Sterilisator basah menggunakan ATMega8535.

(1)

TUGAS AKHIR

STERILISATOR BASAH MENGGUNAKAN

ATMega8535

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Elektro

Oleh:

ZEFNI REINHARD SOPACUA NIM : 085114015

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

(2)

FINAL PROJECT

WET STERILISATOR USING ATMega8535

Presented as Partial Fullfillment of Requirements To Obtain the SarjanaTeknik Degree In Electrical Engineering Study Program

ZEFNI REINHARD SOPACUA NIM : 085114015

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA

(3)

(4)

(5)

(6)

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

MOTTO

Berdoa, Bekerja dan Melayani adalah Senjata

Menuju Kesuksesan

Dengan ini kupersembahkan karyaku ini untuk...

Tuhanku Yesus Kristus Pembimbingku yang setia,

Keluargaku tercinta,

Pacarku tersayang,

Teman-temanku seperjuangan,

Dan semua orang yang mengasihiku

Terima Kasih untuk

semuanya...

(7)

(8)

viii

INTISARI

Pada saat ini banyak sekali bakteri-bakteri yang menular melalui barang-barang atau benda-benda yang bekas dipakai oleh orang sakit, contohnya pisau bedah, pinset, gunting, dan lain-lain. Instrumen-instrumen medis tersebut biasanya sering digunakan untuk membedah maupun untuk mengobati luka, sehingga instrumen-instrumen tersebut mudah terkontaminasi bakteri. Bakteri-bakteri tersebut akan mati apabila disterilkan dengan suhu panas uap air tertentu. Sterilisator basah menggunakan ATMega8535 memberikan solusi untuk membasmi bakteri pada instrumen-instrumen medis dengan menggunakan uap air.

Pada penelitian ini, sterilisator basah menggunakan ATMega8535 sebagai pengendali sensor suhu LM35 dan pemanas air (heater), sensor suhu LM35 sebagai pengukur suhu,

heater sebagai pemanas air dan keypad sebagai input dari user. Jika sensor suhu LM35 mendeteksi suhu kurang dari suhu yang dimasukkan olehuser makaheaterakan ON dan jika sensor suhu LM35 mendeteksi suhu lebih dari suhu yang dimasukkan olehuser maka heater

akan OFF.

Sterilisator basah menggunakan ATMega8535 dapat berfungsi dengan baik. Sensor suhu LM35 mampu mendeteksi suhu dalam boks sterilisator. Steady state error sterilisator

basah dalam menstabilkan suhu sebesar 1.51%.

(9)

ABSTRACT

At this time a lot of bacteria that are transmitted through the goods or secondhand objects used by the sick, for example, scalpel, tweezers, scissors, and others. Medical instruments are typically used to dissect and to treat wounds, so that these instruments are easily contaminated bacteria. These bacteria will die if the temperature sterilized with hot steam particular. Wet sterilizer uses ATMega8535 provide solutions to eradicate the bacteria on medical instruments using water vapor.

In this study, using a wet sterilizer ATMega8535 as controller and LM35 temperature sensor water heater (heater), LM35 temperature sensor as a temperature gauge, water heater and the heater as the keypad as input from the user. If the LM35 temperature sensor detects a temperature less than the temperature of the heater is inserted by the user will be ON and if the LM35 temperature sensor detects the temperature over temperature entered by the user then the heater will be OFF.

ATMega8535 wet sterilizer uses to function properly. LM35 temperature sensor capable of detecting the temperature in the sterilizer box. Steady state error in the wet sterilizer temperature stabilizes at 1:51%.

(10)

(11)

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL... i

HALAMAN PERSETUJUAN ... iii

HALAMAN PENGESAHAN ... iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA... v

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP ... vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJAN KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ... vii

INTISARI ... viii

ABSTRACT... ix

KATA PENGANTAR ... x

DAFTAR ISI ... xi

DAFTAR GAMBAR ... xiv

DAFTAR TABEL ... xvii

DAFTAR LAMPIRAN ... xix

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belekang... 1

1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian... 2

1.3. Pembatasan Masalah... 2

1.4. Metodogi Penelitian... 3

BAB II DASAR TEORI 2.1. Mikrokontroler ATMega8535 ... 5

2.1.1 Konstruksi ATMega8535 ... 5

2.1.2 Resetdan Osilator Eksternal... 8

2.1.3 Timer/Counter1 ... 8

2.1.3.1. RegisterPengendaliTimer/Counter1... 9

2.1.3.2. ModeOperasi ... 14

2.1.4 ADC (Analog to Digital Converter)... 15

(12)

xii

2.2. Sensor Suhu LM35 ... 18

2.3. LCD (Liquid Crystal Display)16x2... 20

2.4. Relay... 23

2.5. Transistor Sebagai Saklar ... 24

2.6. Keypad... 25

2.7. IC Regulator ... 26

2.8. FilterKapasitor ... 27

2.9. Heater... 27

2.10. Suhu Pemanasan Alat ... 28

2.11. Hukum Ohm ... 29

2.12. Analisis Respon Transien ... 29

2.13.Steady State Error... 30

BAB III PERANCANGAN 3.1. Proses Kerja Sistem ... 32

3.2. Perancangan Perangkat Keras ... 32

3.2.1. Desain BoksSterilisator... 32

3.2.2. Perancangan Rangkaian Penyearah ... 34

3.2.3. Rangkaian Sensor Suhu ... 37

3.2.4. Perancangan RangkaianRelay... 37

3.2.5. Perancangan Rangkaian LCD... 39

3.2.6. PerancanganKeypad... 40

3.2.7. Sistem Minimum Mikrokontroler ATMega8535 ... 41

3.3. Perancangan Rangkaian Lunak ... 43

3.3.1. Diagram Alir Utama ... 43

3.3.2. Diagram Alir Manual... 44

3.3.3. Diagram Alir Otomatis ... 46

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Bentuk FisikSterilisatordanHardwareElektronik ... 48

(13)

xiii

4.1.2. Cara Penggunaan Alat ... 49

4.1.3. HardwareElektronik... 49

4.2. Pengujian Keberhasilan ... 51

4.2.1 PengujianModeA (ModeOtomatis)... 52

4.2.2 PengujianModeB (ModeManual) ... 54

4.2.2.1. PengujianModeB Dengan Suhu 87oC... 54

4.2.2.2. PengujianModeB Dengan Suhu 90oC... 56

4.2.2.3. PengujianModeB Dengan Suhu 93oC... 58

4.3. Analisis Hasil Pengujian... 59

4.4. Hasil Pengujian Bakteri ... 60

4.5. Rangkaian Penyearah ... 61

4.6. Pengujian RangkaianRelay... 63

4.7. PembahasanSoftware... 64

4.7.1 Program Utama... 64

4.7.2 ProgramModeOtomatis (Mode A)... 65

4.7.3 ProgramModeManual (Mode B) ... 67

4.7.4 Program Pengaturan ADC ... 70

4.7.5 ProgramKeypad... 70

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan... 72

5.2. Saran ... 72

DAFTAR PUSTAKA ... 73

(14)

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Diagram blok perancangan ... 3

Gambar 2.1. KonfigurasipinATmega8535 ... 6

Gambar 2.2. Rangkaianreset... 8

Gambar 2.3. Bentuk fisik LM35 ... 19

Gambar 2.4. Grafik akurasi LM35 terhadap suhu ... 20

Gambar 2.5. Bentuk fisik LCD16x2 ... 21

Gambar 2.6. KonfigurasipinLCD ... 21

Gambar 2.7. Bentuk fisikrelay... 24

Gambar 2.8. Bentukschematic relay... 24

Gambar 2.9. Konfigurasi transistor sebagai saklar ... 25

Gambar 2.10.Keypad... 26

Gambar 2.11. Rangkaian dasar regulator 78xx... 27

Gambar 2.12. Bentuk fisikheater... 28

Gambar 2.13. Rangkaian arus ... 29

Gambar 2.14. Spesifikasi respon transien ... 30

Gambar 3.1. Blok diagram perancangan sistem pada sterilisator ... 32

Gambar 3.2a. Tampak belakang ... 33

Gambar 3.2b. Tampak samping ... 33

Gambar 3.2c. Tampak atas ... 34

Gambar 3.3. Rangkaian catu daya 12 volt dan 5 volt ... 34

Gambar 3.4. Rangkaian sesnsor LM35... 37

Gambar 3.5. Rangkaianrelay... 38

Gambar 3.6. Konfigurasi LCD... 39

Gambar 3.7. Konfigurasikeypad4x4 ... 40

Gambar 3.8. Rangkaian osilator ATmega8535... 41

Gambar 3.9. RangkaianresetATmega8535... 41

Gambar 3.10. Rangkaian system minimum ATmega8535 ... 43

(15)

Gambar 3.12. Diagram alir manual... 45

Gambar 3.13. Diagram alir otomatis... 46

Gambar 3.14. Tampilan pada LCD... 47

Gambar 4.1. Bentuk fisiksterilisatorbasah ... 48

Gambar 4.2. Bokshardwareelektronik... 49

Gambar 4.3. Bokssterilisator... 49

Gambar 4.4. Hardwareelektronik ... 50

Gambar 4.5. Peletakanheaterdan sensor suhu LM35 ... 50

Gambar 4.6. Rangkaian LCD... 50

Gambar 4.7. Rangkaian minimum sistem... 51

Gambar 4.8. Rangkaianrelay... 51

Gambar 4.9. Keypad... 51

Gambar 4.10. Rangkaian penyearah 5 dan 12 volt ... 51

Gambar 4.11. Grafik perbandingan suhu LCD dengan suhu thermometer terhadap waktu ... 53

Gambar 4.12. Grafik perbandingan suhu LCD dengan suhu thermometer terhadap waktu ... 56

Gambar 4.13. Grafik perbandingan suhu LCD dengan suhu thermometer terhadap waktu ... 57

Gambar 4.14. Grafik perbandingan suhu LCD dengan suhu thermometer terhadap waktu ... 59

