PERANCANGANPENGENDALISUHUSECARAFAULTTOLERANCEPADA INKUBATORBAYIBERBASISMIKROKONTROLER

SECARA FAULT TOLERANCE

PADA INKUBATOR BAYI BERBASIS MIKROKONTROLER

PRIMA ANDIKA

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar SARJANA TEKNIK

Pada

Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Lampung

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2013

PERANCANGAN PENGENDALI SUHU SECARA FAULT TOLERANCE PADA INKUBATOR BAYI BERBASIS MIKROKONTROLER

Oleh

PRIMA ANDIKA

Bayi yang baru lahir, baik bayi yang lahir dengan berat lahir rendah (BBLR) ataupun bayi yang lahir normal belum mampu mempertahankan suhu badannya. Salah satu prosedur standar pasca neonatal adalah semua bayi yang baru lahir harus dimasukkan ke dalam inkubator, jangka waktu yang dibutuhkan tergantung dari tingkat kesehatan, daya tahan dan sistem organ bayi itu sendiri. Rata-rata suhu dalam inkubator bayi adalah hampir sama dengan suhu kandungan (28oC _– 38oC).

Penentuan set point suhu berdasarkan pada berat badan dan umur bayi, suhu yang direkomendasikan antara 32oC - 36oC. Pemanas yang digunakan berupa tiga buah lampu pijar yaitu 100 watt, 60 watt, 60 watt, dua buah sebagai pemanas utama dan satu pemanas pengganti (backup). Waktu yang dibutuhkan dalam proses pemanasan suhu di dalam inkubator bayi mulai dari suhu ruang di dalam inkubator bayi hingga mencapai suhu set point 32oC sebesar 8.25 menit, sedangkan untuk kenaikan suhu pada masing-masing set point yang berbeda-beda hingga mencapai suhu stabil yaitu rata-rata 1oC/4 menit. Kestabilan suhu inkubator bayi ini dapat dipertahankan dengan baik selama 5 jam dengan masing-masing set point suhu inkubator bayi selama satu jam tanpa melebihi batas ralat yaitu ± 1°C dari suhu setelan yang dikehendaki.

Fault tolerance pada inkubator bayi ini berfungsi untuk melanjutkan kerja dari pemanas yang tidak berfungsi, dimana sistem bekerja pada kondisi disaat pemanas mati yaitu dengan ditandai waktu yang dibutuhkan melebihi batas waktu pada kondisi normal, serta ditambahkan suplai cadangan untuk kondisi saat suplai utama padam.

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR GAMBAR ... v

DAFTAR TABEL ... vi

I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang ... 1

B. TujuanPenelitian. ... 4

C. ManfaatPenelitian ... 4

D. RumusanMasalah ... 4

E. BatasanMasalah... 5

F. Hipotesis ... 5

G. SistematikaPenulisan ... 6

II. TINJAUAN PUSTAKA A. InkubatorBayi ... 7

B. Fault Tolerance ... 9

C. PerangkatKeras ... 13

1. Sensor Suhu LM35 ... 13

2. Mikrokontroler ATMega16 ... 15

a.Spesifikasi Mikrokontroler ATmega16 ... 18

b. Konfigurasi Pin ATmega16 ... 19

c. Peta Memori ATmega16 ... 20

d. Perangkat Lunak ... 22

3. LCD (Liquid Crystal Display) ... 22

4. Relay ... 23

5. Pemanas(Heater) ... 24

III. METODE PENELITIAN A. Waktu dan Tempat ... 27

B. Alat danBahan ... 27

C. Spesifikasi Rancangan Alat... 28

D. Prosedur Kerja ... 29

1. Penentuan Spesifikasi Rancangan ... 30

2. Perancangan Perangkat Keras (Hardware) ... 34

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Perangkat Keras ... 41

1. Pengendali Utama ... 41

2. Sensor Suhu LM35 ... 42

3. Liquid Crystal Display(LCD) ... 44

4. Driver Pemanas dan Fan ... 45

5. Power Suply ... 48

6. Keypad ... 49

B. Perangkat Lunak... 50

C. Pengujian Alat ... 56

1. Prosedur Penggunaan Alat ... 56

2. Data Pengamatan ... 59

3. Pengujian Fault Tolerance ... 67

V. SIMPULAN DAN SARAN A. Simpulan ... 69

B. Saran ... 70 DAFTAR PUSTAKA

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Sistem kendali secara otomatis di bidang ilmu pengetahuan dan teknologi belakangan ini berkembang dengan pesat. Dengan adanya kemajuan di bidang ilmu pengetahuan dan teknologi menghasilkan inovasi baru yang berkembang menuju lebih baik, dan salah satunya dalam bidang kesehatan yaitu dengan dibuatnya inkubator bayi yang berfungsi menjaga temperatur bayi agar tetap hangat.

Bayi yang baru lahir, baik bayi yang lahir dengan berat lahir rendah (BBLR) ataupun bayi yang lahir normal belum mampu mempertahankan suhu badannya, dan membutuhkan waktu untuk beradaptasi dengan dunia luar[1]. Salah satu prosedur standar pasca neonatal adalah semua bayi baru lahir harus dimasukkan ke dalam inkubator, jangka waktu yang dibutuhkan tergantung dari tingkat kesehatan, daya tahan dan sistem organ bayi itu sendiri.

Bayi prematur adalah bayi yang lahir dalam kondisi yang tidak normal, dengan disebabkan karena umur kandungan yang belum mencapai masa kelahiran atau berat badan saat kelahiran di bawah rata-rata bayi normal. Pada proses kelahiran prematur, temperatur kulit bayi dan suhu badan cenderung mengalami penurunan, yang disebabkan hilangnya panas karena permukaan yang berhubungan langsung

dengan bayi lebih dingin, hilangnya panas di udara karena pergerakan bayi, hilangnya panas ke obyek yang lebih dingin yang bukan kontak langsung dengan bayi, dan hilangnya panas dari permukaan kulit dan paru-paru sehingga diperlukan proses adaptasi lingkungan di luar rahim dalam kondisi yang terkontrol. Bayi prematur harus dirawat secara intensif dalam sebuah inkubator bayi. Prinsip dasar dari inkubator bayi adalah sebagai alat yang berfungsi untuk memberikan suhu tertentu kepada bayi yang baru lahir (terutama bayi prematur dan bayi normal yang memiliki berat badan kurang dari standar). Bayi dalam kondisi tersebut masih memerlukan suhu yang rata-rata sama dengan suhu kandungan ibu mereka karena bayi prematur tidak bisa beradaptasi dengan suhu di lingkungan sekitar yang relatif lebih rendah. Di dalam inkubator, bayi akan memperoleh lingkungan dengan suhu sama dengan lingkungan di dalam kandungan ibunya yaitu sekitar 28°C – 38°C.

Saat ini masih terdapat klinik-klinik persalinan atau puskesmas yang masih menggunakan inkubator bayi dengan sistem konvensional dan masih kurangnya jumlah kepemilikan inkubator. Hal ini disebabkan harga inkubator yang berteknologi tinggi belum terjangkau dan masalah pendistribusian ke daerah-daerah terpencil di Indonesia menyebabkan turunnya kualitas pelayanan dalam perawatan bayi baru lahir.

