SISTEM INKUBATOR BAYI PORTABLE Deny Abdul ... Basit Jl. Jati Raya RT 004 Rw 006 No.17 Ps.Minggu – Jakarta Selatan (
[email protected]) Jurusan Sistem Komputer, Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi, Universitas Gunadarma ... ABSTRAK Pertumbuhan manusia sekarang ini semakin bertambah dengan pesat. Begitu juga dengan pertumbuhan manusia di wilayah terpencil yang memiliki medan berat untuk mencapai wilayah itu. Hal ini membuat berbagai peralatan medis untuk terus dikembangkan agar efektif dalam penggunaan dan daya gunanya. Inkubator merupakan suatu tempat penghangat yang dapat membantu bayi yang lahir secara prematur untuk bertahan hidup yang dimana dalam inkubator terdapat suhu yang berfungsi untuk menjaga suhu tubuh bayi prematur sehingga bayi prematur terasa hangat. Pengaturan suhu dan kelembaban dilakukan dengan memasang satu buah sensor SHT11, kipas dan hairdryer dengan program bahasa C berbasis mikrokontroler ATMega 8535. Inkubator bayi ini diatur suhu ruangannnya antara 34oC – 38oC, dan kelembaban antara 60% – 80%. Suhu tubuh bayi dijaga agar berada pada suhu 36oC – 37oC. . Kata Kunci: Inkubator, SHT11, Mikrokontroler, Suhu, dan Kelembaban .
PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah Pertumbuhan manusia sekarang ini semakin bertambah dengan pesat. Begitu juga dengan pertumbuhan manusia di wilayah terpencil yang memiliki medan berat untuk mencapai wilayah itu. Hal ini membuat berbagai peralatan medis untuk terus dikembangkan agar efektif dalam penggunaan dan daya gunanya. Karena bidan atau kedokteran juga memerlukan beberapa alat guna mendukung kinerja di wilayah tersebut. Dalam kesempatan ini, penulis membuat sebuah alat yang mendukung kinerja medis di wilayah terpencil yang memiliki medan berat untuk mencapai wilayah itu. Alat tersebut adalah inkubator bayi portable. Inkubator merupakan suatu tempat penghangat yang dapat membantu bayi yang lahir secara prematur untuk bertahan hidup yang dimana dalam inkubator terdapat suhu yang berfungsi untuk menjaga suhu tubuh bayi prematur sehingga bayi prematur terasa hangat.
Pengaturan suhu dan kelembaban dilakukan dengan memasang satu buah sensor SHT11, kipas dan hairdryer dengan program bahasa C berbasis mikrokontroler ATMega 8535. Penggunaan inkubator bayi portable diharapkan dapat membantu para bidan dan kedokteran untuk merawat bayi dalam inkubator tanpa harus ke puskesmas atau rumah sakit terlebih dahulu sehingga layanan kesehatan bayi bisa didapat lebih cepat. Dalam setiap kelahiran, bayi prematur akan disimpan dalam inkubator selama beberapa hari,sehingga suhu tubuh bayi prematur tidak akan mengalami perubahan. Suhu dalam inkubator mempunyai suhu yang baik untuk bayi prematur yang baru lahir. Suhu bayi dalam batas normal diperkirakan sekitar 36oC - 37oC.
Tujuan Penulisan Tujuan yang hendak dicapai adalah merancang sistem kontrol pada inkubator dengan menggunakan program bahasa C berbasis mikrokontroler ATMega 8535. Mengaplikasikan sensor SHT11 sebagai sensor suhu dan kelembaban serta LCD untuk menampilkan besaran suhu dan kelembaban pada inkubator. Penggunaan inkubator bayi portable yang dapat dijinjing sehingga diharapkan dapat membantu kinerja para bidan dan kedokteran. METODE PENELITIAN Dalam rangka memperoleh data yang diperlukan untuk tujuan penulisan ini, penulis berencana menggunakan metode pengumpulan data sebagai berikut: a. Studi pustaka Yaitu suatu metode pengumpulan data dengan menggunakan referensi yang sudah ada yang berkaitan dengan tema penulisan ilmiah seperti buku-buku, artikel, dan tulisan lain yang berkaitan dengan topik yang dibahas. b. Metode observasi (pengamatan) Yaitu suatu metode pengumpulan data melalui pengamatan langsung terhadap sistem yang akan dibahas. Dalam hal ini, penulis melakukan pengamatan langsung dalam perancangan “Inkubator Portable”.