Gambar 4.15. Rangkaian penyearah 5 dan 12 volt ... 62

Gambar 4.16. Rangkaianrelay... 63

Gambar 4.17. Tampilan awal... 64

Gambar 4.18. Tampilan jika data masukkan darikeypadsalah... 64

Gambar 4.19. Program utama ... 65

Gambar 4.20. Programmodeotomatis ... 66

Gambar 4.21. Tampilanmodeotomatis (modeA)... 67

Gambar 4.22. Tampilan untuk kembali ke menu utama ... 67

Gambar 4.23. Tampilan peringatan (warning) sebelum tutup boks dibuka ... 67

(16)

xvi

Gambar 4.25. Tampilanmodemanual (modeB)... 69

Gambar 4.26. Tampilan jika data suhu darikkeypadsalah ... 69

Gambar 4.27. Tampilan jika data waktu darikeypadsalah ... 69

Gambar 4.28. Tampilan peringatan (warning) sebelum tutup boks dibuka ... 69

Gambar 4.29. Tampilan untuk kembali ke menu utama ... 70

Gambar 4.30. Program pengaturan ADC... 70

(17)

xvii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Fungsi khususportB... 6

Tabel 2.2. Fungsi khususportC... 7

Tabel 2.3. Fungsi khususportD... 7

Tabel 2.4. Tegangan dan frekuensi kerja... 8

Tabel 2.5. RegisterTCCR1A ... 9

Tabel 2.6. Normal dan CTC ... 9

Tabel 2.7. Mode festPWM ... 9

Tabel 2.8. Mod phase correctdanphase& frekuensicorrectPWM... 10

Tabel 2.9. Modeoperasi... 10

Tabel 2.10. RegisterTCCR1B ... 11

Tabel 2.11. Prescaler timer/counter1 ... 12

Tabel 2.12. Register1A ... 12

Tabel 2.13. Register1B ... 13

Tabel 2.14. Register1... 13

Tabel 2.15. RegisterTIMSK ... 13

Tabel 2.16. RegisterTIFR ... 14

Tabel 2.17. RegisterADMUX... 16

Tabel 2.18. Pemilihan tegangan referensi... 16

Tabel 2.19. Pemilihanpin inputADC ... 17

Tabel 2.20. RegisterADCSRA... 17

Tabel 2.21. ADCprescaler... 18

Tabel 2.22. Register dataADC, ADLAR=0 ... 18

Tabel 2.23. Register dataADC, ADLAR=1 ... 18

Tabel 2.24. Operasi dasar LCD ... 22

Tabel 2.25. KonfigurasipinLCD ... 22

Tabel 2.26. KonfigurasipinLCD ... 23

Tabel 2.27. Nilai tegangan IC 78xx... 26

Tabel 3.1. Konfigurasikeypad4x4... 40

(18)

xviii

Tabel 4.1. Hasil pengujianmodeA (modeotomatis) ... 52

Tabel 4.2. Hasil pengujianmodeB dengan suhu 87oC ... 55

Tabel 4.3. Hasil pengujianmodeB dengan suhu 90oC ... 56

Tabel 4.4. Hasil pengujianmodeB dengan suhu 93oC ... 58

Tabel 4.5. Presentase keberhasilan alat dalam mensterilkan suhu ... 60

Tabel 4.6. Hasil pemeriksaan bakteri dengan menggunakan NA... 61

Tabel 4.7. Hasil pengujian arus danoutputpenyearah ... 62

(19)

xix

DAFTAR LAMPIRAN

L1. Tabel hasil pengujian alat ... L1 L17. Grafik perbandingan suhu LCD dengan suhu thermometer

terhadap waktu ... L17 L21. Grafik perbandingan mode A dan mode B

dengan suhu 93oC terhadap waktu ... L21 L22. Listing program ... L22 L23. Rangkaian keseluruhan ... L37

(20)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Seiring dengan berkembangnya teknologi kesehatan di Indonesia semakin meningkatkan kebutuhan akan instrumen medis. Instrumen medis sangat bepengaruh sebagai penunjang untuk penyembuhan luka atau penyakit terhadap kesembuhan pasien. Malpraktek pada dunia kedokteran banyak terjadi akibat faktor teknis dalam masa penyembuhan. Salah satu faktor teknis penyebab terjadinya malpraktek adalah kontaminasi terhadap alat yang digunakan dalam dunia kesehatan. Mikroorganisme sering menjadi penyebab terjadinya kontaminasi karena menempel pada peralatan yang digunakan untuk pengobatan dan tidak kasat mata.

Salah satu cara untuk mencegah terjadinya kontaminasi pada peralatan medis yaitu dengan melakukan sterilisasi. Sterilisasi biasanya dilakukan pada intrumen pakai ulang seperti gunting, pisau bedah dan pinset. Pada penelitian yang dilakukan di Rumah Sakit Umum Daerah (RSUD) Dr. Moewardi, kontaminasi sering terjadi pada hari keenam setelah pemakaian intrumen pakai ulang [1]. Kontaminasi dapat menghambat proses penyembuhan pada pasien. Salah satu akibat dari kontaminasi adalah terinfeksinya jaringan tubuh manusia karena penggunaan instrumen medis yang tidak steril. Bakteri yang menyebabkan infeksi diantaranya bakteri gram negatif (E. coli), gram positif (Enterococcus), dan bakteri anaerob [2]. Bakteri tersebut akan musnah pada suhu 1210C -1240C selama 15 menit. Salah satu cara untuk memusnahkan bakteri pada instrumen medis yaitu dengan memberikan suhu tertentu pada instrumen yang akan digunakan.

Berdasarkan permasalahan tersebut, penulis berusaha mengembangkan sebuah sistem sterilisasi agar dapat dimanfaatkan sebagai pencegah terjadinya kontaminasi pada instrumen medis. Sterilisasi dapat dilakukan dengan tiga cara yaitu sterilisasi basah, sterilisasi kering dan sterilisasi ultraviolet. Penulis akan mengembangkan sebuah alat dengan metode sterilisasi basah. Sterilisasi basah merupakan proses penghilangan seluruh mikroorganisme dengan melakukan pengukusan menggunakan uap air.

Salah satu jenis sterilisator basah yang telah ada di pasaran yaitu Sterilisator Basah SMIC [3].Sterilisator ini terbuat dari bahan insulator panas dariglass wool, sehingga dapat meminimalkan panas yang terbuang. Instrumen ini dapat bekerja secara otomatis dengan

(21)

pengaturan waktu. Kelemahan dari sterilisator ini adalah tidak dapat dilakukan pengaturan suhu panas yang diinginkan dan hanya dapat diatur lama pemanasan menggunakantimer.

Pada penelitian ini penulis akan mengembangkan sebuah sterilisator basah yang dapat diatur suhu pemanasan dan waktu pemanasan menggunakan mikrokontroler dan dilengkapi denganmodeyang bisa dipilih sesuai kebutuhan.

Sterilisator basah yang akan dibuat menggunakan dua buah mode, yaitu mode

otomatis dan manual. Pada saat menggunakan mode otomatis, user tidak perlu memasukkan nilai suhu dan waktu, karena di dalam mikrokontroler sudah ditentukan nilai suhu dan waktu untuk jumlah instrumen yang digunakan. Pada saat menggunakan mode

manual, user harus memasukkan nilai suhu dan waktu yang diinginkan menggunakan

keypadsebagaiinputmikrokontroler dan kemudian akan ditampilkan pada LCD.

Penelitian ini akan menggunakan sensor suhu LM35 sebagai pengukur suhu sterilisator. Sensor suhu LM35 akan dikontrol oleh mikrokontroler ATmega8535. Penelitian ini akan menggunakanheatersebagai pemanas air dan akan diletakkan di dalam boks sterilisator. Mikrokontroler akan mengontrol relay sebagai saklar untuk heater. Ketika suhu melebihi nilai yang ditentukan, maka relay akan memutus arus yang menuju ke heater. Sebaliknya, ketika suhu kurang dari nilai yang ditentukan, maka relay akan menghubungkan arus yang menuju ke heater. Proses tersebut akan terjadi selama waktu yang ditentukan, sehingga suhu akan tetap stabil. Dengan proses tersebut diharapkan mikroorganisme yang terdapat pada instrumen medis dapat musnah.

1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah menciptakan suatu alat sterilisator basah yang dikontrol oleh mikrokontroler ATmega8535.

Manfaat penelitian ini bagi dunia kesehatan adalah menyediakan suatu instrumen yang dapat dipergunakan sebagai sterilisator bagi instrumen-instrumen medis, terutama untuk instrumen pakai ulang.

1.3. Pembatasan Masalah

Agar Tugas Akhir ini bisa mengarah pada tujuan dan untuk menghindari terlalu kompleksnya permasalahan yang muncul, maka perlu adanya batasan-batasan masalah yang sesuai dengan judul dari tugas akhir ini. Adapun batasan masalah adalah :

1. Menggunakan mikrokontroler keluarga AVR ATmega8535 sebagai pengolah data dari sensor suhu dan menampilkan suhu tersebut ke LCD.

(22)

2. Sensor yang digunakan adalah Integrated Circuit (IC) LM35 sebagai sensor suhu.

3. Suhu maksimal yang dapat diukur adalah 1500C.

4. Sistem pengendalianheatermenggunakan perantararelaysebagai saklar. 5. MenggunakanHeatersebagai pemanas, dengan daya 350 watt.

6. Menggunakankeypadsebagaiinputsuhu dan waktu referensi. 7. Menggunakan dua buahmode, yaitumodeotomatis dan manual.

1.4. Metodologi Penelitian

Berdasarkan pada tujuan yang ingin dicapai metode-metode yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini adalah:

1. Studi literatur, yaitu dengan cara mendapatkan data dengan membaca buku-buku dan jurnal-jurnal yang berkaitan dengan permasalahan yang dibahas dalam tugas akhir ini.

2. Dokumenter, yaitu dengan mendapatkan sumber informasi berdasarkan data atau arsip yang telah ada sehingga dapat membantu penulis dalam mengerjakan tugas akhir ini.

3. Eksperimen, yaitu dengan langsung melakukan praktek maupun pengujian terhadap hasil pembuatan alat dalam pembuatan tugas akhir ini.

4. Perancangan subsistem hardware. Tahap ini bertujuan untuk mencari bentuk model yang optimal dari sistem yang akan dibuat dengan mempertimbangan dari berbagai faktor-faktor permasalahan dan kebutuhan yang telah ditentukan. Gambar 1.1 memperlihatkan blok model yang akan dirancang.

5. Pembuatan subsistem hardware. Berdasarkan gambar 1.1, rangkaian akan bekerja jika suhu air dan waktu sterilisasi melebihi batas yang telah ditentukan. Suhu air digunakan sebagaiinputpada sensor suhu LM 35.

(23)

6. Proses pengambilan data. Pengambilan data dilakukan dengan cara memasukkan instrumen pakai ulang dengan jumlah yang berbeda, yaitu 1, 2, atau 3 alat. Data yang diambil adalah suhu dan waktu.

7. Analisis dan penyimpulan hasil percobaan. Analisis data dilakukan dengan mendeteksi kenaikan suhu, menganalisa performe alat (misal : kestabilan sistem, rise time, setting time, dll) dan mengecek keberadaan kuman dalam gunting, pisau bedah dan sarung tangan. Penyimpulan hasil percobaan dapat dilakukan dengan menghitung presentasi error yang terjadi. Untuk mengecek masih ada atau tidaknya kuman dapat dilakukan dengan cara mengecek pada Balai Pemeliharaan Fasilitas Kesehatan (BPFK).

(24)

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Mikrokontroler ATMega8535

Mikrokontroler adalah sebuah sistem microprocessor yang di dalamnya sudah terdapat CPU, ROM, RAM, I/O, clock dan peralatan internal lainya yang sudah saling terhubung dan terorganisasi (teralamati) dengan baik oleh pabrik pembuatnya dan dikemas dalam satu chip yang siap pakai [4]. Sehingga pengguna tinggal memprogram isi ROM sesuai aturan penggunaan oleh pabrik yang membuatnya.

