SYRINGE PUMP ABSTRAKSI Dalam dunia kedokteran penggunaan infus sudah menjadi hal yang biasa untuk dilakukan. Namun apabila si pasien membutuhkan pengobatan yang ekstra, maka dibutuhkan jenis obat atau cairan obat yang lebih tinggi dosisnya dan terkadang harus dilakukan secara berkelanjutan seperti penggunaan infus.Penulis mencoba membuat suatu Syringe Pump yang mempunyai range berkisar antara 1cc/jam sampai dengan 50 cc/jam, dan memiliki tabung jarum suntik sebesar 50 cc.
BAB I PENDAHULUAN
menjalani perawatan intensif atau yang sedang menjalani operasi. 1.2 UJUAN PENULISAN
1.1 LATAR BELAKANG Telah banyak peralatan kedokteran yang menerapkan rangkaian elektronika untuk operasionalnya, Salah satu peralatan kedokteran yang sistem kerjanya secara elektronik adalah syringe pump. Pesawat syringe pump ini fungsinya untuk memberikan cairan obat pekat ke dalam tubuh pasien dalam jumlah tertentu dan dalam waktu tertentu pula dengan tingkat ketelitian yang tinggi. Pemberian cairan zat makanan atau cairan obat haruslah tepat dan konstan atau dengan kata lain jumlah cairan yang diberikan sesuai dengan yang dibutuhkan oleh pasien, terutama untuk pasien yang dalam keadaan kritis sehingga tidak terjadi ketidaksetimbangan cairan pada tubuh pasien yang dapat membahayakan bagi pasien yang sedang
Dalam perancangan dan penyusunan karya tulis ini perlu adanya suatu pembatasan masalah yang menyangkut pada rangkaian rancang bangun pesawat syringe pump: 1. Membuat alat pemompa dengan rangkaian pengatur kecepatan aliran (ml/hr). 2. Membantu pekerjaan tenaga medis dalam memberikan pelayanan yang optimal kepada pasien. 3. Melakukan pengujian apakah alat yang dibuat telah bekerja dengan baik dan mengetahui keakurasian dari alat yang dibuat.
BAB II TEORI DASAR 2.1 Gerbang NAND Gerbang NAND merupakan gabungan gerbang, yaitu gerbang AND yang digabung dengan gerbang NOT. Kemudian dibaca NOT AND atau disingkat NAND (singkatan dalam bahasa asing). Gerbang NAND adalah kebalikan dari gerbang AND atau keluaran gerbang AND yang dinegasi (dibalik).
Gambar 2.2 NAND Schmitt Trigger
Misal, pada gerbang NAND. Saklar A pada inputan A tidak di tekan maka kaki A Y akan berlogika 0 dan karena salah satu B inputan gerbang NAND berlogika 0 maka Gambar 2.1 Gerbang NAND output pada gerbag NAND tersebut adalah berlogika 1 kemudian output tersebut akan Tabel 2.1 Tabel Kebenaran Gerbang di umpan balik ke input kaki B namun NAND sebelumnya arus akan melakukan pengisian kedalam kapasitor hingga penuh. A B Y A.B pengimputan pada kaki B tersebut tidak 0 0 1 akan merubah kondisi output pada gerbang 0 1 1 NAND tersebut yang tetap bernilai 1. Pada 1 0 1 saat keadaan saklar input A ditekan maka 1 1 0 akan bernilai satu dan kondisi output gerbang NAND akan berubah karena 2.1.1 Gerbang NAND sebagai Astable inputan pada masing masing kaki A dan B Multivibrator ( Schmitt Triger ) menjadi bernilai 1. Nilai output pada Rangkaian Astable Multivibrator dengan gerbang NAND akan bernilai 0 dan gerbang NAND disebut juga dengan kemudian kembali diumpan balikkan ke B Schmitt Triger.
terjadi pegosongan. karena input B menjadi berlogika 0 maka kondisi pada masing masing imputan A dan B menjadi berlogika 1 dan 0.. Jarak waktu antara output gerbang NAND dari berlogika 1 menjadi 0 dan seterusnya adalah tergantung Dari rangkaian RC yang di pasang dengan mentukan salah satu besaran terlebih dahulu. 2.2 Pencacah BCD Naik Turun (Counter) Counter merupakan jenis khusus dari register, yang dirancang guna mencacah/menghitung jumlah pulsa-pulsa clock yang masuk melalui input-input-nya. Counter berguna untuk menghasilkan variabel waktu dalam pengurutan dan pengendalian operasi-operasi pada sistem digital. Dalam perancangan alat Tugas Akhir ini, penulis menggunakan IC 74LS192 sebagai counter. IC 74LS192 merupakan pencacah BCD (binary code decimal) yang dapat dibolak-balik,dan dilengkapi preset dan clear. Pencacah naik adalah rangkaian yang menghitung pulsa masukan mulai dari bilangan yang kecil ke bilangan yang lebih besar, Sedangkan pencacah turun adalah
rangkaian yang menghitung pulsa masukan dari bilangan yang besar ke bilangan yang lebih kecil. Sedangkan pencacah turun adalah rangkaian yang menghitung pulsa masukan dari bilangan yang besar ke bilangan yang lebih kecil.