Tabel 1. Daftar Judul Penelitian

Judul Penelitian Tahun

Rancang Bangun Kendali Intensitas Cahaya Ruang Inkubator Menggunakan

Metode PID Berbasis Mikrokontroler AT89C52 2007

Peracangan dan Pembuatan Pengaturan Suhu Inkubator Bayi Berbasis

Mikrokontroler AT89S51 2010

Inkubator Bayi Berbasis Mikrokontroler Dilengkapi Sistem Telemetri Melalui

3

Penelitian mengenai pengendalian suhu pada inkubator bayi sudah banyak dilakukan seperti pada tabel di atas, namun dari beberapa penelitian tersebut hanya mengendalikan suhu agar sesuai dengan set point dan tidak memperhatikan faktor kegagalan kerja dari sistem yang ada atau kerusakan dari komponen pengendali tersebut. Oleh karena itu perlu direalisasikan adanya inkubator bayi yang mampu bekerja secara otomatis dengan pengendalian suhu secara fault tolerance dan harga terjangkau (tanpa mengurangi aspek tepat guna) dengan mengadaptasi beberapa keunggulan teknologi dari inkubator buatan luar negeri, dengan harapan inkubator tersebut dapat digunakan untuk semua kalangan.

Fault tolerance adalah suatu sistem yang dapat melanjutkan tugasnya dengan benar meskipun terjadi kegagalan perangkat keras (hardware failure) dan kesalahan perangkat lunak (software error). Fault tolerance dapat dicapai dengan banyak teknik, salah satunya adalah mendeteksi dan melokasikan fault yang terjadi dan rekonfigurasi sistem untuk mengganti komponen yang rusak. Rekonfigurasi adalah proses penghilangan bagian sistem yang rusak dan memperbaiki sistem pada kondisi atau keadaan operasional. Salah satu proses yang diperhatikan dalam rekonfigurasi adalah Fault recovery. Fault recovery

adalah proses dari penetapan operasional atau perolehan kembali status operasional lewat rekonfigurasi jika sekiranya ada fault.

Berdasarkan permasalahan di atas, penulis dalam tugas akhir ini akan merancang dan membuat piranti pengendali suhu secara fault tolerance pada inkubator bayi berbasis Mikrokontroler.

B. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Dapat mendesain dan membuat sebuah inkubator bayi kontrol otomatis dengan pengaturan suhu secara fault tolerance.

2. Memperbarui sistem pengaturan suhu konvensional dengan penambahan sistem secara fault tolerance.

C. Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penelitian ini adalah:

1. Penggunaan sistem fault tolerance dapat dijadikan salah satu teknik untuk mendapatkan sistem pengendalian yang mampu bekerja meskipun terdapat kegagalan.

2. Dengan adanya perancangan ini diharapkan dapat memberikan masukan mengenai desain inkubator bayi dengan pengaturan suhu secara fault tolerance.

D. Rumusan Masalah

Masalah yang akan dihadapi dalam perancangan ini antara lain:

1. Bagaimana jika pemanas terjadi kerusakan atau kegagalan kerja. 2. Bagaimana jika kondisi suplai listrik utama mati.

3. Pengendali suhu yang digunakan.

E. Batasan Masalah

Pembatasan masalah dalam penelitian ini adalah:

1. Pembacaan suhu menggunakan sensor LM35 dan pemanas menggunakan lampu pijar.

5

2. Suhu ruang inkubator bayi antara 28 – 38oC.

3. Ukuran inkubator bayi yang digunakan dengan ukuran dan bentuk modifikasi.

F. Hipotesis

Sesuai dengan prinsip dasar dari inkubator bayi adalah sebagai alat yang berfungsi untuk memberikan suhu tertentu kepada bayi yang baru lahir (terutama bayi prematurdan bayi normal yang memiliki berat badan kurang dari standar) dengan menjaga suhu tubuh bayi tetap hangat, maka inkubator bayi ini diharapkan:

1. Dapat melanjutkan kerja meskipun terjadi kegagalan kerja dari pemanas, yaitru ditandai dengan berfungsinya pemanas cadangan.

2. Mampu mempertahankan suhu di dalam ruangan inkubator bayi tetap stabil dengan range antara 28 – 38 oC.

G. Sistematika Penulisan

Adapun sistematika penulisan dalam penyusunan skripsi ini adalah sebagai berikut:

BAB I: PENDAHULUAN

Bab ini berisi latar belakang, tujuan penelitian, manfaat penelitian, rumusan masalah, batasan masalah, hipotesis dan sistematika penulisan.

BAB II: TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini berisi tentang teori-teori yang menjelaskan tentang Inkubator bayi, Mikrokontroler dan peralatan yang digunakan dalam pembuatan tugas akhir.

BAB III: METODOLOGI PENELITIAN

Memuat langkah-langkah yang dilakukan pada penelitian, diantaranya waktu dan tempat penelitian, alat dan bahan, komponen dan perangkat penelitian, prosedur kerja, perancangan, dan pengujian sistem.

BAB IV: HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada bab ini berisi tentang analisa dan pengolahan dari data yang didapatkan saat melakukan pengujian.

BAB V: SIMPULAN DAN SARAN

Pada bab ini berisi tentang rangkuman hasil penelitian yang telah diuraikan dalam bab sebelumnya serta saran-saran terkait hasil penelitian yang diperoleh.

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Inkubator Bayi

Inkubatorbayi adalah sebuah ruang kotak atau bok yang tertutup dengan suhu yang selalu dijaga agar tidak melebihi batas. Rata-rata suhu dalam inkubatorbayi adalah hampir sama dengan suhu kandungan ibu (28 – 38oC) karena bayi yang baru lahir masih belum siap beradaptasi dengan suhu lingkungan luar. Inkubator bayi berfungsi menjaga temperatur bayi supaya tetap stabil (36,5 – 37,5oC)[1].Inkubatorbayi diciptakan karena banyak proses persalinan bayi yang belum siap beradaptasi dengan suhu sekitar yang lebih rendah dari pada suhu kandungan ibu. Terutama untuk bayi yang dilahirkan dalam keadaan prematuryaitu bayi yang lahir kurang bulan menurut masa gestasinya (usia kehamilan).

Seperti bayi normal, bayi prematur juga memperoleh kekebalan tubuh dari ibunya. Tapi, pada bayi prematur kekebalan yang didapat lebih sedikit daripada bayi normal, karena sebelum daya tahan itu terbentuk cukup, ia sudah harus dilahirkan. Inilah yang menyebabkan bayi prematur sangat rentan terhadap penyakit infeksi. Di rumah sakit, bayi yang lahir prematur akan diletakkan dalam alat khusus, yaitu inkubator. Inkubator merupakan alat yang dilengkapi dengan pengatur suhu dan kelembaban udara agar bayi selalu hangat.Bila bayi prematur lahir dengan berat

badan <1500 gram, maka suhu dalam inkubator harus berkisar antara 35oC.Apabila berat badannya antara 1500 - 2000 gram, suhu inkubator harus sekitar 34oC.Dan apabila berat badannya antara 2100 - 2500 gram, suhu inkubator harus sekitar 33oC.Suhu inkubator akan diturunkan secara bertahap setiap 10-14 hari sebanyak 1oC, sehingga akhirnya bayi bisa menyesuaikan diri dengan lingkungan luarnya[4].