2.1.1. Konstruksi ATMega8535

Mikrokontroler ATmega8535 memiliki 3 jenis memori, yaitu memori flash, memori data dan memori EEPROM [4]. Ketiganya memiliki ruang sendiri dan terpisah. a. Memoriflash

ATmega8535 memiliki kapasitas memori flash sebesar 8 Kbyte yang terpetakan dari alamat 0000h – 0FFFh, masing-masing alamat memiliki lebar data 16 bit. Memori program ini terbagi menjadi 2 bagian yaitu bagian program boot dan bagian program aplikasi.

b. Memori data

ATmega8535 memiliki kapasitas memori data sebesar 608 byte yang terbagi menjadi 3 bagian yaitu register serba guna, register I/O dan SRAM. ATmega8535 memiliki 32 byte register serba guna, 64 byte register I/O yang dapat diakses sebagai bagian dari memori RAM (menggunakan instuksi LD atau ST) atau dapat juga diakses sebagai I/O (menggunakan instruksi IN atau OUT), dan 512 byte digunakan untuk memori data SRAM.

c. Memori EEPROM

ATmega8535 memiliki memori EEPROM sebesar 512 byte yang terpisah dari memori program maupun memori data. Memori EEPROM ini hanya dapat diakses dengan menggunakan register-register I/O yaitu register EEPROM Address, register EEPROMData, dan register EEPROMControl. Untuk mengakses memori EEPROM

(25)

ini diperlakukan seperti mengakses data eksternal, sehingga waktu eksekusinya relatif lebih lama bila dibandingkan dengan mengakses data dari SRAM.

Gambar 2.1. Konfigurasi pin ATmega8535 [4]

Konfigurasi pin ATmega8535 dapat dilihat pada Gambar 2.1. Dari gambar dapat dijelaskan fungsi dari masing-masingpinATmega8535 sebagai berikut [4]:

1) VCC merupakanpinyang berfungsi sebagaiinputcatu daya. 2) GND merukanpin Ground.

3) PortA (portA0…portA7) merupakanpin input/outputdua arah danpin inputADC. 4) PortB (portB0…portB7) merupakan pin input/outputdua arah dan dan pin fungsi

khusus, seperti dapat dilihat pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1 Fungsi khusus portB [4]

Pin Fungsi Khusus

PB7 SCK (SPIBus Serial Clock)

PB6 MISO (SPIBus Master Input/ Slave Output) PB5 MOSI (SPIBus Master Output/ Slave Input) PB4 SS (SPISlave Select Input)

PB3 AIN1 (Analog Comparator Negative Input)

OC0 (Timer/Counter0 Output Compare Match Output) PB2 AIN0 (Analog Comparator Positive Input)

INT2 (External Interrupt 2 Input)

PB1 T1 (Timer/ Counter1 External Counter Input) PB0 T0 T1 (Timer/Counter External Counter Input)

(26)

5) Port C (portC0…portC7) merupakan pin input/output dua arah dan pin fungsi khusus, seperti dapat dilihat pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2 Fungsi khusus portC [4]

Pin Fungsi khusus

PC7 TOSC2 (Timer Oscillator Pin2) PC6 TOSC1 (Timer Oscillator Pin1) PC5 Input/Output

PC4 Input/Output PC3 Input/Output PC2 Input/Output

PC1 SDA (Two-wire Serial Buas Data Input/Output Line) PC0 SCL (Two-wire Serial Buas Clock Line)

6) Port D (portD0…portD7) merupakan pin input/output dua arah dan pin fungsi khusus, seperti yang terlihat pada Tabel 2.3.

Tabel 2.3 Fungsi khusus port D [5]

Pin Fungsi khusus

PD7 OC2 (Timer/Counter Output Compare Match Output) PD6 ICP (Timer/Counter1 Input Capture Pin)

PD5 OC1A (Timer/Counter1 Output CompareAMatch Output) PD4 OC1B (Timer/Counter1 Output CompareBMatch Output) PD3 INT1 (External Interrupt 1 Input)

PD2 INT0 (External Interrupt0Input) PD1 TXD (USARTOutput Pin) PD0 RXD (USARTInput Pin)

7) RESET merupakanpinyang digunakan untuk me-resetmikrokontroler. 8) XTAL1 dan XTAL2 merupakanpin input clockeksternal.

9) AVCC merupakanpin inputtegangan untuk ADC. 10) AREFF merupakanpin inputtegangan referensi ADC.

(27)

2.1.2. Reset dan Osilator Eksternal

Chip akan reset jika tegangan catu nol atau pin RST dipaksa 0 [4]. Jika membutuhkan tombol reset, dapat ditambah dengan rangkaian reset seperti pada Gambar 2.2. Pada rangkaian reset terdapat waktu pengosongan kapasitor yang dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut [5]:

T = R x C (2.1)

Dimana :

T = waktu pengosongan C = Capasitor

R = Resistor

Gambar 2.2. Rangkaian reset [4]

Tabel 2.4. Tegangan dan frekuensi kerja [4]

Tabel 2.4 menunjukkan tegangan dan frekuensi kerja pada mikroprosesor ATmega. Tegangan kerja chip tipe L dapat beroperasi 2,7–5,5V.

2.1.3. Timer/Counter1

Timer/Counter1 adalah sebuah timer/Counter yang mempunyai kapasitas cacahan 16-bit (65535) baik pulsa/clock internal maupun eksternal yang dilengkapi prescaler

(28)

Dapat digunakan untuk : a. Timer/Counterbiasa

b. Clear Timer on Compare Match(Auto Reload) c. Counterpulsa eksternal

d. Capture Unit(unit penangkap isi TCNT1akibattriger pinICP1/PB0)

e. Generator frekuensi biasa f. Generator frekuensi PWM

2.1.3.1. Register Pengendali Timer/Counter1 1. Timer/Counter1Control RegisterA–TCCR1A

Tabel 2.5. Register TCCR1A [6]

Bit7:6–COM1A1:0:Compare Output Mode for channelA

Bit5:4–COM1B1:0:Compare Output Mode for channelB

Bit-bit ini bertugas mengendalikan sifat/kelakuan pin OC1A atau OC1B yang

berhubungan dengan mode operasi yang digunakan [6] Tabel 2.6. Normal dan CTC [6]

(29)

Tabel 2.8. Mode Phase Correct dan Phase & Frekuensi Correct PWM [6]

Bit3–FOC1A: Force Output Compare for channel A

Bit2–FOC1B: Force Output Compare for channel B

Bit– FOC1A/FOC1B hanya dapat digunakan ketika menggunakan mode operasi

non-PWM. Jikabit-bitini di-setmaka akan memaksa terjadinyacompare match.

Bit1:0–WGM11:0:Wafeform Generator Mode

Kedua bit ini bersamaan dengan bit WGM13:12 dalam register TCCR1B berguna

untuk memilih mode operasi yang akan kita gunakan [6]. Tabel 2.9. Mode Operasi [6] WGM 13 WGM 12 WGM 11 WGM 10 Mode Operasi TOP Update OCR1x Set flag TOV1

0 0 0 0 Normal 0xFFFF immidiet MAX

0 0 0 1

Phase Correct

8-bit

0x00FF TOP BOTTOM

0 0 1 0

PWM Phase Correct

9-bit

0x01FF TOP BOTTOM

0 0 1 1

PWM Phase Correct

10-bit

0x03FF TOP BOTTOM

0 1 0 0 CTC OCR1A immidiet MAX

0 1 0 1

Fast PWM

(30)

Tabel 2.9. (lanjutan) Mode Operasi [6] WGM 13 WGM 12 WGM 11 WGM 10 Mode Operasi TOP Update OCR1x Set flag TOV1

0 1 1 0

Fast PWM

9-bit 0x01FF BOTTOM TOP

0 1 1 1

Fast PWM

10-bit 0x03FF BOTTOM TOP

1 0 0 0

PWM Phase & Frequency

Correct

ICR1 BOTTOM BOTTOM

1 0 0 1

PWM Phase & Frequency

Correct

OCR1A BOTTOM BOTTOM

1 0 1 0

PWM Phase Correct

ICR1 TOP BOTTOM

1 0 1 1

PWM Phase Correct

OCR1A TOP BOTTOM

1 1 0 0 CTC ICR1 immidiet MAX

1 1 0 1 Tidak

digunakan - -

-1 1 1 0 Fast PWM ICR1 BOTTOM TOP

1 1 1 1 Fast PWM OCR1A BOTTOM TOP

2. Timer/Counter1Control RegisterB–TCCR1B

(31)

Bit7–INC1:Input Capture Noise Canceler

Penge-set-an bit ini akan mengaktifkan Input Capture Noise Canceler pada saat menggunakan mode normal yang capture event [6]. Di mana noise canceler akan memfilter triger yang masuk ke pin ICP1 akan disaring selama 4 siklus clock, jika

selama 4 siklusclocktersebuttrigernya berubah maka akan diabaikan.

Bit6–ICES1:Input Capture Edge Select

Bit ini mendefinisikan triger yang masuk ke pin ICP1 (PB0) yang digunakan untuk

menangkap kejadian (capture event). Jika ICES1=0 maka falling edge (perpindahan

dari 1 ke 0) digunakan sebagaitrigerdan jika ICES1=1 makarising edge(perpindahan

dari 0 ke 1) digunakan sebagaitriger.

Ketika ada triger pada pin ICP1 (PB0) maka secara otomatis oleh CPU isi register

pencacah TCNT1akan disalin keregisterpenangkap ICR1dan juga berkebalikan pada

flag statusICF1yang digunakan untukinterupsi capture event.

Bit5–Reserved Bit

Tidak digunakan

Bit4:3–WGM13:2:Waveform Generator Mode

Lihat tabel Mode Operasi

Bit2:0–CS12:0:Clock Select

Bit-bit ini bertugas untuk memilih/mendefinisikan/prescaler pulsa/clock yang masuk ke dalamregisterTCNT1.

Tabel 2.11. Prescaler timer/counter1 [6]

3. Output Compare Register1 A–OCR1AHandOCR1AL

(32)

4. Output Compare Regist

Register ini bertugas se sesuai dengan kebutuha mencacah maka otom (OCR1H:OCR1L) secar

akan terjadicompare m

5. Input Capture Register

Register ICR1 (ICR1H

TCNT1 (pada saat terse

Register ICR1 juga me

mode tertentu (lihat tabe 6. Timer/Counter Interrupt

Bit5–TICIE1: T/C1,

Bit ini berguna untuk padapinICP1/PB0) ke

Bit4–OCIE1A: T/C1

Bit ini berguna untuk ini di-set.

gister1 B–OCR1BHandOCR1BL

Tabel 2.13. Register 1 B [6]

s sebagai register pembanding yang bisa kita uhan [6]. Dalam praktiknya pada saat TCNT1(T

otomatis oleh CPU akan dibandingkan d cara kontinyu dan jika isi TCNT1 sama denga

pare matchyang dapat dimanfaatkan untuk mode C

ster1–ICR1H and ICR1L

Tabel 2.14. Register 1 [6]

H:ICR1L) akan selau diperbarui dengan isi

ersebut) sewaktu terjadi triger (capture event) mempunyai fungsi lain untuk mendefinisikan tabel mode operasi).

rrupt Mask Register–TIMSK

Tabel 2.15. Register TIMSK [6]

1,Input Capture Interrupt Enable

untuk meng-aktif-kan interupsi input capture (pe ketika bit di-set[6].