Gambar 2.4 Konfigurasi penyemat IC 74LS192 BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI Pada bab ini penulis merancang suatu alat pemompa syringe dengan menggunakan pengatur tetesan cairan pekat secara elektronik. Alat pemompa syringe ini terdiri dari sumber tegangan, rangkaian pengatur tetesan, tampilan pengatur tetesan, pengendali frekuensi, pembagi frekuensi, pengendali motor steppe dan motor stepper .
Power Supply : ( +12 V, +5 V )
Tamp ilan Penga tur Tetes an
Rang kaian Penge ndali Freku ensi
Rang kaian Pemb agi Freku ensi
Rangkai an Pengend ali Motor stepper
Mot or Step per
JP 1 B
1 2 3 4
Rang kaian Penga tur Tetes an
Rangkaian pembagi frekuensi disini adalah untuk memecah frekuensi yang bekerja dalam clock per detik, agar mampu bekerja dalam clock per jam dan rangkaian pengendali motor stepper akan menggerakkan motor stepper sehingga Motor stepper akan mendorong alat suntik sesuai dengan jumlah tetesan yang diinginkan. U7C
8
10 9 MC14093BCL 14
14
+5
14
U2 R1
C1
380 S1
100nF
11 14 5 4
U1A
1
JP 5 A
15 1 10 9
MC14093BCL
3 2 1
C2 1uF
8
16
VCC
4 5 3
12 13
CO BRW
A B C D
R2 1,8K
U3
LD CLR UP DWN
3 2
+5 , G N D , +1 2
Limit Switch
8
16
VCC
220 D1 13 12 11 10 9 15 14
a b c d e f g
A B C D GND
GND
R7
R6
BI/RBO RBI LT
7 1 2 6
3 2 6 7
QA QB QC QD
7 6 4 2 1 9 10 5
a b c d e f g DP
SN74LS47N
3 8
A A
SN74HC192N
+5 , G N D , +1 2
JP 7
7
220
7
14
14
3 2 1
B? U4
R3
C3
380 S2
100nF
11 14 5 4
U1C
8
10 9
15 1 10 9
MC14093BCL C4
8
16
VCC
4 5 3
12 13
CO BRW
A B C D
R4 1uF
U5
LD CLR UP DWN
7 1 2 6
3 2 6 7
QA QB QC QD
8
M
16
VCC
220 D2 13 12 11 10 9 15 14
a b c d e f g
A B C D GND
GND
1,8K
R5
BI/RBO RBI LT
7 6 4 2 1 9 10 5
a b c d e f g DP
SN74LS47N
3 8
A A
Motor Step
SN74HC192N R8 7
Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem
5
U7B
220
4
4 3 2 1
6 MC14093BCL
7 JP 2 B U7A
2
5 4 3 2 1
7 3
1 JP 6 A MHDR1X5
MC14093BCL
Q1
Sumber tegangan memberikan tegangan ke seluruh blok rangkaian, dalam blok rangkaian pengatur tetesan menentukan cc/jam yang diinginkan. Pengaturan tetesan yang diinginkan akan Gambar 3.2 Skematik Rangkaian ditampilkan pada blok tampilan sevensegment pengatur tetesan. Rangkaian pengendali frekuensi berfungsi untuk 3.1 Power suplay mengendalikan frekuensi yang keluar dari rangkian osilator Schmitt Trigger agar frekuensi yang keluar sesuai dengan jumlah yang diinginkan oleh rangkaian pengatur tetesan. Gambar 3.3 Diagram Blok Rangkaian Sumber Tegangan Q2
JP1 B
JP2 B
380
100nF
15 14 13
RST CLK CKEN
U6A
1
U7
3
2
MC14093BCL
C6
R11
9 10 12 11 4 13
1nF
1,8K
VR 1
14 15 2 3
9 10 12 11 4 13
5 6
OUT OUT
7
EO
A B C D
8
16
VDD
1
"9"
14 15 2 3
MC14527BCL
16
VDD
5 6
OUT OUT
8
7
EO
A B C D
8
GND
500 K
CLK STB CASC ENIN S CLR
JP 5 A
S?
