PEMBUATAN TRAKSI BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA8535 DENGAN DUA MODE “LUMBAL DAN LEHER Setyo Dwi Hariyono, sumber, SST, MT,H.ENDANG DIAN SETYONINGSIH,ST,MT) Jurusan Teknik Elektromedik Politeknik Kesehatan Kemenkes Surabaya Jl. Pucang Jajar Timur No. 10 Surabaya ABSTRAK Traksi merupakan alat yang digunakan untuk memberikan terapi khusus kepada pasien yang mengalami gangguan pada otot maupun tulang. Pesawat Traksi berfungsi untuk merelaksasikan otot-otot yang tegang dan memulihkan tulang pada posisi yang semestinya. Cara kerja dari pesawat ini yaitu dengan memanfaatkan gaya putaran motor dilengkapi dengan sensor beban yang menggunakan sensor loadcell yang di atur dan terkontrol secara cerdas oleh Mikrokontroller ATMEGA8535. Untuk menggunakan alat ini langkah pertama yang harus dilakukan adalah menimbang berat badan kemudian memasang sabuk ke pasien lalu pilih mode lumbal atau leher,setting batas atas dan batas bawah kemudian tekan start maka alat akan mulai bekerja sampai batas waktu yang ditentukan. Pembutan modul ini menggunakan system mikrokontroller sebagai pengendali dan sensor load cell sebagai sensor untuk menentukan berat beban. Alat ini juga menggunakan hx711 sebagai PSA yang mengubah tegangan dari sensor load cell menjadi data digital untuk ditampilkan pada lcd.Kesalahan pengukuran disebabkan karena motor pada alat yang sudah tidak mampu lagi untuk menarik beban yang terlalu berat dan sensitivitas sensor load cell yang menurun. Setelah dilakukan pembuatan modul dan pengujian hasil modul dengan diperoleh prosentase error sebesar 0% pada beban 7kg dan 0% pada beban 18k .Sehingga dapat disimpulkan bahwa alat ini dapat digunakan sesuai fungsinya.karena % errornya masih dibawah standar ± 5%. Kata kunci : Traksi, motor DC, sensor Loadcell, IC AT89s51
PENDAHULUAN Latar Belakang Traksi adalah alat yang digunakan untuk memberikan terapi khusus kepada pasien yang mengalami gangguan pada otot maupun tulang dengan memanfaatkan gaya tarik yang dihasilkan oleh tarikan motor. Pesawat Traksi dapat merelaksasikan otototot tegang dan memulihkan tulang pada posisi yang semestinya. Menurut kegunaanya pesawat traksi dibagi menjadi dua jenis yaitu pesawat traksi untuk tulang leher dan lumbal. Prinsip Traksi adalah menarik tahanan yang diaplikasikan pada bagian tubuh, tungkai, pelvis atau tulang belakang dan menarik tahanan yang diaplikasikan pada arah yang berlawanan yang disebut dengan countertrak penempatan alat traksi biasanya ditempatkan pada ruang fisioterapi pada rumah sakit. Sistem musculoskeletal telah menjadi masalah yang banyak dijumpai di pusat pelayanan kesehatan diseluruh dunia.