C1,Output CompareAMatch Interrupt Enable

uk meng-aktif-kan interupsiOutput Compare A

kita tentukan besarnya (TCNT1H:TCNT1L)

dengan isi OCR1

ngan isi OCR1 maka

ode CTC dan PWM.

isi register pencacah

nt) pada pin ICP1[6].

kan TOP value pada

(penangkap kejadian

nable

(33)

Bit3–OCIE1B: T/C1,Output CompareBMatch Interrupt Enable

Bit ini berguna untuk meng-aktif-kan interupsi Output Compare BMatch ketika bit

ini di-set.

Bit2–TOIE1:Timer/Counter1, Overflow Interrupt Enable

Bitini berguna untuk meng-aktifkan interupsi overflowTCNT1ketikabitini di-set.

7. Timer/Counter Interrupt Flag Register–TIFR

Tabel 2.16. Register TIFR [6]

Bit5–ICP1: T/C1,Input Capture Flag

Bitini akan set secara otomatis ketika menagkap trigerpada pin ICP [6].Bitini akan

clearjuga secara otomatis ketika mengeksekusi vektor interupsi input capture. Untuk meng-clearsecaramanual bitini makabitini harus di-set.

Bit4–OCF1A: T/C1,Output CompareAMatch Flag

Bitini akansetsecara otomatis ketika terjadi compare matcha. Bitini akanclearjuga secara otomatis ketika mengeksekusi vektor interupsioutput compareA. Untuk

meng-clearsecaramanual bitini hars di-set.

Bit3–OCF1B:Timer/Counter1,Output CompareBMatch Flag

Bitini akansetsecara otomatis ketika terjadi compare matchb.Bitini akanclearjuga secara otomatis ketika mengeksekusi vektor interupsioutput compareB. Untuk

meng-clearsecaramanual bitini makabitini harus di-set.

Bit2–TOV1:Timer/Counter1,Overflow Flag

Bitini akansetsecara otomatis ketika terjadi overflowpadaregisterpencacah TCNT1.

Bit ini akan clear juga secara otomatis ketika mengeksekusi vektor overflow timer/counter1. Untuk meng-clearsecaramanual bitini makabitini harus di-set. 2.1.3.2. Mode Operasi

1. Mode Normal

a. Normal Overflow:

Dalam mode ini register pencacah TCNT1 bekerja secara normal selalu

mencacah/menghitung ke-atas atau counting-up hingga mencapai nilai maksimal 0xFFFF lalu 0x0000 lagi atau yang disebut overflow yang menyebabkan flag-TOV1

(34)

secara otomatis set yang menandakan terjadinya interupsi jika interupsi

timer/counter1 overflow diaktifkan [6]. Nilai TCNT1 tidak harus selalu 0x0000

namun bisa kita tentukan misalnya 0xF89 atau berapapun sesuai kebutuhan. b. Normal compare match:

Dalam mode ini register TCNT1 bekerja seperti mode normal overflow, hanya jika kita isi register OCR1x(x= A atau B) maka ketika TCNT1==OCR1x maka akan

terjadi compare match yang menyebabkan flag OCF1x secara otomatis set yang

menandakan terjadinya interupsi jika interupsi timer1 compare match x diaktifkan. Ketika compare match dalam mode ini TCNT1 akan terus menghitung hingga

overflow dan mulai dari nol lagi. Kita dapat mengaktifkan ketiga interupsi ini secara bersamaan (overflow,compare matchA dan B).

c. Mode normal input capture:

Pada mode ini timer selalu mencacah ke atas (counting-up) dari BOTTOM

(0x0000) hinggaMAX (0xFFFF) lalu mulai dari BOTTOM lagi. Jika meng-aktif-kan interupsi input capture ketika pada saat ada triger pada pin ICP1 maka CPU akan

menyalin (copy) isi TCNT1pada saat itu keregisterpengkap ICR1.

2.1.4. ADC (Analog to Digital Converter)

Sinyalinput dari pin ADC akan dipilih oleh multiplexer (register ADMUX) untuk diproses oleh ADC [7]. Karena converter ADC dalam chip hanya satu buah sedangkan saluran inputnya-nya ada delapan maka dibutuhkan multiplexer untuk memilih input pin

ADC secara bergantian. ADC mempunyai rangkaian untuk mengambil sampel dan hold

(menahan) tegangan input ADC mempunyai catu daya yang terpisah yaitu pin AVCC-AGND. AVCC tidak boleh berbeda ±0,3V dari Vcc.

Operasi ADC membutuhkan tegangan referensi VREF dan clock Fade (register ADCSRA) [7]. Tegangan referensi eksternal padapin AREF tidak boleh melebihi AVCC. Tegangan referensi eksternal dapat di-decouple pada pin AREF dengan kapasitor untuk menguranginoise. Atau dapat menggunakan tegangan referensi internal sebesar 2,56V (pin Aref diberi kapasitor secara eksternal untuk menstabilkan tegangan referensi internal). ADC mengkonversi tegangan input analog menjadi bilangan digital sebesar 10-bit. GND (0 volt) adalah nilai minimum yang mewakili ADC dan nilai maksimum ADC diwakili

(35)

oleh tegangan padapinAREF minus 1 LSB. Hasil konversi ADC disimpan dalam register pasangan ADCH:ADCL.

Sinyal input ADC tidak boleh melebihi tegangan referensi. Nilai digital inputADC untuk resolusi 10-bit(1024) adalah:

Kodedigital= (Vinput/Vref) x1024 (2.2)

Untuk resolusi 8-bit(256) :

Kodedigital= (Vinput/Vref) x256 (2.3)

Misalnya input suatu pin ADC dengan resolusi 8-bit adalah 2,5V dan tegangan referensi yang digunakan Vref internal sebesar 2,56V sehingga kodedigital-nya adalah:

Kodedigital = (2500 mV/2560 mV) x256 = 250 = 0xFA. Akurasi ADC dalam chip tidak sempurna, akurasinya ±2LSB sehingga kemungkinan kode yang dihasilkan tidak tepat 0xFA bisa jadi 0xF8, 0xF9, 0xFB, atau 0xFC.

2.1.4.1. Register Pengendali ADC

1. ADC Multiplexer Selection Register–ADMUX

Tabel 2.17. Register ADMUX [7]

Tabel 2.17 menujukan register pada ADMUX dan Tabel 2.17 menunjukkan pemilihan tegangan referensi [7].

Bit7:6–REFS1:0:Reference Selection Bits

Keduabitini bertugas memilih tegangan referensi yang digunakan. Tabel 2.18. Pemilihan tegangan referensi [7]

Tabel 2.18 menujukkan pemilihan tegangan referensi pada ADC.

Bit5–ADLAR: ADCLeft Adjust Result

Bit ini berakibat pada format data hasil konversi dalam register ADCH: ADCL (lihat register tersebut)

(36)

Bit-bitini memilih saluraninputuntuk ADC, seperti terlihat pada Tabel 2.19. Tabel 2.19. Pemilih pin input ADC [7]

2. ADC Control and Status Register A–ADCSRA

Tabel 2.20. Register ADCSRA [7]

Tabel 2.20 menunjukkan register pada ADCSRA [7].

Bit7–ADEN : ADCEnable

Bitpengaktif ADC (ADEN=0disable/ ADEN =1enable).

Bit6–ADSC: ADCStart Conversion

Dalammodekonversi tungal penge-set-anbitini maka akan memulai(start) konversi ADC untuk sekali konversi.

Bit5–ADFR: ADCFree Running Select

Bit ini memilih mode operasi yang digunakan, ketika bit ini di-set maka ADC akan menggunakanFree runningdi mana dalammodeini ADC disampel dan diperbarui secara simultan/kontinyu. Ketika bit ini di-clear maka akan mengakhiri mode free running dan masuk kemodekonversi tunggal (single conversion).

Bit 4–ADIF: ADCInterrupt Flag

Bit ini akan set secara otomatis ketika konversi ADC telah selesai(complete), dan akan

clearketika eksekusi interupsi ADCconversion complete.

Bit3–ADIE: ADCInterrupt Enable

Bitini bertugas untuk mengaktifkan interupsi ADC conversion complete(ADIE=0disable

/ ADIE=1enable).

Bit 2:0–ADPS2:0: ADCPrescaler Select Bits

Bit–bitini menentukan faktor pembagi frekuensi CPU yang digunakan untukclockADC, seperti yang terlihat pada Tabel 2.21.

(37)

Tabel 2.21. ADC prescaler [7]

3. The ADC Data Register–ADCL and ADCH

Tabel 2.22. Register Data ADC, ADLAR=0 [7]

Tabel 2.23. Register Data ADC, ADLAR=1 [7]

Tabel 2.22 menunjukkan register data ADC saat ADLAR=0 dan Tabel 2.23 menunjukkan register data ADC saat ADLAR=1 [7]. Ketika konversi selesai, maka hasilnya dapat ditemukan pada register ADCH : ADCL. Ketika ADCL dibaca maka ADC tidak akan diperbarui sampai ADCH dibaca.

2.2. Sensor Suhu LM35

Sensor suhu LM35 merupakan sensor solid state yang dapat mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik berupa tegangan [8]. Dengan demikian IC LM35 mempunyai kelebihan dibandingkan dengan sensor-sensor suhu linier yang dinyatakan dalam K, karena pemakaiannya tidak dituntut untuk mengurangi sejumlah besar tegangan konstan pada outputnya yang mencapai penskalaan centigrate yang sesuai. IC LM35 ini tidak membutuhkan penyesuaian atau pengurangan eksternal apapun untuk memberi

(38)

akurasi-akurasi khusus sebesar ± 1/4oC, dalam sebuah cakupan suhu penuh antara -55 sampai 150

IC LM 35 merupakan sensor suhu dimana tegangan keluarannya proposional linear untuk suhu dalam oC, mempunyai perubahan keluaran secara linear dan juga dapat dikalibrasi dalam K [8]. Di dalam udara sensor ini mempunyai pemanasan diri (self heating) kurang dari 0,1 oC dapat dipakai dengan menggunakan power supply tunggal. Dapat dihubungkan antar suhu(interface)ke rangkaian kontrol dengan sangat mudah, pada gambar 1.3 menunjukan bentuk fisik IC LM35.

Gambar 2.3. Bentuk fisik LM35 [8]

Koefisien dari IC LM35 tidaklah seperti sabuah NTC (Negative Temperature Coefficient), karena tidaklah mungkin untuk mendapatkan suatu jangkauan suhu yang lebar, apabila menggunakan sebuah reistor NTC [8]. Kelebihan dari penggunaan IC LM35 ini adalah diperolehnya jangkauan pengukuran yang luas dan kemudahan dalam kalibrasinya (penerapannya).

Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35 [8]:

1. Memiliki sensivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/oC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.

2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5oC pada suhu 25oC. 3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55oC samapai +150oC. 4. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 Volt.

5. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60µA.

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

7. Memiliki impedansi keluaran yang rendah, yaitu 0,1 W untuk beban 1mA. 8. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± 1/4oC.

(39)

Gambar 2.4 Grafik akurasi LM35 terhadap suhu[8]

Kelebihan dan kelemahan IC temperatur sensor tipe LM35 [8]: 1. Kelebihan :

• Rentang suhu yang jauh, antara -55 sampai +150oC.

• Low self-heating,sebesar 0,08oC.

• Beroperasi pada tegangan 4 sampai 30 V.

• Rangkaian tidak rumit.