GND
VCC
CKA CKB
QA QB QC QD
GND
1 2 3
SW-SPDT
16
VCC
VCC
U10
R0(1) R0(2)
SN7493N
Q4
CD4017BMJ
1
"9"
16
10
1 2 3 4 5
Q3
MC14527BCL
U9
2 3
14 1
GND
MOTOR STEPPER JP 6 A
12 3 2 4 7 10 1 5 6 9 11
CO 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
U8
CLK STB CASC ENIN S CLR
16
VDD
+5
+5 , G N D , +1 2
C5
1 2 3 4
1 2 3 4
U?12
R10
5
2 3
12 9 8 11
14 1 10
R0(1) R0(2)
VCC
CKA CKB
QA QB QC QD
GND
5
U11A
2
12 9 8 11
1 4
CLR A B
U11B
QA QB QC QD
3 5 6 7
14 15 12
SN74HC390N
SN7493N
GND
CLR A B
QA QB QC QD
13 11 10 9
SN74HC390N
8
GND
1
IN
8
OUT GND
3
2 LM7805
1
Trafo
C1
IN
OUT GND
5V
3
12 V
Bridge1
2 LM7812
Ground
3.2
3.2
VCC VCC 4 5 3
digital control
Rangkaian Pengatur Tetesan Rangkaian digit control terdiri atas rangkaian multivibrator astable yang menggunakan IC CMOS 4093, rangkaian counter yang menggunakan IC 74LS192, dan rangkaian decoder yang menggunakan IC 7447. Rangkaian digit control ini berfungsi untuk memberikan masukan berupa pulsa naik atau pulsa turun pada 3.4 rangkaian multiplexer, kemudian pulsapulsa tersebut akan ditampilkan di penampil seven- segment dalam bentuk kode desimal.
7 1 2 6 8
U3 BI/RBO VCC RBI LT a A b B c C d D e f GND g SN74LS47N
220 13 12 11 10 9 15 14
D1 a b c d e f g DP
7 6 4 2 1 9 10 5
A A
JP2 B
1 2 3 4
JP1 B
R10
C5
380
100nF
+5 U6A
1
U7 3
9 10 12 11 4 13
2 MC14093BCL R11 1nF 1,8K
JP 1 B VR 1 500K
1 2 3 4
14 15 2 3 8
Res Adj 406K
CLK STB CASC ENIN S CLR
U8 VDD OUT OUT
A B C D GND MC14527BCL
EO "9"
16 5 6 7 1
9 10 12 11 4 13 14 15 2 3 8
CLK STB CASC ENIN S CLR
VDD OUT OUT
A B C D
EO "9"
16 5 6
Output
7 1
GND MC14527BCL
U7C 10
9 MC14071BCL
R1
C1
380 S1
100nF 1
U1A 3
2
R2 1uF 1,8K
JP6
8 R7
7
U2 LD CLR UP DWN A B C D
VCC
16
CO BRW
12 13
QA QB QC QD
3 2 6 7
GND SN74HC192N
220
14 U4 R3
C3
380 S2
100nF 8
11 14 5 4
U1C 10
9
15 1 10 9
MC14093BCL C4 R4 1uF
8
1,8K
LD CLR UP DWN A B C D
VCC CO BRW QA QB QC QD
16
ke rangkaian display
3 2 1
15 1 10 9
MC14093BCL C2
3 2 1
Gambar 3.6 Rangkaian pengendali Frekuensi
+5
11 14 5 4
ke rangkaian display
14
+5, G N D, +1 2 JP5
12 13 3 2 6 7
GND SN74HC192N
R8 5 220
U7B 4
6 4 3 2 1
7
JP 2 B U14A
2
3 1 MC14071BCP
MC14071BCL
3 8
Gambar 3.5 Rangkaian penampil 7’s segment Rangkaian Pengendali Frekuensi
C6
8
R6 16
1 2 3 4
Gambar 3.3 disebut juga sebagai rangkaian bridge power supply atau penyearah jembatan, karena rangkaian tersebut menggunakan 4 dioda yang dibuat menjadi satu paket atau disebut juga dioda Bridge. Rangkaian bridge tersebut berfungsi sebagai penyearah dari masukan tegangan AC pada transformator penurun tegangan
Rangkaian Penampil sevensegment Rangkaian Penampil seven-segment berfungsi untuk menampilkan nilai volume yang diinginkan (dalam cc) dengan tampilan digital. Nilai volume tersebut merupakan pulsa-pulsa yang diberikan oleh rangkaian digit control yang kemudian diubah dari kode biner menjadi kode desimal oleh decoder 74247. Range volume yang ditampilkan adalah antara 0 cc sampai dengan 50 cc.