Selain berfungsi sebagai penghangat, inkubator juga berfungsi melindungi bayi dari bahaya infeksi. Di tempat ini, tersedia juga alat penyinaran sinar biru bagi bayi prematur yang mengalami peningkatan kadar bilirubin dalam darahnya (bayi kuning/jaundice) sebagai akibat hati bayi yang belum bekerja sempurna.Biasanya, bayi dalam inkubator akan dibiarkan telanjang untuk mempermudah pemantauan, yang bisa dilihat dari gerak pernafasan serta warna kulit. Dengan demikian, bila ada kelainan bisa segera diketahui.

Range pengaturan suhu pada Inkubator bayiyaitu berkisar antara 28 – 38oC.

A B

9

Pada gambar di atas dapat dilihat model dari inkubator bayi yang saat ini digunakan pada beberapa instansi kesehatan khususnya pada rumah sakit atau pun klinik persalinan.Pada gambar A merupakan inkubator bayi yang sudah menggunakan teknologi yang memadai dengan bentuk dan kontrol otomatis serta dengan tingkat keakuratan yang baik, namun pada gambar B merupakan inkubator bayi konvensional dimana pengontrolan suhu masih bersifat manual dan dengan teknologi yang kurang memadai.

B. Fault Tolerance

Fault tolerance adalah suatu sistem yang dapat melanjutkan tugasnya dengan benar meskipun terjadi kegagalan perangkat keras (hardware failure) dan kesalahan perangkat lunak (software error). Fault tolerancemerupakan perlengkapan yang memungkinkan sistem untuk mencapai operasi fault-tolerant.

Istilah fault-tolerant komputing menggambarkan proses pelaksanaan perhitungan seperti yang dilakukan komputer, dalam carafault-tolerant.

Fault tolerance adalah sistem perlengkapan yang dirancang didalam suatu sistem untuk mencapai tujuan perancangannya. Sebagai rancangan maka harus sesuaidengan fungsi dan tujuan kerjanya, hal ini memerlukan pemenuhan kebutuhan lain.Ada tiga istilah pokok dalam rancangan fault tolerance yaitu, fault, error,dan failure.Ketiganya mempunyai hubungan sebab dan akibat.Tegasnya, faultadalah penyebab error, dan error adalah penyebab failure. Fault (kerusakan) adalah kerusakan fisik, ketidak sempurnaan, ataukerusakan yang terjadi di dalam komponen perangkat keras atau lunak. Contoh fault-short (hubungan singkat)

antara konduktor listrik, open atau break dalam konduktor,atau kerusakan fisik atau ketidaksempurnaan dalam device semikonduktor. Demikianjuga pemakai ingin membuat katup off, sistem akan mengalami kegagalan.Fault dapat disebabkan oleh bermacam-macam hal yang terjadi di dalamkomponen elektronika, diluar komponen, atau selama komponen tersebut atau prosesperancangan sistem. Hal ini sangat penting untuk memahami semua kemungkinanpenyebab fault. Untuk memahami bermacam-macam penyebab

fault, kita pertama-tamamemeriksa proses rancangan khusus untuk

mengidentifikasi bidang-bidang dimana fault dapat terjadi.

Kemungkinan penyebab fault dapat dihubungkan dengan permasalahanpada empat bidang dasar yaitu : spesifikasi, implementasi, komponen, dan faktor luar. 1. Kesalahan spesifikasi (Spesification Mistake)

Ini termasuk algortima, arsitektur, atau spesifikasi perancangan hardware

dansoftware yang salah.

2. Kesalahan implementasi (Implementation Mistake)

Implementasi, yang didefinisikan di sini, adalah proses transformasispesifikasi hardware dan software ke dalam bentuk fisik hardware dansoftware sebenarnya. Implementasi dapat memasukkan fault yang disebabkandesign yang jelek, pemilihan komponen yang jelek, konstruksi jelek,kesalahan perngkodean software.

3. Kerusakan komponen (Component Defect)

Ketidaksempurnaan manufaktur, kerusakan device acak, dan komponen using adalah contoh jenis kerusakan komponen.Kerusakan dapat diakibatkanputusnya

11

ikatan dalam rangkaian atau korosi logam.Kerusakan komponenpaling umum dipertimbangkan sebagai salah satu dari beberapa penyebabfault.

4. Gangguan luar (External Disturbance)

Seperti : radiasi, interfensi elektromagnetik, kerusakan akibat perang,kesalahan operator dan lingkungan yang ekstrim.

Ada tiga bentuk teknik utama usaha memperbaiki atau memelihara unjukkerja normal sistem yaitu :fault avoidance, fault masking, dan fault tolerance.

a. Fault avoidance

Fault avoidance adalah teknik yang digunakan untuk mencegah fault padatempat yang pertama. Fault avoidance dapat termasuk hal-hal seperti :tinjauan design, penyaringan komponen, testing, metode kontrol kualitaslainnya. Jika tinjauan design misalnya, dilakukan dengan tepat, banyakkesalahan spesifikasi yang dapat mengakibatkan fault dapat dihilangkan. Jugasistem dapat sering dilindungi untuk mencegah gangguan luar yangmenimbulakn fault dalam sistem seperti halilintar atau radiasi. Perlindunganadalah bentuk fault avoidance.

b. Fault masking

Fault masking adalah proses yang mencegah kerusakan dalam sistem darierror yang masuk ke dalam susunan informasi dari sistem tersebut. Error correcting memories, sebagai contohnya, memperbaiki data memori sebelumsistem memakai data.Jadi sistem tidak pernah mengalami dampak kerusakandalam memori. Contoh lain dari fault masking adalah pengambilan suaramayoritas. Jika komite tiga orang membuat keputusan dengan voting ya atautidak dalam suatu perbandingan, setiap saat vote yang disetujui menentukankeputusan dari komite.

Keputusan yang dihasilkan oleh komite mewakilikeinginan mayoritas anggota komite dan menutupi (mask) keinginan darianggota yang mungkin saja tidak setuju dengan mayoritas. Teknik yang samadapat diterapkan pada sistem digital sedemikian hingga dua modul dapatmenutupi akibat dari modul yang rusak.

c. Fault tolerance

Fault tolerance adalah kemampuan sistem untuk melanjutkan tugasnya setelahterjadinya kerusakan. Sasaran pokok fault tolerance adalah mencegahkegagalan (failure) sistem jika sekiranya terjadi. Karena failure

disebabkanlangsung oleh error, istilah fault tolerance dan error tolerance

seringdigunakan saling bertukaran.