bahkan WHO telah menetapkan dekade (2000-2010) menjadi dekade tulang dan persendian. Penyebab fraktur pemisahan atau patahnya tulang terbanyak adalah karena kecelakaan lalu lintas. Manusia terdiri dari beberapa organ tubuh yang saling berhubungan antara satu dengan yang lainya sehingga apabila salah satu diantaranya mengalami disfungsi maka anggota tubuh secara keseluruhan akan mengalami penurunan kinerja fungsi organnya Alat traksi sebelumnya pernah dibuat oleh Heady Nuke Wadiyanti dan Ilma Risky Farikha dengan judul Pembuatan Traksi Berbasis Mikrokontroller AT89S51 Dengan Dua Mode “lumbal dan Leher”. Mengingat mikrokontroller AT89S51 sudah mulai langka dipasaran dan alat ini juga sudah tidak berfungsi lagi maka penulis ingin memperbaiki dan mengganti sistem dengan ic mikrokontroller ATMEGA 8535. Menyadari pentingnya fungsi otot dalam melakukan aktifitas hidup sehari-hari, maka penulis ingin membuat pesawat traksi
1
yang dapat memberikan terapi kepada seseorang yang mengalami dislokasi fungsi jaringan otot pada organ tubuhnya. Diharapkan dengan gaya tarik yang dihasilkan oleh pesawat ini otot-otot yang dalam keadaan tegang dapat direlaksasikan sehingga dapat berfungsi sebagaimana fungsinya. Berdasarkan alasan tersebut penulis ingin membuat “ALAT TRAKSI BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA8535 DENGAN DUA MODE
masalah yaitu : 1. Traksi leher menentukan berat beban antara (7kg-8kg) Traksi lumbal 2. menetukan berat beban antara (17kg-18kg)
TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian traksi Traksi merupakan alat yang digunakan untuk memberikan terapi khusus kepada pasien yang mengalami gangguan pada otot maupun tulang dengan memanfaatkan gaya tarik yang dihasilkan oleh tarikan motor DC. Pesawat Traksi dapat merelaksasikan otot-otot tegang dan memulihkan tulang pada posisi yang semestinya. Menurut kegunaanya pesawat traksi dibagi menjadi dua jenis yaitu : Pesawat Traksi Untuk Tulang Leher 1.
2. 1.1 Rumusan masalah Dapatkah dibuat alat traksi berbasis Mikrokontroller ATMEGA8535 dengan dua mode “lumbal dan leher”. 1.2 Tujuan penelitian 1.2.1 Tujuan umum Dikembangkanya alat traksi dengan dua mode berbasis mikrokontroller ATMEGA8535 1.2.2 Tujuan kusus 1.2.2.1 Membuat rangkaian pengaturan tekanan berat beban. 1.2.2.2 Membuat tampilan berat beban atas dan berat beban batas bawah pada LCD. 1.2.2.3 Membuat software tampilan berat beban batas atas dan berat beban batas bawah 1.3 Manfaat penelitian 1.3.1 Manfaat praktis Rancangan ini berguna untuk memudahkan operator dalam melakukan perawatan penyembuhan fraktur pada pasien 1.3.2 Manfaat teoritis Menambah pengetahuan tentang alat yang digunakan untuk menangani fraktur dislokasi (tidsk pada tempatnya) atau spasme otot dalam usaha untuk memperbaiki deformitas dan mempercepat penyembuhan
3. 4. 5.
Suatu teknik terapi dengan menggunakan mesin mekanis berupa tarikan/peregangan pada daerah cervical (leher) Orang dewasa yang membutuhkan traksi >5kg Membantu merelaksasi otot-otot daerah leher dan pundak Membantu mengurangi penekanan atau iritasi akar syaraf Fraktur membutuhka traksi jangka panjang
Pesawat Traksi Untuk Tulang lumbal 1.
2. 3. 4.
Suatu teknik terapi dengan menggunakan mesin mekanis barupa tarikan/peregangan pada pinggang Membantu merelaksasikan otot-otot daerah pinggang Orang yang membutuhkan traksi >15kg Membantu mengurangi penekanan/iritasi akar syaraf
2.2 Motor DC Motor DC adalah jenis motor listrik yang bekerja menggunakan sumber tegangan DC. Motor DC atau motor arus searah sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung dan tidak langsung/direct-unidirectional. Motor DC digunakan pada penggunaan khusus dimana diperlukan penyalaan torque yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan yang luas.
2
Jika hal ini terjadi, arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub utara dan selatan kumparan motor DC.
METODOLOGI
Gambar 3.1 Blok Diagram Keseluruhan Gambar 2.1 rohimston.blogspot.com/2010/07/motor-dc.html
2.3 Komponen Utama Motor DC Gambar diatas memperlihatkan sebuah motor DC yang memiliki tiga komponen utama : 1. Kutub medan magnet Secara sederhada digambarkan bahwa interaksi dua kutub magnet akan menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor DC memiliki kutub medan yang stasioner dan kumparan motor DC yang menggerakan bearing pada ruang diantara kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan: kutub utara dan kutub selatan. Garis magnetik energi membesar melintasi bukaan diantara kutub-kutub dari utara ke selatan. Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet. Elektromagnet menerima listrik dari sumber daya dari luar sebagai penyedia struktur medan. 2. Kumparan motor DC Bila arus masuk menuju kumparan motor DC, maka arus ini akan menjadi elektromagnet. kumparan motor DC yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, kumparan motor DC berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi.
