah2); 1. if (titik0 < 50) then begin rubah:=0; rubah1:=50; rubah2:=strtofloat(Label1.Caption); rubah3:=strtofloat(label1.Caption) ; 31
apabila nilai tekanan <50 maka nilai
maksimal 0,16 karena akurasi
rubah 0 dan rubah 1 50 dan rubah 3
sensor 4%.
sama dengan nilai koreksi titik 0
6.1.2. Setelah dilakukan perhitungan dan
2. end else begin rubah := 50;
pengukuran pada rangkaian PSA
rubah1:=100;
tekanan
rubah2:=strtofloat(label2.Caption);
perbedaan tegangan sekitar 0,11
rubah3:=strtofloat(label2.Caption);
volt pada rangkaian differensial
end; selain itu maka nilai rubah 50
ampilifier, hal ini dikarenakan
dan rubah1 100 sedangkan nilai
pengaruh toleransi LM358 dan
rubah3 sama dengan nilai koreksi
nilai
titik 50
digunakan pada rangkaian tidak
3. naik1:=((titik0-rubah)/(rubah1-
dan
resistansi
suhu
terdapat
resistor
yang
persis sama.
rubah)*(rubah3-rubah2)+rubah2);
6.1.3. Setelah
dilakukan
pembuatan
konversi untuk mencari interpolasi
minimum sistem penggunaan pin
data
digital dan pin analog sudah sesuai dengan yang dibutuhkan untuk
KESIMPULAN
display LCD, tombol, inputan Secara menyeluruh penelitian ini dapat menyimpulkan bahwa:
sensor
didapatkan
hampir
perhitungan.
sesuai Untuk
output dengan tekanan
terdapat selisih maksimal 0,03 volt antara
pengukuran
dan
perhitungan, hal ini dikarenakan sensor memiliki presentase error sekitar 1,25%. Untuk suhu selisih antara
perhitungan
dan
pengukuran maksimal 0,02 karena presentase error suhu 0,5°C dan untuk
kelembaban
perhitungan 32
dan
modul
pengiriman
dilakukan
pengujian
bluetooth.
6.1.1. Setelah dilakukan perhitungan dan pengukuran
ADC
dan
selisih
pengukuran
6.1.4. Setelah
modul, modul sensor tekanan dapat menerima tekanan dari 0 – 300 mmHg, pada titik pengukuran 0 - 250
rata-rata error pada
pengukuran naik 0,714%
dan
0,69% pada pengukuran turun. 6.1.5. Setelah
dilakukan
pengujian
modul, modul sensor suhu dapat menerima suhu 10-60°C, dengan rata-rata error 0,92%. 6.1.6. Setelah
dilakukan
pengujian
modul, modul sensor kelembaban dapat menerima kelembaban 20-
85%RH, dengan rata-rata error
dapat
0,35%
penyempurnaan penelitian lebih lanjut.
6.1.7. Setelah
modul
dibandingkan
dengan DPM2 milik kampus, modul yang penulis buat layak digunakan
meskipun
ketidakpastian
nilai tinggi.
Ketidakpastian
modul
disebabkan
tinggi
komponen
ketidakpastian sertifikat standart DPM2
milik
kampus
tinggi.
dipertimbangkan
6.2.1 Meminimalkan persentasi nilai error agar hasil lebih akurat dengan menggunakan
komponen
penggunaan resistor biasa dengan metal film dan menggunakan IC yang lebih berkualitas. 6.2.2 Dikembangkan
ketidakpastian naik dan turun
efisien penggunaannya.
titik
50
ketidakpastian naik ± 0.71 dan turun
±0.84,
pada
titik
100
ketidakpastian naik ± 0.65 dan turun
±0.72,
pada
titik
150
ketidakpastian naik ± 0.79 dan turun
±0.74,
pada
titik
200
Meter
menjadi
Pressure
pada
yang
memiliki toleransi kecil. Misal
Dimana pada titik 0 memiliki
±1.160,
untuk
Digital
sehingga
lebih
6.2.3 Menggunakan pembanding yang standart
yaitu
Digital
Pressure
Meter dengan resolusi dua angka dibelakang koma agar mendapat nilai yang lebih akurat dan juga dapat
meminimalkan
nilai
ketidakpastian.