Fault tolerance dapat dicapai dengan banyak teknik. Tentu saja fault masking

adalah salah satu pendekatan untuk mentolerir fault yang terjadi. Pendekatanlainnya adalah mendeteksi dan melokasikan fault yang terjadi dan rekonfigurasisistem untuk mengganti komponen yang rusak.

Rekonfigurasi adalah proses penghilangan bagian sistem yang rusak danmemperbaiki sistem pada kondisi atau keadaan operasional. Jika teknik rekonfigurasidigunakan, perancang harus memperhatikan proses-proses berikut ini:

1. Fault detection adalah proses pengenalan apakah sebuah fault terjadi. Fault

detection sering digunakan sebelum prosedur pemulihan dapat

13

2. Fault location adalah proses penentuan dimana fault terjadi sehingga pemulihan yang tepat dapat diimplementasikan.

3. Fault containment adalah proses pengisolasian fault dan mencegah akbiat

faultmenyebar ke selururh sistem. Fault containment dibutuhkan dalam semua rancangan fault tolerance.

4. Fault recovery adalah proses dari penetapan operasional atau perolehankembali status operasional lewat rekonfigurasi jika sekiranya ada

fault.

C. Perangkat Keras

1. Sensor Suhu LM35

Sensor adalah piranti yang menghasilkan sinyal keluaran yang sebanding dengan parameter yang diindera (sensing).Sensor LM35 adalah sensor suhu yang memberikan keluaran berupa perubahan tegangan, dengan nilai perubahan tegangan keluaran yang sebanding dengan perubahan suhu dalam derajat celcius (oC). Setiap perubahan suhu 1oC akan memberikan perubahan tegangan keluaran sebesar 10mV, sehingga pada suhu 0 oC keluarannya adalah 0 V dan pada perubahan suhu 100 oC keluarannya sebesar 1 V.Dengan nilai perubahan suhu yang linier sensor suhu LM35 tidak memerlukan kalibrasi karena tegangan keluarannya telah sebanding dengan kenaikan suhu dalam skala derajat celcius (oC).

Tegangan kerja dari sesor suhu LM35 adalah 4 sampai 30 Volt DC dan arus yang dibutuhkan sebesar 60 μA, sehingga borosan kalor internal sangat kecil dan panas internal yang dibangkitkan sangat kecil (0,08 oC). Keuntungan lain yang

diperoleh dari sensor suhu LM35 adalah rentang pengukuran yang sangat luas yaitu dari -50 oC sampai 150 oC. Selain itu ada beberapa kelebihan dari sensor suhu LM35 dari sensor temperatur lain adalah:

 Hasil pengukuran lebih akurat dibandingkan dengan menggunakan

thermistor.

 Rangkaian sensor tertutup dan tidak bergantung (tidak terpengaruh) pada oksidasi.

 Sensor suhu LM35 menghasilkan tegangan keluaran lebih besar dibandingkan dengan thermocouple dan tegangan keluaran tidak perlu diperbesar.

Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang diberikan ke sensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catu daya tunggal dengan ketentuan bahwa sensor LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60 µA hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5oC pada suhu 25oC .

Gambar 2.2Sensor suhu LM35

Gambardi atas menunjukan bentuk dari sensor LM35, 3 pin sensor LM35 fungsi masing-masing pin diantaranya, pin 1sebagai sumber tegangan kerja dari sensor

15

LM35, pin 2 atau tengah sebagai tegangan keluaran atau Vout dan pin 3 sebagai ground. Keluaran sensor ini akan naik sebesar 10 mV setiap derajad celcius.Secara prinsip sensor akan melakukan penginderaan pada saat perubahan suhu setiap suhu 1 ºC akan menunjukan tegangan sebesar 10 mV.

Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35:

a. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dansuhumVolt/ºC,sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius. b. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5oC pada suhu 25oC c. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55oC sampai +150oC d. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.

e. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.

f. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.

g. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.

h. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.

2. Mikrokontroler ATMega16[5]

Mikrokontroler merupakan sebuah sistem mikroprosesor dimana di dalamnya sudah terdapat CPU (Central Proccesssing Unit), RAM (Random Acess Memory), EEPROM (Electrically Erasable Programmable read only Memori), I/O,Timerdan peralatan internal lainnya yang sudah saling terhubung terorganisasi dengan baik oleh pabrik pembuatnya dan dikemas dalam satuchip yang siap

pakai.Umumnya mikrokontroler memiliki instruksi manipulasi bit, akses ke I/O secara langsung,proses interupsi yang cepat dan efisien. Penggunaan mikrokontrolersudah banyak dapatditemuidalam berbagai peralatan elektronik,seperti telepon digital,microwave oven, televisi, dan lain lain.Mikrokontroler juga dapat kita gunakan untuk berbagai aplikasi dalam industri seperti: sistem kendali, otomasi dan lain-lain.

Keuntungan menggunakan mikrokontroler adalah harganya murah, dapat diprogram berulangkali.AVR (Alf and Vegard’s Risk processor), merupakanseri mikrokontrollerCMOS 8-bit buatan atmel,berbasis arsitekturRISC(Reduced Instruction set Computer ). Hampir semua instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock.AVR mempunyai 32 register general-purpose, timer/counter fleksibel dengan mode compare, interrupt internal dan eksternal. AVR juga mempunyai in-sistem programmable flash on-chip yang mengizinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem menggunakan hubungan serial ATmega16.

Beberapa keistimewaan AVR ATmega16 antara lain: a) Advanced RISC architecture

 130 powerful instructions-most single clock cycle Execution.

 32 x 8 General purpose fully static operation.

 Up to 16 MIPS throughput at 16 MHz.

 On-chip 2-cycle Multiplier. b) Non volatile program and data memories.

 8K Bytes of in-system self-programmable flash

17

 512 Bytes EEPROM.

 512 Bytes internal SRAM..

 Programming Lock for software security. c) Peripheral Features.

 Two 8-bit Timer / counters with separatet prescalers and compare mode.

 Two 8-bit Timer with separatet prescalers and compare modes.

 One 16-bit timer with separaatet prescaler, compare mode

 Real time counter with separatet oscillator.

 Four PWM channels.

 8-chanel, 10-bit ADC.

 Programmable serial USART. d) Special Microcontroller Features.

 Power-on Reset and Programmable Brown-out Detection.

 Internal calibrated RC Oscillator.

 External and internal interrupt Sources.

 Six sleep modes : idle, ADC noise reduction save, power-down, standby and extended standby.

e) I /O and Package.

 32 Programmable I /O Lines.

 40-pin PDIP, 44-lead, TQFP, 44-lead PLCC and 44-pad MLF. f) Operating Voltages.

 4.5 – 5.5 V for Atmega 16

a. _{Spesifikasi Mikrokontroler ATmega16}

Mikrokontroler ATmega16 memiliki fitur yang lengkap (ADC internal, EEPROM internal,Timer/Counter, WatchdogTimer, PWM, Port I/O, komunikasi serial, Komparator).

Gambar 2.3 Blok diagram fungsional ATmega16

Dari Gambar 2.3 dapat dilihat bahwa ATmega16 memilikibagiansebagai berikut:

 Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu PortA, Port B, Port C, dan Port D.