Pada saat power di ON maka supply mendapat tegangan dari PLN lalu seluruh driver rangkaian akan mendapatkan supply tegangan dan dapat bekerja.Kemudian setting berat badan yang didapat dari berat badan pasien untuk menentukan berat beban batas atas dan berat beban batas bawah..Kemudian data tersebut akan disimpan pada mikrokontroller yang akan ditampilkan pada display LCD. Kemudian tekan start proses terapi akan berlangsung,maka driver motor akan bekerja dan motor DC menarik beban sampai batas waktu proses terapi selesai.Setelah motor DC menarik beban maka sensor load cell akan mendeteksi berat beban kemudian akan dikuatkan oleh PSA maka ADC akan mengubah menjadi tegangan digital agar dapat ditampilkan pada display LCD Mikrokontroller sebagai central akan membaca data dari ADC untuk dibandingkan dengan setting berat beban,yang akan ditampilkan pada display LCD,begitu pula dengan interupsi pada motor sebagai penghasil gaya akan melakukan aktivitas sesuai isyarat mikro.Mikro juga akan terus-menerus memberikan interupsi kepada perangkat keras sesuai dengan data software yang ada didalamnya maka proses terapi akan berhenti
3
3.2
Diagram Alir Alat
Cara Kerja Diagram Alir 1. 2. 3. 4.
5.
6.
7.
3.2
Begin = untuk mulai program Setting beban batas atas = menentukan batas atas berat beban Setting beban batas bawah = menentukan batas bawah berat beban Start = melkasanakan interupsi/proses terapi dimulai Motor berputar/menarik = motor akan berputar Deteksi sensor batas atas = untuk menentukan beban batas bawah pada waktu motor berputar (mengulur).Pada motor akan mengulur apabiladeteksi sensor batas bawah beban telah tercapai,apabila ya motor akan berenti bekerja dan proses terapi telah selesai.Dan apabila tidak maka akan kembali ke motor 2. Deteksi sensor batas bawah = unrtuk menentukan batas bawah pada waktu motor berputar (mengalir).Pada waktu motor akan mengulurapabila deteksi sensor batas bawah beban telah tercapai,apabila ya maka motor akan berhenti bekerja dan proses terapi telah selesai dan apabila tidak maka akan kembali kemotor 2 End = proses selesai
Diagram Mekanis
o
Gambar 3.3
D o w Diagram Mekanis n
4
3.4 Pembahasan Rangkaian 5.1.1 Driver Motor
3.3 HASIL PENGUKURAN DAN ANALISA Pengujian dan pengukuran modul Setelah pembuatan modul maka perlu diadakan pengujian dan pengukuran, untuk itu penulis melakukan pendataan melalui proses pengukuran dan pengujian adalah untuk mengetahui ketepatan dari pembuatan modul dan memastikan apakah masing – masing komponen dari rangkaian modul yang dimaksud sudah bekerja
Display
Lumbal
Data
Rata-
(kg)
Hx711
18
8730
17
8701
17
17
17
17
17
17
8
8455
8
8
8
8
8
8
7
8439
7
7
7
7
7
7
3
8338
3
3
3
3
3
3
yang
telah
1
2
3
4
5
18
18
18
18
18
rata
18 Gambar5.1 Rangkaian Driver Motor
PEMBAHASAN sesuai dengan rencanakan
fungsinya
seperti
di
5
dibawah standar ± 5%.
5.2 Modul Rangkaian Atmega 8535
Saran R3
J2 CON16
POT
0 C3
0
Pemprograman 22 pf C2
SW2 1
Y1 12 M
PB0 SW3 2 PB1 SW4
22 pf
GND 11 12 13 PD0 14 PD1 15 PD2 16 PD3 17 PD4 18 PD5 19 PD6 20
CON2
0 0
PC4 PC5 PC6 PC7
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
J4
R1 VCC C1 10uf
0
30 GND AVCC 29 PC7 XTAL2 PC7(TOSC2) 28 PC6 XTAL1 PC6(TOSC2) 27 PC5 PD0(RXD) PC5 26 PC4 PD1(TXD) PC4 25 PC3 PD2(INT0) PC3 24 PC2 PD3(INT1) PC2 23 PC1 PD4(OC1B) PC1(SDA) 22 PC0 PD5(OC1A) PCO(SCL) 21 PD7 PD6(ICP) PD7(OC2)
1.