• Tidak memerlukan pengondisi sinyal. 2. Kekurangan :

o Membutuhkan sumber tegangan untuk beroperasi. o Aliran arus(drain)kurang dari 60 µA.

o Pemanasan diri(self-heating)rendah 0,08oC.

2.3. LCD (Liquid Crystal Display) 16x2

LCD merupakan salah satu perangkat penampil yang sekarang ini mulai banyak digunakan [9]. Penampil LCD mulai dirasakan menggantikan fungsi dari CRT (Cathode Ray Tube), yang sudah berpuluh-puluh tahun digunakan manusia sebagai penampil gambar/text baik monokrom (hitam dan putih), maupun yang berwarna. Teknologi LCD memberikan lebih keuntungan dibandingkan dengan teknologi CRT, karena pada dasarnya, CRT adalah tabung triode yang digunakan sebelum transistor ditemukan. Beberapa keuntungan LCD dibandingkan dengan CRT adalah konsumsi daya yang relatif kecil, lebih ringan, dan tampilan yang lebih bagus.

(40)

Gambar 2.5.Bentuk fisik LCD16x2.[9]

LCD memanfaatkan silikon atau galium dalam bentuk kristal cair sebagai pemendar cahaya. Pada layar LCD, setiap matrik adalah tersusun dua dimensi piksel yang dibagi dalam baris dan kolom. Dengan demikian, setiap pertemuan baris dan kolom adalah sebuah LED terdapat sebuah bidang latar (backplane), yang merupakan lempengan kaca bagian belakang dengan sisi dalam yang ditutupi oleh lapisan elektroda transparan. Dalam keadaan normal, cairan yang digunakan memiliki warna cerah. Daerah-daerah tertentu pada cairan akan berubah warnanya menjadi hitam ketika tegangan diterapkan antara bidang latar dan pola elektroda yang terdapat pada sisi dalam lempeng kaca bagian depan.

Keunggulan LCD adalah hanya menarik arus yang kecil (beberapa mikro amper), sehingga alat atau sistem menjadi portable karena dapat menggunakan catu daya yang kecil [9]. Keunggulan lainnya adalah tampilan yang diperlihatkan dapat dibaca dengan mudah di bawah terang sinar matahari. Dibawah sinar cahaya yang remang-remang atau dalam kondisi gelap, sebuah lampu (berupa LED) harus dipasang di belakang layar tampilan.

(41)

Operasi dasar pada LCD terdiri dari empat, yaitu instruksi mengakses proses internal, instruksi menulis data, instruksi membaca kondisi sibuk, dan instruksi membaca data. ROM pembangkit sebanyak 192 tipe karakter, setiap karakter dengan huruf 5x7 dot matrik. Kapasitas pembangkit RAM 8 tipe karakter (membaca program), maksimum pembacaan 80x8 bit tampilan data. Perintah utama LCD adalah Display Clear, Cursor Shift, danDisplay Shift. Tabel 2.24 menunjukkan operasi dasar LCD.

Tabel 2.24. Operasi dasar LCD[9]

RS R/W Operasi

0 0 Input Instruksi ke LCD

0 1 MembacaStatus Flag(DB7) dan alamatCounter(DB0) sampai (DB6)

1 0 Menulis Data

1 1 Membaca Data

Tabel 2.25. Konfigurasi pin LCD[9]

Pin No Keterangan Konfigurasi Hubung

1 GND Ground

2 VCC Tegangan +5VDC

3 VEE Ground

4 RS Kendali Rs

5 RW Ground

6 E Kendali E/Enable

7 D0 Bit 0

8 D1 Bit 1

9 D2 Bit 2

10 D3 Bit 3

11 D4 Bit 4

12 D5 Bit 5

13 D6 Bit 6

14 D7 Bit 7

15 A Anoda (+5VDC)

(42)

Tabel 2.26. Konfirgurasi pin LCD[9]

Pin Bilangan Biner Keterangan

0 Inisialisasi

1 Data

0 Tulis LCD/W (Write)

1 Baca LCD/R (Read)

E 0 Pintu data terbuka

1 Pintu data tertutup

Lapisan film yang berisi kristal cair diletakkan di antara dua lempeng kaca yang telah ditanami elektroda logam transparan. Saat tegangan dicatukan pada beberapa pasang elektroda, molekul-molekul kristal cair akan menyusun diri agar cahaya yang mengenainya akan dipantulkan atau diserap. Dari hasil pemantulan atau penyerapan cahaya tersebut akan terbentuk pola huruf, angka, atau gambar sesuai bagian yang diaktifkan.

LCD membutuhkan tegangan dan daya yang kecil sehingga sangat populer untuk aplikasi pada kalkulator, arloji digital, dan instrumen elektronik lain seperti Global Positioning System (GPS), bargraph display, dan multimeter digital. LCD umumnya dikemas dalam bentuk Dual In-line Package (DIP) dan mempunyai kemampuan untuk menampilkan beberapa kolom dan baris dalam satu panel. Untuk membentuk pola, baik karakter ataupun gambar, pada kolom dan baris secara bersamaan digunakan digunakan metode screening. Metode screening adalah mengaktifkan daerah perpotongan suatu kolom dan suatu baris secara bergantian dan cepat sehingga seolah-olah aktif semua. Penggunaan metode ini dimaksudkan untuk menghemat jalur yang digunakan untuk mengaktifkan panel LCD.

2.4. Relay

Relay berfungsi untuk menghubungkan atau memutuskan aliran listrik yang dikontrol dengan memberikan tegangan dan arus tertentu pada koilnya [8]. Ada 2 macam relay berdasarakan tegangan untuk menggerakkan koilny, yaitu AC dan DC.

(43)

Gambar 2.7 Bentuk fisik relay [8]

Relay adalah sebuah kumparan yang dialiri arus listrik sehingga kumparan mempunyai sifat sebagai magnet. Magnet sementara tersebut digunakan untuk menggerakkan suatu sistem saklar yang terbuat dari logam sehingga pada saat relay dialiri arus listrik maka kumparan akan terjadi kemagnetan dan menarik logam tersebut, saat arus listrik diputus maka logam akan kembali pada posisi semula.

Gambar 2.8. Bentuk schematic relay[8]

Pada saat ada arus yang mengalir pada kaki 1 dan 2, maka inti besi lunak akan menjadi magnet. Kemudian inti besi itu akan menarik kontak yang ada pada kaki 3, sehingga kaki 3 yang pada mulanya terhubung ke kaki 5 berubah kedudukan , yaitu terhubung ke kaki 4. Hal tersebut dapat terjadi jika kaki 5 relay bersifat NC (Normally

Close) dan kaki 4 bersifat NO (Normally Open).

2.5. Transistor Sebagai Saklar

Untuk dapat menggunakan transistor sebagai saklar maka transistor dikonfigurasi sehingga bekerja di daerahcut-offdan saturasi[10].Perubahan ini dapat digunakan untuk mengaktifkan relay atau sebagai masukan bagi mikrokontroler. Transistor yang berada dalam keadaan saturasi seperti sebuah saklar yang tertutup sedangkan transistor saat cutoff

seperti sebuah saklar yang terbuka. Perhitungan besarnya arus basis pada konfigurasi Gambar 2.9 adalah sebagai berikut :

(44)

= Beta DC

( )

β sebuah transi dapat dihitung dengan persa

Sehingga diperoleh juga per

Arus IC saturasi (ICsat)dapat

saturasi dapat diperoleh denga

=

Gambar

2.6. Keypad

Keypad Matriks ada kolom) sehingga dapat meng 4×4 cukup menggunakan 8 rangkaian tombol disusun membentuk kolom seperti y

nsistor merupakan rasio arus kolektor DC deng rsamaan berikut :

β=

persamaan untuk IBminsebagai berikut :

pat diperoleh pada saat nilai VCE= 0, sehingga

dengan persamaan sebagai berikut :

=

ar 2.9. Konfigurasi transistor sebagai saklar

adalah tombol-tombol yang disusun secara engurangi penggunaan pin input. Sebagai contoh, n 8 pin untuk 16 tombol [11]. Hal tersebut dim susun secara horizontal membentuk baris da

ti yang terlihat pada gambar 2.10.

= (2.4)

dengan arus basis DC,

(2.5)

(2.6) ngga besarnya arus Ic

=

(2.7)

lar[10]

ra maktriks (baris x ontoh,KeypadMatriks dimungkinkan karena dan secara vertikal

(45)

Proses pengecekkan dari tombol yang dirangkai secara maktriks adalah dengan teknik scanning, yaitu proses pengecekkan yang dilakukan dengan cara memberikan umpan-data pada satu bagian dan mengecekfeedback(umpan-balik) pada bagian yang lain.

Gambar 2.10. Keypad [11]

2.7. IC Regulator

IC 78xx adalah regulator tegangan positif dengan tiga terminal, masing-masing

input, ground dan output [12]. IC 78xx tersedia untuk beberapa nilai tegangan keluaran seperti pada tabel 2.27 berikut :

Tabel 2.27. Nilai tegangan IC 78xx [12]

Type Vout

(Volt)

Iout(A) Vin(Volt

78xxC 78MLxx 78Mxx Min Maks

7805 5 1 0,1 0,5 7,5 20

7806 6 1 0,1 0,5 8,6 21

7808 8 1 0,1 0,5 10,5 23

7809 9 1 0,1 0,5 11,5 24

7810 10 1 0,1 0,5 12,5 25

7812 12 1 0,1 0,5 14,5 27

7815 15 1 0,1 0,5 17,5 30

7818 18 1 0,1 0,5 21 33

7824 24 1 0,1 0,5 27 38

Meskipun semula dirancang untuk regulator tegangan tetap, namun regulator ini dapat dikembangkan untuk tegangan dan arus yang dapat diatur. Rangkaian dasar 78xx ditunjukkan pada gambar 2.11, untuk tegangan dan arusoutputsesuai nilai nominalnya.

(46)

Gambar 2.11. Rangkaian dasar regulator 78xx [12]

Kapasitor C1 diperlukan jika regulator jauh dari kapasitor filter pencatu daya

sedangkan C2 diperlukan untuk memperbaiki tanggapan kilasan dan penindasan kerut

(trancient response). Dalam penerpannya, tegangan masukan VIN harus lebih besar dari

tegangan keluaran (lihat tabel 2.27) jika kurang maka regulator tidak berfungsi tetapi bila melebihiVINmaksimumnya dapat merusak regulator.

2.8. Filter Kapasitor

Filter dalam rangkaian penyearah digunakan untuk memperkecil tegangan ripple, sehingga dapat diperoleh tegangan keluaran yang lebih rata, dengan memanfaatkan proses pengisian dan pengosongan muatan kapasitor [10]. Harga kapasitansi kapasitor ditentukan dengan persamaan berikut :

Vr(rms)=

( )

√

=

∗ ∗ ∗√ (2.8)

Vr(PP)= − (2.9)

Dengan IDC adalah arus maksimal penyearah (ampere), C adalah kapasitor yang

digunakan sebagai filter (Farad). VM adalah tegangan input arus bolak balik, Vr(PP)

tegangan ripple puncak ke puncak dan Vr(rms) adalah tegangan ripple. VDC MIN adalah

tegangan minimal yang dibutuhkan oleh IC regulator.