 ADC 10 bit sebanyak 8 saluran.

19

 CPU yang terdiri atas 32 buah register.

 Watchdog Timer dengan osilator internal.  SRAM sebesar 1Kbyte.

 Memori Flash sebesar 16 Kbyte dengan kemampuan Read While Write.  Unit interupsi internal dan eksternal.

 Port antarmuka SPI.

 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memori)

sebesar 512 byteyang diprogram saat operasi.

 Antarmuka komparator analog.

 PortUSART untuk komunikasi serial dengan kecepatan maksimal 12,5 Mbps.

 Sistem mikroprosesor 16 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz.

b. Konfigurasi Pin ATmega16

Gambar 2.4 Konfigurasi Pin ATmega16

Konfigurasi pinpada mikrokontroller ATmega16 dapat dilihat pada Gambar 2.3 fungsi dari pin ATmega16tersebut adalah sebagai berikut:

 VCC merupakan Pin yang berfungsi sebagai pin masukan catudaya

 GND merupakan PinGround

 Port A (PA0...PA7) merupakan pin I/O dan pin masukan ADC

 Port B (PB0...PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin yang mempunyai fungsi khusus yaitu Timer/Counter, komparator analog dan SPI

 Port C (PC0...PC7) merupakan port I/O dua arah dan pin yang mempunyai fungsi khusus, yaitu komparator analog dan Timer Oscillator

 Port D (PD0...PD7) merupakan port I/O dua arah dan pin fungsi khusus yaitu komparator analog dan interrupt eksternal serta komunikasi serial

 RESET merupakan pin yang digunakan untuk mengembalikan kondisi mikrokontroler seperti semula

 XTAL1 dan XTAL2pin untuk eksternal clock  AVCC adalah pin masukan untuk tegangan ADC

 AREF adalah pin masukan untuk tegangan referensi eksternal ADC

c. Peta Memori ATmega16  Memori Program

21

Arsitektur ATmega16 mempunyai dua memori utama, yaitu memori data dan memori program. Instruksi ATmega16 semuanya memiliki format 16 atau 32 bit, maka memori flash diatur dalam 8K x 16 bit. Memori flash dibagi kedalam dua bagian, yaitu bagian program boot dan aplikasi seperti terlihat pada Gambar 2.4Bootloader adalah program kecil yang bekerja pada saat sistem dimulai yang dapat memasukkan seluruh program aplikasi ke dalam memori prosesor.

Gambar 2.5 Memori data AVR ATmega16

 Memori Data

Memori data AVR ATmega16 terbagi menjadi 3 bagian, yaitu 32 register umum, 64 buah register I/O dan 1 Kbyte SRAM internal. General purpose registermenempati alamat data terbawah, yaitu 00 sampai 1F. Sedangkan memori I/O menempati 64 alamat berikutnya mulai dari 20 hingga 5F. Memori I/O merupakan register yangkhusus digunakan untuk mengatur fungsi terhadap berbagai fitur mikrokontroler seperti kontrol register, timer/counter, fungsi I/O, dan sebagainya. 1024 alamat berikutnya mulai dari 60 hingga 45F digunakan untuk SRAM internal.

 Memori Data EEPROM

ATmega16 terdiri dari 512 byte memori data EEPROM 8 bit, data dapat ditulis/dibaca dari memori ini, ketika catu daya dimatikan, data terakhir yang ditulis pada memori EEPROM masih tersimpan pada memori ini, atau dengan kata lain memori EEPROM bersifat nonvolatile. Alamat EEPROM mulai dari 000 sampai 1FF.

d. Perangkat Lunak

Bahasa pemrograman C merupakan salah satu bahasa pemrogramankomputer. Dibuat pada tahun 1972 oleh Dennis Ritchie untuk Sistem OperasiUnix di Bell Telephone Laboratories. Meskipun C dibuat untuk memprogram sistem dan jaringan komputer namun bahasa ini juga sering digunakan dalam mengembangkan software aplikasi.C juga banyak dipakai oleh berbagai jenis

platform sistem operasi dan arsitektur komputer, bahkan terdapat beberapa

compiler yang sangat populer telah tersedia.C secara luar biasa mempengaruhi bahasa populer lainnya, terutama C++ yang merupakan extensi dari C.

Dalam memprogram chip mikrokontroler ATmega16 pada proyek tugas akhir ini digunakan software CodeVision AVR v2.05. CodeVision AVRv2.05 merupakan

software untuk membuat source code program mikrokontroler Atmega16.

3. LCD (Liquid Crystal Display)

!

LCD merupakan suatu jenis penampil (display) yang menggunakan Liquid Crystal

23

yang menggunakan mikrokontroler.LCD dapat berfungsi untuk menampilkan suatu nilai hasil sensor,menampilkan teks, atau menampilkan menu pada aplikasi mikrokontroler, tergantung dengan perintah yang ditulis pada mikrokontroler.

Gambar 2.6LCD 2 x 16 Karakter

LCD yang akan digunakan adalah LCD dengan tipe karakter 2 x 16 yaitu alat penampil yang dibuat pabrikan umum dijual dipasaran standar dan dapat menampilkan karakter 2baris dengan tiap baris 16 karakter.

4. Relay[6]

Relay adalah sebuah peralatan listrik yang berfungsi sebagai saklar (switch),relay

bekerja pada saat coilrelay diberikan tegangan atau arus. Pada saat coil diberikan arus maka pada inti coil akan menjadi magnet yang kemudian menarik kontak-kontak penghubung pada relay tersebut.Pada relay terdapat dua buah kontak yang berbeda yakni kontak NO(Normaly Open)danNC (Normaly Close).Pada saat kumparan coil belum diberikan arus keadaan kontak NO akan terbuka dan pada saat kumparan coil diberikan arus kontak NO akan terhubung.Untuk kontak

NC(Normaly Close) pada saat kumparan coil belum diberikan arus kontak NC

belum terhubung dan pada saat kumparan coil dialiri arus maka kontak NC

Gambar 2.7 Relay

Relaydigunakan pada sistem kelistrikan yang bertegangan rendah dan bertegangan tinggi. Tegangan rendah digunakan untuk mengaktifkan kumparan coil agar kontak-kontak relay tehubung untuk kontak NO dan tebuka untuk kontak NC. Sedangkan tegangan tinggi yang terpasang pada kontak-kontak relay baik kontrak

NO atau kontak NC, karena kontak-kontak hubung pada relay dirancang dengan bahan tembaga yang tahan terhadap tegangan dan arus yang besar sesuai dengan standar pada relay tersebut.

5. Pemanas(Heater)

Electrical Heating Element (elemen pemanas listrik) banyak dipakai dalam kehidupan sehari-hari, baik didalam rumah tangga ataupun peralatan dan mesin industri. Bentuk dan type dari Electrical Heating Element ini bermacam -macam disesuaikan dengan fungsi, tempat pemasangan dan media yang akan di panaskan. Panas yang dihasilkan oleh elemen pemanas listrik ini bersumber dari kawat ataupun pita bertahanan listrik tinggi (Resistance Wire) biasanya bahan yang digunakan adalah niklin yang dialiri arus listrik pada kedua ujungnya dan dilapisi oleh isolator listrik yang mampu meneruskan panas dengan baik hingga aman jika digunakan.