PEMBAHASAN Sensor SHT11
Gambar 1. Diagram blok sensor SHT11 (http://edwin-aw.web.ugm.ac.id)
SHT11 Module merupakan modul sensor suhu dan kelembaban relatif dari Sensirion. Modul ini dapat digunakan sebagai alat pengindra suhu dan kelembaban dalam aplikasi pengendali suhu dan kelembaban ruangan maupun aplikasi pemantau suhu dan kelembaban relatif ruangan. Untuk mengakses sensor SHT11 harus mengikuti instruksi yang ada pada datasheet SHT11. Dalam datasheet telah dijelaskan cara mengakses suhu dan kelembaban. SHT11 mengirim data suhu dan kelembaban secara bergantian ke pemroses (dalam hal ini mikrokontroler AVR). Rumus-rumus yang digunakan untuk menghitung suhu dan kelembaban juga berdasar pada rumus yang tercantum di datasheet. Mikrokontroler AVR Mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc processor) ATmega8535 menggunakan teknologi RISC (Reduce Instruction Set Computing) dimana program berjalan lebih cepat karena hanya membutuhkan satu siklus clock untuk mengeksekusi satu instruksi program. Secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu kelas ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATmega, dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan hampir sama.
Gambar 2. IC ATMega 8535 (http://3.bp.blogspot.com)
Salah satu keluarga mikrokontroler AVR
yaitu AVR ATMEGA8535. AVR
ATMEGA8535 merupakan IC CMOS 8-bit yang memiliki daya rendah dalam pengoperasiannya dan berbasis pada arsitektur RISC AVR.ATMEGA8535 dapat mengeksekusi satu instruksi dalam sebuah siklus clock, dandapat mencapai 1MIPS per Mhz, sehingga para perancang dapat mengoptimalkan penggunaan daya rendah dengan kecepatan yang tinggi. Mikrokontroler ini cukup populer karena dapat mengoptimalkan penggunaan daya rendah dengan kecepatan yang tinggi Hairdryer
Gambar 3. Hairdryer (http://www.tokoelectronic.com/product.php?category=66&product_id=234)
Hairdryer atau pengering rammbut adalah alat yang digunakan untuk meniupkan udara dingin atau udara panas ke rambut yang basah untuk meningkatkan evaporasi partikel air dan mengeringkan rambut. Hairdryer banyak digunakan oleh masyarakat untuk berbagai keperluan yang berhubungan dengan rambut dan keperluan lainnya. Fan atau kipas 12V
Gambar 4. Kipas atau fan 12v (http://fursuit.tanidareal.com)
Fan atau kipas ini memiliki tegangan sebesar 12V. fan atau kipas ini akan menyalurkan panas yang dihasilkan oleh Elctrik heater,sehingga suhu yang dihasilkan dapat menyebar rata didalam tabung. Fan terdiri dari masukkan udara ke dalam inkubator, dan keluaran sebagai pengganti udara yang telah lama.
LCD
Gambar 5. LCD 2 x16 (http://www.e-lab.de )
Kemampuan dari LCD untuk menampilkan tidak hanya angka-angka, tetapi juga huruf-huruf, kata-kata dan semua sarana simbol, lebih bagus dan serbaguna daripada penampil-penampil menggunakan 7-segment LED (Light Emiting Diode) yang sudah umum. Modul LCD mempunyai basic interface yang cukup baik, yang mana sesuai dengan minimum system. Sesuai juga dengan keluarga mikrokontroler yang lain. Bentuk dan ukuran modul-modul berbasis karakter banyak ragamnya, salah satu variasi bentuk dan ukuran yang tersedia dan dipergunakan pada peralatan ini adalah 16x 2 karakter (panjang 16, baris 2, karakter 32) dan 16 pin.