2.9. Heater

Tubular heateradalah jenis pemanas elektrik yang paling umum dan merupakan tipe dasar untuk membuat elemen pemanas lain (cast-in, immersion, finned, radiant) [13]. Tubularheaterkegunaanya adalah untuk memanaskan zat padat dan zat cair.

Hal-hal yang perlu diperhatikan :

1. Heating objek denganheaterharus “pas” (tidak ada celah udara), agar transfer panas ke material dapat berjalan dengan baik dan mencegah terjadiover heating.

(47)

2. Baut-baut pengikat / penjepit padaclamp heater.Heating objectdisarankan untuk diperiksa atau dikencangkan secara periodik agar antaraheating objek dan heater

tidak timbul celah udara.

3. Permukaanheaterharus selalu terendam didalam cairan, supayaheatertidakover. 4. Heateryang berkerak atau kotor harus dibersihkan supaya transfer panas ke

material dapat berjalan dengan baik dan mencegah terjadiover heating.

5. Daerahheat zone(daerah panas) pada heater harus terendam air, supaya heater

tidakover heating.

6. Watt densityyaitu kemampuanheatermenstransfer panas melalui permukaannya. Makin besar watt densitysuatu heater makin besar kemampuanheatertersebut menstranfer panas melalui permukaannya dan sebaliknya.

Gambar 2.12. Bentuk fisik heater [13]

2.10. Suhu Pemanasan Alat

Sterilisasi dengan autoklaf adalah sterilisisi dengan menggunakan uap air disertai tekanan [1]. Autoklaf memiliki suatu ruang yang mampu menahan tekanan diatas 1 atm. Alat-alat atau bahan yang disterilkan, dimasukkkan dalam boks. Setelah udara dalam boks digantikan oleh uap air, maka boks ini ditutup rapat sehingga tekanan akan meningkat, yang juga akan diikuti oleh kenaikkan suhunya. Ada tiga waktu yang dapat digunkkan dalam proses sterilisasi panas basah. Strilisasi panas basah pada suhu 134oC-137oC dengan waktu minimal 3 manit. Sterilisasi pada suhu 126oC-129oC selama 10 menit. Sterilisasi pada suhu 121oC-124oC selama 15 menit.

Sterilisasi berfungsi untuk menghilangkan kuman-kuman yang biasanya infeksi yang terjadi pada luka disebabkan oleh bakteri, yaitu bakteri gram negatif (E. coli), gram positif (Enterococcus) dan terkadang bakteri anaerob dapat yang berasal dari kulit, lingkungan, dari alat-alat untuk menutup luka dan operasi. Bakteri yang paling banyak adalahStaphylococcus[2].

(48)

2.11. Hukum Ohm

Pada rangkaian tertutup :

Gambar 2.13. Rangkaian arus

Gambar 2.13 menunjukkan rangkaian arus. Besarnya arus I berubah sebanding dengan tegangan V dan berbanding terbalik dengan beban tahanan R atau dinyatakan dengan rumus pada persamaan 2.10. Besar daya P adalah hasil kali antara arus I dan tegangan V atau dinyatakan dengan rumus pada persamaan 2.11.

= (2.10)

= . (2.11)

2.12. Analisis Respon Transien

Respon transien sistem control praktis sering menunjukkan osilasi teredam sebelum mencapai keadaan tunak [14]. Dalam menentukan karakteristik respon transien sistem control terhadap masukan tangga satuan, biasanya dicari parameter berikut :

1. Waktu tunda (delay time), 2. Waktu naik (rise time), 3. Waktu puncak (peak time),

4. Lawatan maksimum (maksimumovershoot), 5. Waktu penetapan (settling time),

Spesifikasi ini didefinisikan sebagai berikut dan ditunjukkan secara grafis pada gambar 2.14.

1. Waktu tunda : Waktu tunda adalah waktu yang diperlukan respon untuk mencapai setengah harga akhir yang pertamakali.

2. Waktu naik : Waktu naik adalah waktu yang diperlukan respon untuk naik dari 10 sampai 90%, 5 sampai 95%, atau 0 sampai 100%. Untuk sistem orde kedua rendaman kurang, biasanya digunakan waktu naik 0 sampai 100%. Untuk system redaman lebih, biasanya digunakan waktu naik 10 sampai 90%.

(49)

3. Waktu puncak, : waktu puncak adalah waktu yang diperlukan respon untuk mencapai puncak lewatan yang pertama kali.

4. Lewatan maksimum, : lewatan maksimum adalah harga puncak maksimum dari kurva respon yang diukur dari satu. Jika harga keadaan tunak respon tidak sama dengan satu, maka biasa digunakan persen lewatan maksimum. Parameter ini didefinisaikan sebagai

Persen lewatan maksimum = ( )

( ) × 100% (2.12)

5. Waktu penetapan, : waktu penetapan adalah waktu yang diperlukan kurva respon untuk mencapai dan menetap dalam daerah disekitar haraga akhir yang ukurannya ditentukan dengan persentase mutlak dari harga akhir (biasanya 5% atau 2%). Waktu penetapan ini dikaitkan dengan konstanta waktu terbesar dari system kontrol.

Sistem control harus dimodifikasi sampai respon transiennyamemuaskan. Perhatikan bahwa jika ditetapkan harga-harga , , , dan , maka bentuk kurva respon secara virtual telah ditentukan. Ini dapat dilihat secara jelas pada gambar 2.14.

Gambar 2.14. Spesifikasi respon transien [14]

2.13. Steady State Error

Kestabilan suatu system control dinilai berdasarkan beberapa criteria yaitu criteria kestabilan transien dan criteria kestabilan tunak [15]. Kestabilan transien dimaksudkan dimaksud untuk mengamati kelakuan sistem untuk suatu perubahan nilai referensi yang diberikan, sedangkan kestabilan tunak dimaksudkan untuk mengetahui besar kesalahan

(50)

yang tercapai untuk mengetahui besar kesalahan yang tercapai untuk suatu durasi waktu yang tak terbatas. Suatu sistem control akan memiliki kondisi kesalahan seperti persamaan berikut :

(2.13) Besar kesalahan dalam keadaan steady satte dapat didekati berdasarkan teorema nilai akhir (SSE) yaitu :

(2.14) Kondisi masukkan sistem control dimungkinkan dalam tiga masukkan, yaitu :

1. Masukkan step, amak

e

ssnya adalah :

(2.15) 2. Masukkan Ramp,

e

ssmaka nya adalah :

(2.20) 3. Masukkan Parabolik, maka

e

_ssnya adalah :

(51)

BAB III

PERANCANGAN

3.1. Proses Kerja Sistem

Perancangan alat ini terdiri dari beberapa bagian utama, yaitu IC ATmega8535, sensor suhu, mikrokontroler, keypad, LCD, relay, penyearah dan heater. Sensor yang digunakan untuk mengukur suhu adalah IC LM35. Mikrokontroler Atmega8535 berfungsi untuk mengatur dan memproses input dari IC LM35 dan diteruskan pada heater dan penampil. Pada piranti penampil digunakkan LCD. Perubahan input pada sensor suhu LM35 akan diolah oleh mikrokontroler ATmega8535. Jika IC LM35 mendeteksi suhu yang sudah melebihi batas yang telah ditentukan maka mikrokolntroler akan menonaktifkan relay untuk memutuskan arus pada heater. Begitupun sebaliknya, apabila IC LM35 mendeteksi suhu kurang dari batas yang telah ditentukan maka mikrokontroler akan mengaktifkan relay untuk mengaktifkan arus pada heater. Proses tersebut akan berulang-ulang sampai batas waktu yang telah ditentukan.

Gamabr 3.1. Blog diagram perancangan sistem pada sterilisator

3.2. Perancangan Perangkat Keras

3.2.1. Desain Boks Sterilisator

Pada perancangan boks untuk tempat sterilisator, bahan yang digunakan adalah

stainless anti karat dan dimensi boks yang akan didesain adalah 42cm x 18cm x 12cm. Desain boks sterilisator ditunjukan pada gambar 3.2(a, b dan c). Volume maksimum yang

(52)

dapat ditampung oleh boks adalah 4.5 liter. Pada perancangan boks sterilisator terdapat lubang yang berfungsi untuk keluar uap air. Hal tersebut bertujuan untuk keamanan agar tekanan di dalam boks tidak terlalu tinggi.

Pada saat proses sterilisasi berlangsung,userdiharapkan agar tidak membuka tutup boks sterilisator. Hal tersebut bertujuan agar suhu di dalam boks tetap terjaga. User

diperbolehkan untuk membuka tutup boks pada saat proses sterilisasi telah selesai. Jika

user ingin membuang atau mengganti air yang terdapat di dalam boks, maka user harus membuka keran yang terdapat pada boks sterilisator.

Gambar 3.2a. Tampak belakang

(53)

Gambar 3.2c. Tampak atas

3.2.2. Perancangan Rangkaian Penyearah

Rangkaian penyearah yang digunakkan dapat menghasilkan tegangan 5 dan 12 volt. Rangkaian ini memperoleh sumber tegangan dari jala-jala AC 220 volt. Travo 2A digunakkan untuk menurunkan tegangan AC 220 Volt menjadi tegangan 18 VACdan 12

VAC. Untuk menghasilakan gelombang penuh, maka tegangan 18 VAC dan 12 VAC perlu

disearahkan menggunakkan diodabridge, sehingga menghasilkan gelmbang penuh.

Komponen pengatur tegangan 12 VDC yaitu LM7812T, dengan arus maksimal

sebesar 1A. Tegangan output 12 volt digunakan untuk catu daya relay dan sensor suhu. Rangkaian catu daya 12 VDC dapat dlihat pada gambar 3.3a. Sedangkan pengaturan

tegangan 5 VDC menggunakkan komponen LM7805T, dengan arus maksimal sebesar 1A.

Tegangan output 5 VDC digunakan untuk catu daya mikrokontroler, LCD, dan keypad.

Rangkaian yang digunkan dapat dilihat pada gambar 3.3b.

(54)

(b)

Gambar 3.3. Rangkaian catu daya 12 volt dan 5 volt

Perhitungan nilai kapasitor untuk penyearah 12VDC, dilakukan seperti persamaan

2.8 dengan nilai teganganoutput trafo diketahui sebesar 18VAC(VM), arus maksimal yang

diinginkan sebesar 1A dan tegangan input minimal IC regulator sebesar 14,5VDC(VMIN),

sehingga diperoleh nilai minimal kapasitor C1sebagai berikut :

VM=(18√2) − 1,4= 24,05V

Vr(PP)= − =24,05 − 14,5= 9,55V

Vr (rms)=

∗ ∗ ∗√ =

( )

√

=

( )

√ =

√ = 2,756V

Vr (rms)=

∗ ∗ ∗√

2,756 =

∗ ∗ ∗√

2,756 =

, ∗

346,41

∗

₁ ∗ (2,756) = 1 954,70 ∗ = 1

, = 1,047 10

(55)

Pada perhitungan nilai minimal C1 diperoleh sebesar 1047µF, nilai tersebut tidak

terdapat di pasaran sehingga digunakan nilai kapasitor C1 sebesar 2200µF yang mendekati

nilai perhitungan dan terdapat di pasaran. Pemilihan nilai C1 sebesar 2200µF akan

berdampak memperkecil ripple. Jika menggunakan C1 sebesar 2200µF, maka diperoleh

nilai ripple sebesar 1,312V. Penentuan nilai kapasitor C2 yang digunakan adalah 100nF

disesuaikan berdasarkandatasheetIC regulator LM7812T.