25

1. Tubular Heater

- Finned Heater

- Water Heater

- Deffrost Heater

- Cast- in Heater

- Water Heater

Gambar 2.8 Jenis-jenis Tubular Heater 2. Catridge Heater

Gambar 2.9 Jenis-jenis Catridge Heater 3. Band, Nozzle Dan Stripe Heater

- Band Heater

- Nozzle Heater

- Band Ceramiok Heater

- Stripe Heater

- Plate Heater

- Curve Heater

- Mika Heater

Gambar 2.10 Jenis-jenis Band, Nozzle Dan Stripe Heater

4. Silica dan Ceramik Heater

- Infra Red Heater

- Ceramik Black Body Heater - Silica Heater

- Quartz Heater

III. METODE PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat

Penelitian dan perancangan tugas akhir dilakukan di Laboratorium Terpadu Teknik Elektro Universitas Lampung dilaksanakan mulai bulan Februari 2013 sampai dengan Oktober 2013.

B. Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian yaitu: 1. Instrumen dan komponen elektronika yang terdiri atas:

a) Multitester

b) Termometer Digital c) Fan DC

d) LCD 2x16

e) IC Mikrokontroler ATMega16 f) IC Regulator

g) MOC 3041 h) Relay 12 V i) Lampu Pijar j) LM35

2. Perangkat kerja yang terdiri atas: a) Komputer

b) Power supply c) Downloader AVR

d) Papan projek (Project Board) e) Bor PCB

f) Solder

g) Kabel penghubung h) Header Pin

3. Komponen bantu yang terdiri atas: a) PCB

b) Feritklorit c) Timah

C. Spesifikasi Rancangan Alat

Spesifikasi alat yang akan dibuat adalah sebagai berikut:

1) Boks inkubator bayi menggunakan bahan Accrilyc dengan bentuk yang sama (asli) atau modifikasi.

2) Sensor suhu menggunakan LM35 dan sebagai pemanas menggunakan tiga buah lampu pijar masing-masing 100 watt, 60 watt, dan 60 watt.

3) Baterai atau accu sebagai suplai cadangan saat suplai utama mati

(portable).

4) Pengaturan suhu secara otomatis dengan mikrokontroler (sensor dan aktuator).

29

D. Prosedur Kerja

Langkah kerja dalam tugas akhir ini meliputi: 1) Penentuan spesifikasi rancangan

2) Perancangan perangkat keras/Hardware

3) Perancangan perangkat lunak/Software

4) Pengujian alat

Diagram alir prosedur kerja dapat dilihat pada gambar 3.1 berikut:

Gambar 3.1 Diagram Alir Pengerjaan Tugas Akhir

Mulai Menentukan Konsep Alat

Membuat Rancangan Hardware

Pembuatan Program

Melakukan Pengujian Alat

Program Bekerja

Alat Bekerja

Selesai Tidak

Ya

Tidak

1. Penentuan Spesifikasi Rancangan a. Blok Rancangan Sistem

Secara garis besar blok diagram perancangan perangkat keras dapat dilihat pada gambar berikut:

Sensor 1 Mikrokontroler Driver Driver Heater 1 Heater Backup LCD Keypad Sensor 2 Kipas Heater 2

Sensor 1 Driver

Gambar 3.2. Blok Rancangan Sistem

Secara garis besar prinsip kerja dari peralatan yang digambarkan dari blok diagram di atas adalah sebagai berikut:

Sensor suhu yang digunakan adalah sensor LM35, dimana sensor 1 dan sensor 2 dipasang pada ruangan inkubator untuk mengetahui perubahan suhu yang terjadi dengan mengambil nilai rata-rata dari kedua sensor. Sedangkan sensor 3 digunakan untuk mengetahui setiap perubahan suhu pada objek yang ada di dalam ruangan inkubator. Mikrokontroler yang digunakan adalah Atmega16 sebagai pemroses data dari semua masukan yang diterjemahkan sebagai keluaran untuk mengatur proses pemanasan dan menghidupkan fan.

31

Sensor suhu akan membaca setiap perubahan suhu yang terjadi di dalam inkubator dan suhu terhadap objek. Penentuan set point suhu disesuaikan dengan kondisi objek sesuai standar yang ada, heater atau pemanas bekerja sesaat setelah set point ditentukan. Setiap perubahan suhu yang terjadi kemudian ditampilkan melalui LCD, apabila suhu yang terbaca belum mencapai set point maka heater atau pemanas akan tetap aktif. Fan inlet digunakan sebagai pemerata udara panas dari ruang pemanas ke ruang di dalam inkubator, sedangkan exhaust fan digunakan apabila suhu di dalam inkubator terlalu panas atau untuk menurunkan suhu di dalam inkubator.

Pengendalian suhu ruangan inkubator bayi dilakukan secara fault tolerance,

dimana pembacaan suhu menggunakan sensor yang membandingkan besar suhu yang terbaca pada masing-masing sensor untuk mendapatkan suhu yang optimal. Sedangkan untuk proses pemanasan ruangan di dalam inkubator bayi, pemanas dihidupkan selama suhu mencapai nilai set point, yaitu pemanas 1 dan pemanas 2. Jika salah satu pemanas tidak berfungsi, maka pemanas cadangan yang

mem-backup.

Gambar 3.3 menunjukkan skema rangkaian pengendali inkubator bayi secara keseluruhan menggunakan mikrokontroler Atmega16.

Gambar 3.3 Skema rangkaian pengendali secara keseluruhan

33

Gambar 3.4 Desain Inkubator dan Sirkulasi Aliran Udara

Gambar 3.4 di atas merupakan desain inkubator dan sirkulasi aliran udara yang akan dibuat, bahan menggunakan bahan yang murah tetapi awet sesuai dengan tujuan pembuatan alat ini. Sesuai gambar di atas inkubator bayi dibuat dengan ukuran 90 x 40 x 60 cm dan pada bagian bawah digunakan untuk penempatan peralatan pengendali dan pemanas.

Udara masuk melalui lubang inlet untuk dipanaskan, udara panas akan didistribusikan keseluruh ruangan pada boks atas dengan bantuan fan. Sirkulasi udara di dalam ruangan boks bagian atas seperti terlihat pada gambar 3.4 di atas, udara panas akan keluar melalui lubang keluaran (outlet) jika panas melewati batas maksimum dengan bantuan fan hisap.

Boks atas

Arm port

Alas objek

Penampil LCD Switch setting

2. Perancangan Perangkat Keras (Hardware)

Rangkaian yang digunakan dalam perancangan hardware antara lain adalah: a. Power supply

Power supply umumnya dipakai pada rangkaian listrik yang bertegangan rendah. Dan dalam penelitian tugas akhir ini power supply menghasilkan output tegangan yaitu 12V dan 5V DC yang akan dipakai sebagai sumber tegangan untuk rangkaian mikrokontroler, LCD, driver pemanas dan driver fan.