ketidakpastian naik ± 0.66 dan turun ±0.62 dan pada titik 250
6.2.4 Dikembangkan untuk pengolahan
ketidakpastian naik ± 0.65 dan
data pada PC hingga report dan
turun ±0.64
dilengkapi penyimpanan data serta
Secara umum dapat bahwa modul kalibrator
tensimeter
fasilitas cetak.
dilengkapi
pengukuran suhu dan kelembaban ini dapat digunakan sebagai alat pembanding sphygmomanometer. Dari hasil penelitian, dapat dianalisa kekurangan dari alat yang penulis buat. Berikut ini adalah beberapa saran yang
DAFTAR PUSTAKA Abd.Nasir, Abdul Muhith, 2011. Metodologi Penelitian Kesehatan. Nuha Medika. Yogyakarta Bauer Jason, 2015. AVR and Printf. http://efundies.com/avr-and-printf/ diakses pada Jum’at, 27 Januari 2017, jam 16.46 WIB
33
Chobanian AV, Bakris GL, Black HR et al . 2003. Seventh report of the Joint National Committee on Prevention, Detection, Evaluation, and Treatment of High Blood Pressure http://hyper.ahajournals.org/content/42/6/12 06.long diakses 21 Oktober 2016 Fluke Corporation. DPM2 Plus Universal Pressure Meter, http://www.flukebiomedical.com/biomedic al/usen/pressure-meters/dpm2plusuniversal-pressure-meter.htm?pid=55944 diakses pada Rabu, 09 September 2016, jam 17.03 WIB Freescale Semiconductor Inc. 2007. Datasheet Sensor MPX series, http://www.motorola.com/semiconductors/ diakses pada tanggal 10 september 2016 jam 13.51 WIB KEMENTRIAN KESEHATAN RI, 2015, PERMENKES RI NOMOR 54 Tentang Pengujian dan Kalibrasi Alat kesehatan
Kristioko L Danang,2010, DASAR-DASAR TENTANG KALIBRASI SERTA KETIDAKPASTIAN PENGUKURAN, PT Calibrated, Semarang Muhlisin, Ahmad. 2013. Tekanan Darah . http://mediskus.com/penyakit/tekanandarah.html diakses pada tanggal 9 September 2016 jam 17.29 WIB
INTERNATIONAL ORGANIZATION OF LEGAL METROLOGY RE 16-1 (OIML),2002, Non-invasive mechanical sphygmomanometers, France di akses tanggal 16 November 2016, jam 11.52 WIB Moffat Neil.2002 – 2017. Delphi Basic. http://www.delphibasics.co.uk/index.html diakes pada tanggal 2 Februari 2017 jam 17.54 WIB Sencera Co.,Ltd Datasheet Sensor 808H5V6 diakses pada tanggal 10 september 2016 jam 13.53 WIB Soeprijatno Djoko. 2013. Sphygmomanometer atau tensimeter , http://djokosoeprijanto.blogspot.com/2013/ 04/sphygmomanometer-atautensimeter.html ,diakses pada senin 9 September 2016, jam 17.38 WIB Texas Instrument Inc. 1999. Datasheet LM35 www.ti.com/lit/ds/symlink/lm35.pdf diakses pada tanggal 10 september 2016 jam 13.54 WIB 34
United Nations Development Programme. 2013. Guidance On Maintaining and Calibrating Non-Mercury Clinical Thermometers and Sphygmomanometers. United Kingdom. Wamngco Nicola. 2013. Standart Operating Prosedure Atsana Mercury Sphygmomanometer. University of Malata Faculty of Medicine and Surgery Pharmacy Departement. Msida
BIODATA PENULIS Nama NIM TTL Alamat No Hp Pendidikan
: Novella Lasdrei Anna Leediman : P27838014023 : Surabaya, 18-11-1995 : Jalan Tanjung Karang 1 no 7 Surabaya : 081326905501 : SMAN 3 Suraba
35