Rangkaian Secara Blok Diagram Diagram blok dibuat untuk memudahkan kita mengerti bagian - bagian dari alat dan memahami sistem kerja program dari rangkaian tersebut. Rangkaian alat inkubator ini terdiri dari beberapa blok yaitu blok rangkaian masukan, blok rangkaian proses, dan blok rangkaian keluaran. Adapun bloknya adalah sebagai berikut :
Gambar 6. Blok Diagram
Blok Rangkaian Masukan
Gambar 7. Port Sensor SHT11
Pada blok masukan terdapat sensor SHT11 yang merupakan inputan bagi alat inkubator. SHT11 adalah sebuah single chip sensor suhu dan kelembaban relatif dengan multi modul sensor yang outputnya telah dikalibrasi secara digital. Dibagian dalamnya terdapat kapasitas polimer sebagai eleman untuk sensor kelembaban relatif dan sebuah bandgap yang digunakan sebagai sensor temperatur. Output kedua sensor digabungkan dan dihubungkan pada ADC 14 bit serta sebuah interface serial pada satu chip yang sama. Sensor ini menghasilkan sinyal keluaran yang baik dengan waktu respon yang cepat. Sensor SHT11 menggunakan komunikasi serial 2-wire dengan mikrokontroler dan sensor ini tidak kompatibel dengan komunikasi serial I2C. Komunikasi serial 2-wire adalah suatu komunikasi serial yang menggunakan dua kabel, kabel yang pertama digunakan sebagai SCK atau sebagai clock serial sedangkan kabel yang kedua digunakan sebagai jalur data masuk atau keluarnya dari mikrokontroler. Untuk mendapatkan data suhu dan kelembaban di dalam ruang inkubator bayi, sensor harus dihubungkan ke mikrokontroler melalui port-port yang terdapat di dalam mikrokontroler yang disesuaikan dengan pin-pin yang terdapat di SHT11 sesuai dengan modul SHT11. Hubungan antara modul SHT11 dengan sistem mikrokontroler ATmega8535 sebagai berikut:
Gambar 8. Hubungan SHT11 dengan sistem ATmega8535
Penjelasan hubungan antara sensor SHT11 dengan sistem ATmega8535:
a. Pin GND yang berada pada ATmega8535 dihubungkan ke pin 4 yang berada di sensor SHT11 yang berarti merupakan tegangan negatif. b. Pin VCC yang berada pada ATmega8535 dihubungkan ke pin 8 yang berada di sensor SHT11 yang berarti merupakan tegangan positif. c. Port A.0 yang berada pada ATmega8535 dihubungkan ke pin 1 yang berada di sensor SHT11 yang berarti merupakan pin untuk membaca data suhu dan kelembaban di ruang inkubator bayi. d. Port A.1 yang berada pada ATmega8535 dihubungkan ke pin 3 yang berada di sensor SHT11 yang berarti pin clock.
Blok Rangkaian Proses
Gambar 9. Port SHT11, LCD, Relay
Pada blok ini, adalah blok mikrokontroller, dimana dilakukan pemrosesan inputan oleh mikrokontroler yaitu IC ATMEGA 8535. Mikrokontroler ini akan mengoperasikan alat inkubator sesuai dengan kaki – kakinya serta sesuai dengan program yang telah ditanam kedalam IC mikrokontroler. Mikrokontroler ini memiliki 4 port yang terdiri dari port A, port B, port C dan port D. Pada rancangan inkubator yang dibuat oleh penulis, penulis hanya menggunakan port A, port B dan port C. Port A pada mikrokontroler berfungsi sebagai output dari sensor SHT11 yaitu berupa data yang digunakan untuk inputan untuk Port B dan Port C. Output dari sensor SHT11 diolah oleh mikrokontroler dengan perhitungan rumus dan kemudian hasilnya ditampilkan pada LCD dan digunakan juga untuk menentukan kapan kipas dan hairdryer akan difungsikan.
Port B pada mikrokontroler berfungsi sebagai inputan untuk relay yang mengendalikan kipas dan hairdryer. Kipas dan hairdryer akan menyala ketika diberi logika 1 oleh mikrokontroler dan akan mati ketika diberi logika 0 oleh mikrokontroler. Sedangkan Port C pada mikrokontroler berfungsi untuk inputan device LCD sebagai penampil output.