Gambar 3.5 Rangkaian Power Supply

b. Rangkaian sensor

Rangkaian sensor yang digunakan adalah sensor LM35 yang terlihat seperti gambar 3.6 yaitu sensor untuk suhu. Sensor ini memiliki 3 buah pin diantaranya:

1)pin 1 berfungsi sebagai sumber tegangan. 2)Pin 2 berfungsi sebagai output tegangan. 3)Pin 3 dihubungkan pada ground.

35

.

Gambar 3.6 Rangkaian sensor

Rangkaian sensor suhu ini berfungsi sebagai pendeteksi suhu ruangan di dalam ruang inkubator bayi. Sensor LM35 bekerja dengan cara merasakan atau mendeteksi keadaan suhu sekitar menjadi tegangan analog. Pada setiap perubahan suhu per 10 = 10 mV. Tegangan output inilah yang menjadi sumber inputan pada mikrokontroler. Suplai yang dibutuhkan berkisar antara 2,5 – 5,5 V.

c. Rangkaian pengendali

Rangkaian pengendali atau kontrol berfungsi untuk mengendalikan kerja dari rangkaian pemanas serta pengendali fan yang digunakan pada inkubator bayi seperti terlihat pada gambar 3.7. Rangkaian kontrol ini menggunakan mikrokontroler ATmega16 yang memiliki fitur membaca nilai output dari rangkaian sensor suhu.

Pin yang digunakan pada ATmega16 ini sebagai input adalah pin A0 yang merupakan pin untuk sensor 1, pin A1 untuk sensor 2, serta pin A2 untuk sensor 3. Sedangkan pin outputnya adalah pin B0, pin B5 dan pin B6 untuk driver pemanas serta pin B1 digunakan untuk driver fan. Keypad menggunakan pin B2, B3, dan B4. Untuk LCD digunakan Pin D.

d. Rangkaian pemicu

Gambar 3.8 adalah rangkaian yang digunakan untuk pensaklaran yang dipakai untuk kipasdanheater juga sekaligus sebagai pemisah antara rangkaian switching dan mikrokontroler.

Gambar 3.8 Rangkaian Pemicu

Keluaran dari PORTB0 menjadi masukan untuk mengaktifkan optocoupler, pada kaki 6 MOC3041 terhubung pada kaki 2 BT139 dan sumber. Sedangkan kaki 1 BT139 terhubung pada salah satu beban.

e. Rangkaian LCD

LCD digunakan untuk menampilkan perintah-perintah yang ditulis pada program mikrokontroller. LCD dalam rangkaian ini akan menampilkan nilai ADC yang

37

terbaca pada pin input ADC dan menampilkan program interupsi dari mikrokontroler ATmega16.

Gambar 3.9 Rangkaian LCD ke Mikrokontroler

Pada gambar 3.8 diatas dapat dilihat bahwa, kaki 4, 5, 6, 11, 12, 13, 14 pada LCD dihubungkan kepada port C pada ATmega16, sedangkan kaki 1 dan 3 terhubung dengan ground.

f. Keypad

Keypad pada rangkaian ini merupakan susunan tombol yang terhubung dengan mikrokontroler dan berfungs sebagai tombol untuk memberikan nilai setting suhu.

Gambar 3.10 Keypad

Tombol-tombol yang digunakan merupakan saklar push button yang berfungsi untuk memberikan logika 0 pada mikrokontroler saat tombol tersebut ditekan.

Tombol-tombol disini difungsikan sebagai saklar untuk mengubah setting suhu pada set point dimana terdapat 3 (tiga) buah tombol yaitu setting, plus, dan minus.

3. Perancangan Perangkat Lunak (Software)

Perangkat lunak yang digunakan untuk memprogram mikrokontroler menggunakan bahasa pemrograman C pada software Code Vision AVR.

Gambar 3.11 Tampilan software Code Vision AVR

Langkah-langkah perancangan perangkat lunak ini dapat dijelaskan sebagai berikut:

1. Pembuatan source code program, kemudian simpan file dengan nama yang sama dengan ekstensi (.c) (.prj) (.cwp).

2. Source code tadi kemudian di-compile untuk menghasilkan file dengan ekstensi .hex yang akan dimasukkan/download ke mikrokontroler.

39

Setelah didapatkan file dengan ekstensi .hex maka file tersebut dapat di-download

ke mikrokontroler denga menggunakan AVR Prog AVR yang ada di Code Vision AVR atau menggunakan aplikasi lain yang berfungsi untuk men-download file .hex ke mikrokontroler.

Prosedur pembuatan program sampai dengan proses men-download program ke mikrokontroler dapat dilihat pada gambar 3.12 di bawah ini.

Gambar 3.12 Diagram alir pembuatan program

Program yang dirancang sebagai kendali pada rangkaian sistem pengendali suhu pada inkubator bayi mengacu pada perangkat keras yang telah dijelaskan sebelumnya dengan gambaran umum diagram alir program berikut ini.

Mulai

MenulisSource Code

Simpan file (.c) (.prj) (.cwp)

Compile file menjadi .hex

Download ke

mikrokontroler

Error

Perbaiki source code

Selesai Ya

Mulai Sensor 1, Sensor 2, Sensor 3 Driver Heater dan Fan

Ruang=(S1 + S2)/2 Bayi=S3 Set Point Suhu Ruang

Ruang = Set Point?

Ruang < Set Point?

Ruang > Set Point?

Suhu Stabil (Heater 1 ON)

Heater 1 dan 2 ON Fan OFF Heater OFF Fan ON Tampilkan Suhu yg terbaca Selesai Reset > waktu

normal? Heater Backup

Tidak Ya Tidak Ya Tidak Ya Ya Tidak Tidak

69

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Setelah dilakukan perancangan dan pembuatan inkubator bayi serta mengujinya, maka penulis mengambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Sistem fault tolerance pada inkubator ini dapat berfungsi dengan baik, yaitu ditandai dengan berfungsinya pemanas cadangan pada kondisi salah satu pemanas utama mengalami kegagalan kerja. Dimana pada kondisi normal pencapaian suhu di dalam inkubator bayi dengan waktu rata-rata 4 menit per 1oC.

2. Waktu yang dibutuhkan dalam proses pemanasan suhu di dalam inkubator bayi mulai dari suhu ruang di dalam inkubator bayi hingga mencapai suhu set point 32oC sebesar 8.25 menit, sedangkan untuk kenaikan suhu pada masing-masing set point yang berbeda-beda hingga mencapai suhu stabil yaitu rata-rata 1oC per 4 menit.

3. Kestabilan suhu inkubator dapat dipertahankan dengan baik selama 5 jam dengan masing-masing set point suhu inkubator selama satu jam tanpa melebihi batas ralat yang diinginkan yaitu ± 1 °C dari suhu setelan yang dikehendaki.

B. Saran

1. Agar diperoleh hasil pengukuran yang lebih baik, maka harus diperhatikan dalam penggunaan sensor suhu yang mempunyai faktor kesalahan yang kecil. Sensor suhu LM35 dapat digantikan dengan sensor suhu lain seperti SHT11 yang mempunyai faktor kesalahan yang kecil untuk mendapatkan hasil pengukuran yang lebih akurat.