Perhitungan nilai kapasitor untuk penyearah 5VDC, dilakukan seperti persamaan 2.8

dengan nilai tegangan output trafo diketahui sebesar 12VAC (VM), arus maksimal yang

diinginkan sebesar 1A dan tegangan input minimal IC regulator sebesar 7,5VDC (VMIN),

sehingga diperoleh nilai minimal kapasitor C3sebagai berikut :

VM=(12√2) − 1,4= 15,57V Vr(PP)= − =15,57 − 7,5= 8,07V

Vr (rms)=

∗ ∗ ∗√ =

( )

√

=

( )

√

=

√ = 2,329V

Vr (rms)=

∗ ∗ ∗√

2,329 =

∗ ∗ ∗√

2,329 =

, ∗

346,41 ∗ ₃ ∗ (2,329) = 1 806,78 ∗ = 1

, = 1,239 10

= 1239µ

Pada perhitungan nilai minimal C3 diperoleh sebesar 1239µF, nilai tersebut tidak

(56)

nilai perhitungan dan terdapat di pasaran. Pemilihan nilai C3 sebesar 2200µF akan

berdampak memperkecil ripple. Jika menggunakan C3 sebesar 2200µF, maka diperoleh

nilai ripple sebesar 1,312V. Penentuan nilai kapasitor C4 yang digunakan adalah 100nF

disesuaikan berdasarkandatasheetIC regulator LM7805T.

3.2.3. Rangkain Sensor Suhu

Pada alat ini sensor yang digunakkan adalah sensor suhu LM35. Sensor ini akan mendeteksi suhu yang terdapat boks sterilisator sebagaiinputke mikrokontroler.

Dari gambar 3.4, untuk mengaktifkan sensor dibutuhkan tegangan input sebesar 4 Volt sampai 20 Volt. Pada kaki 1 dihubungkan pada supply positif, kaki 2 sebagai output

sensor yang dihubungkan langsung ke mikrokontroler, dan kaki 3 dihubungkan keground. Pada perancangan rangkaian sensor suhu, kabel yang digunakan adalah tipestuttgart olflex

yang dapat digunakan hingga suhu 1800C[15].

Gambar 3.4. Rangkain sensor LM35

Dengan menggunakan sensor suhu maka peneliti dapat mengukur suhu hingga 1500C. Rangkaian yang ditunjukkan pada gambar 3.4 memiliki kemampuan deteksi suhu dari -55°C sampai +150°C.

3.2.4. Perancangan Rangkaian Relay

Rangkaian relay ini berfungsi untuk mengaktifkan heater dimana heater ini berfungsi untuk memanaskan air pada boks sterilisator. Dalam perancangan iniheateryang digunakkan memiliki daya sebesar 350 watt dan tegangan yang digunakan yaitu 220VAC.

Berdasarkan persamaan 2.11 diperoleh nilai arus 1,59A. Pada perancangan ini relay yang digunakan memiliki kapasitas 10A, hal tersebut bertujuan untuk mencegah terjadinya

(57)

lonjakan arus yang dapat merusak komponen lain. Rangkaian relay ini, menggunakan transistor yang difungsikan sebagai saklar yang akan mengaktifkan heater. Rangkaian

relaydapat dilihat pada gambar 3.5.

Gambar 3.5. Rangkaian relay

Pada perancangan perangkat keras rangkaian relay, sumber tegangan relay 12 volt dan nilai resistansi relay sebesar 400Ω sehingga dengan menggunakkan persamaan 2.7 diperoleh nilai arus kolektor saturasi sebagai berikut :

Ω=30 10

Transistor 2N2222 memiliki beta DC (β) sebesar 100 sehingga berdasarkan

persamaan 2.6, nilai arus basis minimum (IBmin) diperoleh dengan perhitungan sebagai

berikut :

IBmin=

=3 × 10

Nilai tegangan output dari port mikrokontroler diketahui sebesar 5V sebagai nilai tegangan VBB, sehingga besarnya nilai resistor basis maksimum (RB) dapat dihitung

berdasarkan persamaan 2.4 sebagai berikut : RB=

5 −0.7

(58)

NilaiRB dipilih sebesar 10k dengan pertimbangan agar lebih mudah diperoleh di

pasaran dan agar arus basis (Ib) yang dihasilkan lebih besar dari batas minimumnya. Oleh

karena itu, nilai arus basis yang diperoleh dengan persamaan 2.4 sebagai berikut : IB=

5v−0.7v

10 Ω = 4.3 × 10

3.2.5. Perancangan Rangkaian LCD

LCD yang digunakan adalah LCD 16x2 yang memiliki tipe LMB162A. LCD 16x2 bertipe ini memungkinkan pemrogram untuk mengoperasikan komunikasi data secara 8 bit atau 4 bit. Jika menggunakan jalur data 4 bit akan ada 7 jalur data (3 untuk jalur kontrol dan 4 untuk jalur data). Jika menggunakan jalur data 8 bit maka akan ada 11 jalur data (3 untuk jalur kontrol dan 8 untuk jalur data). Tiga jalur kontrol ke LCD ini adalah EN (Enable), RS (Register Select) dan R/W (Read/Write).

Interface LCD merupakan sebuah parallel bus, hal ini sangat memudahkan dan sangat cepat dalam pembacaan dan penulisan data dari atau ke LCD. Kode ASCII yang ditampilkan sepanjang 8 bit dikirim ke LCD secara 4 atau 8 bit pada satu waktu. Jika mode 4 bit yang digunakan, maka 2 nibble data dikirim untuk membuat sepenuhnya 8 bit (pertama dikirim 4 bit MSB lalu 4 bit LSB dengan pulsaclockEN setiapnibblenya).

Berdasarkan datasheet tegangan kontras (Vlcd) maksimum sebesar 5V sehingga dalam perancangan digunakan sebuah resistor variabel sebesar 10KΩ yang berfungsi untuk

membatasi tegangan yang masuk ke pin Vlcd. Rangkaian LCD dengan mode 4 bit ditunjukkan pada gambar 3.6.

(59)

3.2.6. Perancangan Keypad

Pada perancangan tugas akhir ini akan menggunakan keyad 4x4. Keypad akan dihubungkan dengan portD pada mikrokontroler ATmega8535, seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.7. Salah satu fungsikeypadyang digunakan adalah sebagai penentuanmode

yang akan dipilih. Tombol keypadA berfungsi untuk pemilihan modemanual dan tombol

keypadB berfungsi untuk pemilihanmodeotomatis. Pada saatusermemilihmodemanual,

user harus memasukkan nilai suhu dan waktu yang diinginkan melalui tombol-tombol angka yang terdapat pada keypad. Jika user menekan salah satu tombol, maka akan terbentuk kombinasi logika akibat terhubungnya baris dan kolom seperti yang ditunjukkan pada tabel 3.1.

Gambar 3.7. Konfigurasi Keypad 4x4

Tabel 3.1. Kombinasi Keypad 4x4 Karakter PortD.0 Kolom1 PortD.1 Kolom2 PortD.2 Kolom3 PortD.3 Kolom4 PortD.4 Baris1 PortD.5 Baris2 PortD.6 Baris3 PortD.7 Baris4

1 1 0 0 0 1 0 0 0

2 0 1 0 0 1 0 0 0

3 0 0 1 0 1 0 0 0

A 0 0 0 1 1 0 0 0

4 1 0 0 0 0 1 0 0

5 0 1 0 0 0 1 0 0

6 0 0 1 0 0 1 0 0

B 0 0 0 1 0 1 0 0

7 1 0 0 0 0 0 1 0

8 0 1 0 0 0 0 1 0

9 0 0 1 0 0 0 1 0

C 0 0 0 1 0 0 1 0

* 1 0 0 0 0 0 0 1

0 0 1 0 0 0 0 0 1

# 0 0 1 0 0 0 0 1

(60)

3.2.7. Sistem Minimum Mikrokontroler ATmega8535

Rangkaian sistem minimum berfungsi sebagai I/O untuk mengolah data dari sensor suhu LM35 dan mengontrol relay yang telah di program. Mikrokontroler membutuhkan sistem minimum yang terdiri dari rangkaian eksternal yaitu, rangkaian osilator dan rangkaianreset.

Rangkaian osilator ditunjukkan pada gambar 3.8. Perancangan rangkaian osilator digunakan kristal dengan frekuensi 12Mhz dan menggunakan kapasitor 22pF (datasheet) padapinXTAL1dan XTAL2di mikrokontroler.

Gambar 3.8. Rangkaian osilator ATmega8535

Gambar 3.9 menunjukkan rangkaianreset mikrokontroler Atmega8535. Rangkaian

reset bertujuan untuk memaksa proses kerja pada mikrokontroler diulang dari awal. Jika tombol reset ditekan, maka pin reset akan mendapat input logika rendah, sehingga mikrokontroler akan mengulang proses eksekusi program dari awal. Pada perancangan rangkaianreset digunakan resistor sebesar 10kΩ dan kapasitor sebesar 10µF berdasarkan

gambar 2.2.

(61)

Perancangan penggunaan port sebagai input dan output pada mikrokontroler disesuaikan dengan kebutuhan. Port yang akan digunakan adalah port A, port B, port C danport D. Port A.0 digunakan sebagai port input dari sensor suhu LM35. Pada portA.0

digunakan untuk sensor suhu LM35, karena padaporttersebut terdapat fasilitas ADC.Port

B.0,portB.1, portB.2 dan portB.3 digunakan sebagai portdata, sedangkanport B.4 dan

port B.5 digunakan sebagai port pengatur interface LCD. Pada port C digunakan sebagai

port output. port C.0 digunkan sebagai port output relay. Pada port D digunakan sebagi

inputdariserver / pengguna. PortC.0 sampaiport C.7 digunakan sebagai port input dari

keypad. Penggunaanport-portyang akan digunakan ditunjukkan pada tabel 3.2. Tabel 3.1. Penggunaan port-port pada mikrokontroler

No Nama PORT Keterangan

1 PortA.0 Sensor Suhu LM35

2 PortB.0 DB 1 LCD

3 PortB.1 DB 1 LCD

4 PortB.2 DB 1 LCD

5 PortB.3 DB 1 LCD

6 PortB.4 EnableLCD

7 PortB.5 R/W LCD

8 PortB.6 RS LCD

9 PortC.0 Relay

10 PortD.0–PortD.7 Keypad

Secara keseluruhan gambar minimum sistem mikrokontroler ATmega8535 secara lengkap ditunjukkan oleh gambar 3.10.

(62)

Gambar 3.10. Rangkaian sistem minimum ATmega8535

3.3. Perancangan Perangkat Lunak

3.3.1. Diagram Alir Utama

Diagram alir utama ditunjukkan pada gambar 3.11. Program utama menunjukkan proses mikrokontroler secara keseluruhan. Setelah start, program melakukan inisialisai terhadapport-port mikrokontroler yang digunakan untuk proses pengendalian alat. Proses pertama yaitu menampilkanmodeyang akan dipilih pada LCD. Jika modeB dipilih, maka alat akan dikendalikan secara manual. Jika mode A dipilih, maka alat akan dikendalikan secara otomatis oleh mikrokontroler. Proses menampilkan pemilihan mode akan selalu diulangi sampaiusermemilihmodeyang diinginkan.