Pengukuran range berat beban ditambah menjadi diatas 18kg,
2.
Display untuk kecepatan tarikan motor yang sebelumnya tidak ditampilkan, sebaliknya ditampilkan dengan diberi pilihan indikator high,low dan medium.
3.
Motor dc diganti dengan yang lebih kuat karena motor yg sebelumnya hanya mampu menarik beban kurang dari 18 kg
D9
0 DIODE
POT 20K
0
J3 SUPPLY 1 2
GND RESET SCK MISO MOSI
40 39 38 37 36 35 34 33 32 31
HI
5 4 3 2 1
PB0(XCK/T0) PA0 (ADC0) PB1(T1) PA1 (ADC1) PB2(INT2/AIN0) PA2 (ADC2) PB3(OC0/AIN1) PA3 (ADC3) PB4(SS) PA4 (ADC4) PB5(M0SI) PA5 (ADC5) PB6(MIS0) PA6 (ADC6) PB7(SCK) PA7(ADC7) RST AREF VCC AGND
Untuk memperbaiki kendala sistem dan mengembangkan alat yang telah dibuat maka ada beberapa hal yang perlu ditambahkan:
HI
J1
C4 10 uf
HI
SW1 Reset
1 2 3 4 5 MOSI 6 MISO 7 SCK 8 RESET 9 10 HI
1 2 3 4 5 6 7 8
U2 PB0 PB1 PB2
VSS VCC VEE RS R/W Enable DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 BPL GND
HI
R2 10K
LCD KARAKTER
J5 PORT ADC
PC0 PC1 PC2
0
1 2
HI
HI
0
3 PB2
ATMEGA8535
0
J6
0
PORT D
PD0 PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 PD6 PD7
1 2 3 4 5 6 7 8
DAFTAR PUSTAKA 1.
Kesimpulan Setelah melakukan proses pembuatan dan studi literatur perencanaan, percobaan, pengujian alat dan pendataan, penulis dapat menyimpulkan sebagai berikut : 1.
Setelah dilakukan pembuatan dan pengujian modul, pembuatan traksi ini dapat digunakan untuk mengembalikan tulang yang tidak pada tempatnya, sehingga tulang yang dislokasi dapat berfungsi kembali.
2.
Setelah dilakukan pembuatan rangkaian ADC dapat berfungsi sesuai dengan yang fungsinya untuk pengambilan data ADC.
3.
Saat dilakukan pengujian untuk menarik berat beban, pada tampilan lcd keluar angka hasil pengukuran, sehingga display lcd dapat menampilkan berat beban yang diukur.
4.
Setelah dicoba software dapat berfungsi sesuai dengan program untuk mendeteksi berat beban. Dan menentukkan berat beban batas atas dan berat beban batas bawah
2. 3. 4.
Yuda. 2009. Traksi Dalam Orthopedic, Diakses tanggal 19 April 2010 dari http://presentasionTranscript.Scribd.co m/docMohammad Sutikno.2006. Pesawat Traksi Dengan Sistem Mikrokontroller AT 89S51 ( Timer ).Teknik Elektromedik.Surabaya Spesifikasi Alat Traksi Unit Di Instalasi Rehab Medik RSU HAJI SURABAYA. http://loadcellteori.wordpress.com/.diakses tanggal 4 april 2012 pukul 13.30wib Eko Dedi.2007.Traction Unit Dengan Metode Steping Gaya Berbasis Mikrokontroller AT89S51.Teknik Elektromedik.Surabaya.
Setelah dilakukan pembuatan modul dan pengujian hasil modul dengan diperoleh rata – rata error sebesar 0 % sehingga dapat disimpulkan bahwa alat ini dapat digunakan sesuai fungsinya.karena % errornya masih
6