Blok Rangkaian Keluaran
Gambar 10. Port LCD, Relay Kipas, dan Relay Hairdryer
Pada blok ini terdapat 3 keluaran/output yaitu LCD, Kipas dan Hairdryer. Output pertama yaitu LCD menampilkan kondisi/status suhu dan kelembaban yang ada didalam inkubator. Output kedua yaitu kipas yang digunakan untuk mengurangi kelembaban didalam inkubator. Dan output ketiga yaitu hairdryer yang memiliki peranan penting mengeluarkan angin panas/hangat untuk menjaga suhu didalam inkubator agar tetap hangat.
LCD (Liquid Crystal Display) LCD ini akan menerima inputan dari IC ATMEGA 8535 dari port C pada mikrontroler. Port PC.0 mikrokontroler terhubung dengan port RS pada LCD. Port PC.1 mikrokontroler terhubung dengan port R/W pada LCD. Port PC.2 mikrokontroler terhubung dengan port EN pada LCD. Port PC.4 mikrokontroler terhubung dengan port D4 pada LCD. Port PC.5 mikrokontroler terhubung dengan port D5 pada LCD. Port PC.6 mikrokontroler terhubung dengan port D6 pada LCD. Port PC.7 mikrokontroler terhubung dengan port D7 pada LCD. Seperti pada gambar program dibawah ini. LCD yang digunakan adalah jenis 16x2. LCD akan menampilkan output berupa katakata yang telah diprogram berupa tampilan status “Suhu : “ pada baris pertama dan status “Lembab : “ pada baris kedua.
Kipas Kipas dikendalikan oleh relay yang mendapat data dari kaki port PB.0 pada mikrokontroler. Kipas digunakan untuk mengurangi kelembaban dalam inkubatur. Mikrokontroller akan mengirim data menuju relay yang dikirim dari port PB.0 pada mikrokontroler menuju port R1 pada relay. Ketika mikrokontroler memberi nilai logika 1 maka kipas menyala. Ketika mikrokontroler memberi nilai 0 maka akan mematikan kipas. Kipas akan menyala saat kelembaban mencapai 80% keatas dan akan mati saat kelembaban inkubator dibawah 60%. Maka kipas berfungsi untuk mengurangi kelembaban didalam inkubator sehingga bayi akan tetap nyaman didalam inkubator ini.
Hairdryer Hairdryer dikendalikan oleh relay yang mendapat data dari kaki port PB.1 pada mikrokontroler. Data dari mikrokontroler yang akan digunakan oleh relay dikirim dari port PB.1 pada mikrokontroler menuju port R2 pada relay. Ketika mikrokontroler memberi nilai logika 1 maka hairdryer menyala. Ketika mikrokontroler memberi nilai 0 maka akan mematikan hairdryer. Hairdryer akan menyala saat suhu inkubator dibawah 34oC dan akan mati saat suhu inkubator diatas 38oC. Hairdryer akan mengeluarkan angin panas, sehingga menjaga suhu inkubator agar tetap hangat oleh angin panas yang dihasilkan oleh hairdryer. Seperti gambar program kipas dan hairdryer dibawah ini. Jadi, hairdryer dan kipas mempunyai peranan penting didalam alat inkubator ini yaitu menjaga suhu inkubator tetap hangat dan mengurangi kelembaban didalam inkubator tersebut.
Hasil Pengamatan Berdasarkan Uji Coba Setelah melakukan perancangan inkubator bayi portabel ini, penulis mencoba untuk membuat tabel hasil pengujian. Berikut ini adalah tabel pengujiannya :
Tabel 1. Uji coba sensor suhu Sensor
Suhu
Sensor suhu Sensor suhu
Output Hairdryer
Kipas
< 34oC
Aktif
-
>38oC
-
-
Sumber : Pengujian penulis
Merupakan data tabel dari uji coba sensor suhu. Sensor membaca suhu dibawah 34oC maka relay akan menyalakan hairdryer hingga suhu inkubator mencapai 38oC. Ketika suhu mencapai 38oC maka relay akan memutus arus sehingga hairdyer akan mati. Hairdryer akan menyala kembali ketika suhu inkubator dibawah 34oC.
Tabel 2. Uji coba sensor kelembaban Sensor
Kelembaban
Sensor
Output Hairdryer
Kipas
< 60%
-
-
> 80%
-
Aktif
kelembaban Sensor kelembaban Sumber : Pengujian penulis
Merupakan data tabel dari uji coba sensor kelembaban. Sensor membaca kelembaban inkubator lebih dari 80%. Kipas akan menyala hingga kelembaban ruangan dibawah 60%. Ketika kelembaban dibawah 60% maka relay akan memutus arus sehingga kipas akan mati. Kipas akan menyala kembali ketika kelembaban inkubator lebih dari 80%.