diberikan ke rangkaian pengendali Gambar 3.4 Rangkaian digit control motor stepper. Hasil Frekuensi dari Rangkaian pengendali frekuensi perhitungan di dapat Fout 16200 Hz, artinya berfungsi untuk mengendalikan frekuensi terjadi getaran sebesar 16200 dalam satu keluaran dari IC 4093 sebagai osilator, detik. Sehingga untuk memperlambat pembagian frekuensi tersebut diambil getaran tersebut dalam tempo 1 jam akan berdasarkan masukan sinyal BCD dari IC dibutuhkan jenis – jenis IC counter khusus 74192 sesuai dengan jumlah cc/jam yang untuk membagi clock tersebut diinginkan agar dapat menjadi masukan register geser untuk menggerakkan motor stepper sehingga menghasilkan jumlah BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA tetesan yang diinginkan. Pada blok rangkaian ini terdiri dari IC 4093 dan IC 4527. 4.1 Pengujian Tampilan Pengatur IC 4527 merupakan IC BCD Rate Tetesan Multiplier, karena masukannya berupa Pada pengujian bagian ini bertujuan frekuensi yang dihasilkan oleh osilator untuk mengetahui apakah rangkaian berupa clock maka dapat diartikan IC 4527 telah bekerja dengan baik, dan sesuai itu sebagai pembagi frekuensi berdasarkan dengan apa yang penulis harapkan. Pada masukan BCD. Keluaran dari IC 4527 saat kita menghidupkan alat ini, berupa frekeunsi yang telah dibagi tampilan pada seven segment itu harus berdasarkan masukan BCD. Frekuensi menunjukkan angka 00. Untuk keluaran akan berubah secara linier apabila pengujiannya pertama kita tekan tombol masukan BCD tersebut diubah secara up dan angka pada tampilan akan bertahap, sedangkan clock yang dihasilkan menunjukan angka dan bertambah terus oleh osilator tetap dan tidak dapat diubah. jika kita menekan tombol up sampai menunjukan angka 50 dengan kenaikan 3.5 Rangkaian Pembagi frekuensi kelipatan 1 dan setelah mencapai angka Rangkaian syringe pump ini 50 kembali ke 00. mempunyai dua jenis pembagi waktu, yaitu pembagi enam dan pembagi sepuluh.
Fungsi
dari masing masing pembagi Lamanya waktu yang dibutuhkan (Det) 3480
Jumlah cc yang diinginkan 10
Jumlah cc yang dihasilkan 10
15
15
20
20
25
25
30
30
58 menit 15 detik
3495
35
35
58 menit 21 detok
3501
40
40
45
45
50
50
Lamanya waktu yang dibutuhkan 58 menit
x
58 menit 6 detik 58 menit 10 detik 58 menit 11 detik
58 menit 31 detik 58 menit 48 detik 59 menit 20 detik
3504,66
penyimpangan terhadap nilai rata-rata:
3486
d1
3480 - 3504,66 =
-24,66
3490
d2
3486 - 3504,66 =
-18,66
3491
d3
3490 - 3504,66 =
-14,66
d4
3491 - 3504,66 =
-13,66
d5
3495 - 3504,66 =
-9,66
d6
3501 - 3504,66 =
-3,66
d7
3511 - 3504,66 =
6,34
3528
d8
3528 - 3504,66 =
23,34
3560
d9
3560 - 3504,66 =
55,34
3511
tersebut adalah untuk memperlambat clock yang akan Tabel 4.3 Pengujian Laju Aliran
Menganalisa Kesalahan meggunakan Deviasi Standar dengan jumlah pengamatan yang terbatas :
Dengan melihat hasil pengujian di atas, dapat kita ketahui nilai rata-rata adalah: x
x1
x2
x3
x 4 ..... n
xn
x n
d12
x = nilai rata-rata x1 , x 2 , x n
= pembacaan yang
dilakukan n
= jumlah Pembacaan
maka: x
3480 3486 3490 3491 3495 3501 3511 3528 3560 9
d 22
d t2
....... d n2 n 1
n 1
maka : 24,662
dimana
det
18,662
14,662
13,662
9,662 9 1
3,66 2
6,342
23,442
55,342
5062 ,63 8 25,15 det
Perhitungan dengan menggunakan deviasi standar memiliki keuntungan karena mempunyai satuan yang sama dengan variable,
sehingga mudah membuatnya untuk membandingkan besaran-besaran. Karena pengambilan data merujuk kepada lamanya aliran syringe pump melakukan pemompaan dalam jumlah cc yang ditentukan maka dapat dibuat suatu persentase kesalahan rata-rata sebagai berikut: 25,15 100 % 0,69 % 3600