Pada saat user telah memilih salah satu mode dan proses sterilisasi telah selesai,

timer akan ON selama 10 menit. Jika timer kurang dari 10 menit, maka user tidak diperbolehkan membuka boks dan pada LCD akan ditampilkan peringatan untuk tidak membuka boks. Jikatimer lebih dari 10 menit, maka pada LCD akan ditampilkan tulisan

user diperbolehkan membuka boks. Proses timer 10 menit bertujuan untuk mendinginkan kondisi suhu di dalam boks, sehingga pada saatuserakan membuka kran atau boks kondisi di dalam boks tidak terlalu panas.

(63)

Gambar 3.11. Diagram alir utama

3.3.2. Diagram Alir Manual

Diagram alirmode manual ditunjukkan pada gambar 3.12. Subrutin ini digunakan untuk melakukan pengendalian alat secara manual. Pada saat subrutin ini dieksekusi,user

harus memasukan nilai suhu dan waktu yang diinginkan. Nilai suhu minimal yang harus dimasukkan olehuser adalah 121oC dan suhu maksimal yang dapat dimasukkan oleh user

adalah 145oC. Sedangkan waktu minimal yang harus dimasukkan oleh user adalah 15 menit. Nilai suhu yang dimasukkan oleh user akan disimpan dengan variabel X dan nilai waktu yang dimasukkan oleh userakan disimpan dengan variabel Y. Pada saat nilai suhu dan waktu tidak sesuai dengan batas minimal, mikrokontroler akan menampilkan pada LCD kondisi salah untuk waktu atau suhu. Pada saat kondisi salah mikrokontroler akan me-reset program, sehingga user harus mengulang untuk memasukkan nilai suhu dan waktu.

(64)

Pada perancangan ini, relay yang terhubung dengan heater akan ON ketika user

memasukkan nilai suhu dan waktu sesuai dengan kondisi yang telah ditentukan. Jika kondisi tersebut telah terdeteksi, maka timer akan ON selama waktu yang telah dimasukkan olehuser. Setelah kondisi tersebut terpenuhi, relay akan OFF pada saat suhu berada 2oC di atas nilai suhu yang dimasukkan oleh user dan kondisi ini akan disimpan dengan variabel X2. Relay akan ON kembali pada saat suhu berada 2oC di bawah nilai suhu yang dimasukkan olehuserdan kondisi ini akan disimpan dengan variabel X1. Proses tersebut akan berlangsung selama waktu yang telah ditentukan olehuser.

(65)

3.3.3. Diagram Alir Dengan Cara Otomatis

Diagram alirmodeotomatis ditunjukkan pada gambar 3.13. Subrutin ini digunakan untuk melakukan pengendalian alat secara otomatis. Pada saat subrutin ini dieksekusi mikrokontroler akan mengaktifkan relay. Jika nilai suhu lebih dari sama dengan 125oC, maka mikrokontroler akan menonaktifkanrelay dan akan mengaktifkantimer. Setelah itu, mikrokontroler akan menerima masukkan dari sensor suhu. Jika suhu kurang dari 121oC, maka mikrokontroler akan mengaktifkan relay dan jika suhu lebih dari 125 oC mikrokontroler akan menonaktifkan relay. Proses ini akan berlangsung selama 15 menit. Pada saat waktu sama dengan 15 menit, mikrokontroler akan menonaktifkan relay dan

timeryang menandakan proses ini telah selesai.

(66)

3.4. Perancangan Tampilan LCD

Data hasil pengukuran sterilisator berupa suhu dan waktu yang ditampilkan pada LCD character. Pada tampilan LCD akan ditampilkan berapa nilai suhu yang dideteksi oleh sensor LM35 dan lama waktu pada proses penyeterilan. Contoh tampilan hasil pengukuran pada LCD yang akan dibuat ditujukkan pada gambar 3.14.

(67)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Bab ini berisi mengenai hasil pengamatan dari sterilisator basah dengan menggunakan ATMega8535. Hasil pengamatan berupa pengujian performe alat ( misal: kestabilan sistem, rise time, setting time dan lain-lain), pengujian sensor LM35 dalam mendeteksi kenaikan suhu, dan memeriksa keberadaan kuman dalam instrumen.

4.1. Bentuk Fisik Sterilisator dan Hardware Elektronik

4.1.1. Bentuk Fisik Sterilisator Basah

Bentuk fisik sterilisator basah secara keseluruhan ditunjukkan pada gambar 4.1. Sterilisator basah ini terdiri dari dua boks, yaitu boks tempathardwareelektonik dan boks tempat untuk memanaskan air (boks sterilisator). Pada boks pemanas air ada keran yang berfungsi sebagai saluaran pembuangan air.

Gambar 4.1. Bentuk fisik sterilisator basah

Gambar 4.2 menunjukkan peletakkan keypad, LCD, tombol reset dan LED indikator. Fungsi dari masing-masing komponen adalah sebagai berikut :

1. Keypadfungsinya sebagaiinputdariuser,

2. LCD yang berfungsi sebagai penampil dari proses sterilisasi,

3. Tombolresetyang berfungsi sebagai tombol pengulangan proses sterilisasi dan 4. LED indikator yang digunakan sebagai penanda hidup atau tidaknyaheater. Gambar 4.3 menunjukkan boks sterilisator yang fungsi sebagai wadah untuk air. Dalam boks sterilisator terdapat heater yang fungsinya sebagai media pemanas air, serta sensor suhu LM35 yang fungsinya untuk medeteksi suhu dalam boks sterilisator. Selain

heaterdan sensor suhu LM35 ada juga tempat instrumen. Fungsi dari tempat instrumen ini adalah tempat untuk meletakkan instrumen yang ingin disterilkan.

Kran Boks Sterilisator Boks

(68)

Gambar 4.2. Boks Hardware elektronik Gamabar 4.3. Boks sterilisator

4.1.2. Cara Penggunaan Alat

Untuk menggunakan alat ini user dapat mengukuti langkah-langkah yang ditampilkan pada LCD. Awalnya user diminta untuk memilih mode melalui keypad. Ada duamodepada alat ini, yaitumodeA yang digunakan sebagaimodeotomatis dan modeB yang digunakan sebagai mode manual. Ketika user memilih mode A maka alat langsung bekerja secara otomatis, yaitu dengan suhu 93oC yang dipertahankan selama 15 menit/900 detik. Jika user memilih mode B, maka user akan diminta untuk memasukkan nilai suhu dan waktu. Suhu yang dapat dimasukkan oleh useradalah ≥87oC dan≤93oC, sedangkan waktu yang dapat dimasukan user adalah ≥900 detik dan ≤1800 detik. Waktu yang digunakan pada alat ini menggunakan satuan detik. Waktu akan ditampilkan pada LCD ketika suhu sudah mencapai suhu yang dimasukkan user melalui keypad. Jika proses sterilisasi telah selesai bokssterilisatorakan boleh dibuka apabila tampilan waktuwarning

telah selesai. Jika user ingin melakukan pensterilan kembali, user hanya perlu menekan tombolresetdan melakukan pemilihanmodekembali.

4.1.3. Hardware Elektronik

Hardware elektronik terdiri dari LCD, sistem minimum, relay, keypad dan rangkaian penyearah 5 volt dan 12 volt. Gambar keseluruhan hardware elektronik ditunjukkan pada gambar 4.4. Sedangkan pada gambar 4.5 menunjukkanheaterdan sensor suhu LM35 yang di tempatkan pada bokssterilisator.

Keypad

Tombol

Reset LCD

LED Indikator

Tempat instrumen

Heater

Sensor suhu LM35

(1)

// Timer/Counter 1 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: 11,719 kHz // Mode: Normal top=FFFFh // OC1A output: Discon. // OC1B output: Discon. // Noise Canceler: Off

// Input Capture on Falling Edge // Timer 1 Overflow Interrupt: On // Input Capture Interrupt: Off // Compare A Match Interrupt: Off // Compare B Match Interrupt: Off TCCR1A=0x00;

TCCR1B=0x05; TCNT1H=0xD2; TCNT1L=0x38; ICR1H=0x00; ICR1L=0x00; OCR1AH=0x00; OCR1AL=0x00; OCR1BH=0x00; OCR1BL=0x00;

// Timer/Counter 2 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: Timer 2 Stopped // Mode: Normal top=FFh // OC2 output: Disconnected ASSR=0x00;

TCCR2=0x00; TCNT2=0x00; OCR2=0x00;

// External Interrupt(s) initialization // INT0: Off

// INT1: Off // INT2: Off MCUCR=0x00; MCUCSR=0x00;

// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization TIMSK=0x04;

(2)

L.35 // Analog Comparator: Off

// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off ACSR=0x80;

SFIOR=0x00; // ADC initialization

// ADC Clock frequency: 750,000 kHz // ADC Voltage Reference: AREF pin // ADC High Speed Mode: Off

// ADC Auto Trigger Source: Free Running ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff; ADCSRA=0xA4;

SFIOR&=0x0F;

// LCD module initialization lcd_init(16);

// Global enable interrupts #asm("sei") lcd_gotoxy(2,0); lcd_putsf("STERILISATOR"); lcd_gotoxy(5,1); lcd_putsf("BASAH"); delay_ms(2000); lcd_clear(); lcd_gotoxy(1,0); lcd_putsf("ZEFNI REINHARD"); lcd_gotoxy(3,1); lcd_putsf("085114015"); delay_ms(2000); lcd_clear(); while (1) {

// Place your code here lagi: while(a==0)

{ Detect_key(); if(s==1) { g=i-1; if(g==0) { mode=k[g];

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(3)

mode=((mode*10)+k[g]); };

s=0; }

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf(" PILIH MODE :"); lcd_gotoxy(5,1);

sprintf(angka,"%d",mode); lcd_puts(angka);

if (enter==1)//Tombol Enter Ditekan {

if (mode==10)//Mode A (OTOMATIS) {

enter=0; MODE_A(); }

else if (mode==11)//Mode B (MANUAL) {

enter=0; MODE_B(); }

else // Error Mode { lcd_clear(); lcd_gotoxy(3,0); lcd_putsf("LOADING..."); delay_ms(500); lcd_clear(); lcd_gotoxy(3,0); lcd_putsf("ERROR MODE"); lcd_gotoxy(3,1); lcd_putsf("TRY AGAIN"); delay_ms(500); lcd_clear(); enter=0; mode=0; goto lagi; } } } }; }

(4)

L.37

L23. Rangkaian keseluruhan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(5)

viii

INTISARI

Pada penelitian ini, sterilisator basah menggunakan ATMega8535 sebagai pengendali sensor suhu LM35 dan pemanas air (heater), sensor suhu LM35 sebagai pengukur suhu,

akan OFF.

Sterilisator basah menggunakan ATMega8535 dapat berfungsi dengan baik. Sensor suhu LM35 mampu mendeteksi suhu dalam boks sterilisator. Steady state error sterilisator

basah dalam menstabilkan suhu sebesar 1.51%.

(6)

ABSTRACT

Keywords: wet sterilizer, ATMega8535, LM35 temperature sensor, heater, keypad