2. Pemilihan pemanas yang lebih baik seperti elemen pemanas listrik yang mampu menghasilkan panas dengan baik dan mampu menjaga panas dengan stabil, penggunaan lampu pijar mempunyai kekurangan pada cahaya yang dihasilkan.

3. Dapat ditambahkan pengukuran kelembaban dan kamera pengawas serta ditampilkan pada perangkat komputer.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Saifuddin AB. Buku Acuan Nasional Pelayanan Kesehatan Material dan Neonatal. Jakarta: Yayasan Bina Pustaka; 2006.

[2] Sugito, Heri. Rancang Bangun Sistem Pengaturan Suhu Ruang Inkubator Bayi Berbasis Microcontroller AT89S51. Jurusan Fisika FMIPA Undip Semarang; 2009.

[3] Nurlandi, Farida. Desain Inkubator Bayi Dengan Kontrol Otomatis Yang Ekonomis Untuk Klinik Persalinan (Ecobator). Surabaya: Jurusan Desain Produk Industri FTSP ITS; 2010.

[4] Keterampilan Klinik Menghangatkan Bayi. Lampung: Majelis Pendidikan Tinggi Akbid Muhammadiyah Pringsewu; 2008.

[5] Andrianto, Heri. Pemrograman mikrokontroler AVR ATmega16. Bandung; 2008.

[6] Zuhal. Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektonika Daya. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama; 1995.

[7] YP-100 Infact Incubator. Operator and Service Manual. GEA MEDICAL [8] Kumpulan Job Sheet dan Daftar Tilik Praktik Klinik Kebidanan. Akademi

Tombol-tombol disini difungsikan sebagai saklar untuk mengubah setting suhu pada set point dimana terdapat 3 (tiga) buah tombol yaitu setting, plus, dan minus.

3. Perancangan Perangkat Lunak (Software)

Perangkat lunak yang digunakan untuk memprogram mikrokontroler menggunakan bahasa pemrograman C pada software Code Vision AVR.

Gambar 3.11 Tampilan software Code Vision AVR

Langkah-langkah perancangan perangkat lunak ini dapat dijelaskan sebagai berikut:

1. Pembuatan source code program, kemudian simpan file dengan nama yang sama dengan ekstensi (.c) (.prj) (.cwp).

2. Source code tadi kemudian di-compile untuk menghasilkan file dengan

Setelah didapatkan file dengan ekstensi .hex maka file tersebut dapat di-download

ke mikrokontroler denga menggunakan AVR Prog AVR yang ada di Code Vision AVR atau menggunakan aplikasi lain yang berfungsi untuk men-download file

.hex ke mikrokontroler.

Prosedur pembuatan program sampai dengan proses men-download program ke mikrokontroler dapat dilihat pada gambar 3.12 di bawah ini.

Gambar 3.12 Diagram alir pembuatan program

Program yang dirancang sebagai kendali pada rangkaian sistem pengendali suhu pada inkubator bayi mengacu pada perangkat keras yang telah dijelaskan sebelumnya dengan gambaran umum diagram alir program berikut ini.

Mulai

MenulisSource Code

Simpan file (.c) (.prj) (.cwp)

Compile file menjadi .hex

Download ke mikrokontroler

Error Perbaiki source

code

Selesai Ya

Mulai Sensor 1, Sensor 2, Sensor 3 Driver Heater dan Fan

Ruang=(S1 + S2)/2 Bayi=S3 Set Point Suhu Ruang

Ruang = Set Point?

Ruang < Set Point?

Ruang > Set Point?

Suhu Stabil (Heater 1 ON)

Heater 1 dan 2 ON Fan OFF Heater OFF Fan ON Tampilkan Suhu yg terbaca Selesai Reset > waktu

normal? Heater Backup Tidak Ya Tidak Ya Tidak Ya Ya Tidak Tidak

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Setelah dilakukan perancangan dan pembuatan inkubator bayi serta mengujinya, maka penulis mengambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Sistem fault tolerance pada inkubator ini dapat berfungsi dengan baik, yaitu ditandai dengan berfungsinya pemanas cadangan pada kondisi salah satu pemanas utama mengalami kegagalan kerja. Dimana pada kondisi normal pencapaian suhu di dalam inkubator bayi dengan waktu rata-rata 4 menit per 1oC.

2. Waktu yang dibutuhkan dalam proses pemanasan suhu di dalam inkubator bayi mulai dari suhu ruang di dalam inkubator bayi hingga mencapai suhu set point 32oC sebesar 8.25 menit, sedangkan untuk kenaikan suhu pada masing-masing set point yang berbeda-beda hingga mencapai suhu stabil yaitu rata-rata 1oC per 4 menit.

3. Kestabilan suhu inkubator dapat dipertahankan dengan baik selama 5 jam dengan masing-masing set point suhu inkubator selama satu jam tanpa melebihi batas ralat yang diinginkan yaitu ± 1 °C dari suhu setelan yang dikehendaki.

B. Saran

1. Agar diperoleh hasil pengukuran yang lebih baik, maka harus diperhatikan dalam penggunaan sensor suhu yang mempunyai faktor kesalahan yang kecil. Sensor suhu LM35 dapat digantikan dengan sensor suhu lain seperti SHT11 yang mempunyai faktor kesalahan yang kecil untuk mendapatkan hasil pengukuran yang lebih akurat.

2. Pemilihan pemanas yang lebih baik seperti elemen pemanas listrik yang mampu menghasilkan panas dengan baik dan mampu menjaga panas dengan stabil, penggunaan lampu pijar mempunyai kekurangan pada cahaya yang dihasilkan.

3. Dapat ditambahkan pengukuran kelembaban dan kamera pengawas serta ditampilkan pada perangkat komputer.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Saifuddin AB. Buku Acuan Nasional Pelayanan Kesehatan Material dan

Neonatal. Jakarta: Yayasan Bina Pustaka; 2006.

[2] Sugito, Heri. Rancang Bangun Sistem Pengaturan Suhu Ruang Inkubator

Bayi Berbasis Microcontroller AT89S51. Jurusan Fisika FMIPA Undip

Semarang; 2009.

[3] Nurlandi, Farida. Desain Inkubator Bayi Dengan Kontrol Otomatis Yang

Ekonomis Untuk Klinik Persalinan (Ecobator). Surabaya: Jurusan Desain

Produk Industri FTSP ITS; 2010.

[4] Keterampilan Klinik Menghangatkan Bayi. Lampung: Majelis Pendidikan

Tinggi Akbid Muhammadiyah Pringsewu; 2008.

[5] Andrianto, Heri. Pemrograman mikrokontroler AVR ATmega16. Bandung; 2008.

[6] Zuhal. Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektonika Daya. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama; 1995.

[7] YP-100 Infact Incubator. Operator and Service Manual. GEA MEDICAL [8] Kumpulan Job Sheet dan Daftar Tilik Praktik Klinik Kebidanan. Akademi