Tabel 3. Uji keseluruhan Sensor Suhu
Output
Sensor Kelembaban
Hairdryer
Kipas
Aktif
Aktif
Aktif
Aktif
Aktif
Tidak aktif
Aktif
-
Tidak aktif
Aktif
-
Aktif
Tidak aktif
Tidak aktif
-
-
Sumber : Pengujian penulis
Merupakan data tabel dari sebuah uji keseluruhan dari semua tabel. Jika sensor suhu aktif dan sensor kelembaban aktif, maka output menghasilkan hairdryer, dan kipas aktif. Bila salah satu yang aktif seperti sensor suhu maka output menghasilkan hairdryer aktif, sedangkan bila sensor kelembaban aktif, maka output menghasilkan kipas aktif. Dan yang terakhir, bila kedua sensor tidak aktif maka output keduanya tidak aktif.
PENUTUP Kesimpulan Berdasarkan uraian di atas maka dapat diambil kesimpulan bahwa program untuk suhu dideteksi oleh sensor suhu SHT11 dalam hal ini berkisar dari 34oC sampai dengan 38oC. Ketika suhu telah mencapai 38oC hairdryer akan
mati dan kemudian mengkondisikan
kembali suhu dalam ruang inkubator. Dan jika kelembaban mencapai 80% kipas akan menyala dan mengkondisikan kembali kelembaban dalam ruang inkubator. Suhu dan kelembaban pada layar LCD tampak berubah-ubah setiap saat sesuai dengan kondisi dalam media inkubator. Inkubator ini juga memiliki beberapa kekurangan antara lain untuk memfungsikan inkubator ini dibutuhkan daya 220v sehingga diperlukan sumber daya listrik baik dari PLN maupun dari genset.
Saran Dalam melakukan penulisan ini banyak terjadi kendala-kendala baik dalam perancangan maupun dalam pengambilan data. Adapun saran-saran yang dapat dilakukan untuk pengembangan yang lebih baik adalah untuk pembuatan inkubator bayi ini sebaiknya ditentukan terlebih dahulu flowchart dan prinsip kerja sistem seperti port-port mana yang akan difungsikan sebagai input atau output. Sebaik apapun peralatan pengontrolan inkubator, faktor manusia sebagai perawat bayi tetap memegang peranan yang sangat penting. Sensor sensor dari peralatan inkubator tersebut hendaknya mempunyai ketelitian yang tinggi. Apabila inkubator yang digunakan dalam perawatan maka perawat harus selalu mengontrol dan memonitor keadaan bayi dalam inkubator.
DAFTAR PUSTAKA [1]
Anonim, Modul Panduan Praktikum Elektonika Dasar, Lab. Tingkat Dasar Sistem Komputer Universitas Gunadarma, Depok, 2009.
[2]
Anonim, Modul Sistem Tertanam, Lab. Tingkat Menengah Sistem Komputer Universitas Gunadarma, Depok, 2011.
[3]
Barbara Glover, Christine Hodson, Perawatan Bayi Prematur, penerbit: Arcan, Jakarta, 1993.
[4]
Romy Budhi, Widodo, Embedded System Menggunakan Mikrokontroller dan Pemrograman C, Yogyakarta, Andi, 2009.
[5]
Sabarguna, Boy, Sistem Informasi Pemeliharaan Alat Medis Rumah Sakit, Penerbit: Sagung Seto, Jakarta, 2007.
[6]
Sasongko, Bagus Hari, Pemrograman Mikrokontroler dengan Bahasa C, Penerbit Andi, Yogyakarta, 2012.
[7]
URL : http://www.alldatasheet.com , 2009.
[8]
URL : http://www.atmel.com/atmega8535.pdf , 2009.
[9]
URL:
http://www.andywijayagambuta.blogspot.com/2011/03/dioda-diode.html
2011. [10]
URL : http://www.electroniclib.wordpress.com/2010/07/15/sensor sht11/, 2011.
[11]
URL : http://www.innovativeelectronics.com/AN118.pdf , 2011.
,
