Seminar Tugas Akhir Mei 2016

Transkripsi

1 Monitoring Tekanan Oksigen (Wahid Nur Fattah 1, Priyambada Cahya Nugraha 2, Torib Hamzah 3 ) ABSTRAK Monitoring Tekanan Oksigen merupakan alat life support yang berfungsi untuk memantau tekanan yang melalui outlet oksigen menuju ruangan ruangan pasien yang bertujuan untuk mengantisipasi terjadinya pengurangan atau kelebihan tekanan yang bisa membahayakan pasien dan juga sebagai pengaman output oksigen agar operator dapat mengetahui saat tekanan oksigen kurang atau lebih yang disebabkan oleh kebocoran atau oksigen yang mulai menipis. Pembuatan modul ini menggunakan sistem mikrokontroler sebagai pengendali, dan modul wireless HC 12 sebagai pengirim dan penerima data ADC yang dengan jarak pengiriman sampai 15 m. Alat ini menggunakan MPX 5700 yang menghubung pada pin ADC 0 IC mikrokontroler ATmega 8 untuk mengetahui tekanan oksigen yang dapat dimunculkan pada display LCD, Kesalahan bisa disebabkan karena human error dan fungsi alat itu sendiri yang sudah mulai menurun. Pengujian dan keakuratan pada alat ini, penulis membandingkan nilai tekanan modul dengan alat pembanding pressure gauge dengan satuan kg/cm 2 yang dikonversikan ke satuan. Pengukuran dan pengambilan data dilakukan sebanyak 5 kali. Berdasarkan dan perbandingan antara data yang diperoleh dari pressure gauge dengan modul Monitoring Tekanan Oksigen, didapatkan nilai error tekanan tinggi 0.5, nilai error tekanan rendah 0.56, dan nilai error tekanan normal Kata Kunci: Presure gauge, Oksigen, Tekanan dan,, HC 11 PENDAHULUAN Latar Belakang Oksigen merupakan zat kimia yang keberadaannya sangat dibutuhkan oleh makhluk hidup. Oksigen juga media yang dibutuhkan oleh seorang pasien dalam masa pengobatan atau masa perawatan, dimana oksigen digunakan sebagai alat bantu untuk pernapasan. Oksigen pertama kali ditemukan oleh seorang ahli obat Carl Wilhelm Scheele. Ia mengkan gas oksigen dengan mamanaskan raksa oksida dan berbagai nitrat sekitar tahun Scheele menyebut gas ini udara api karena ia murupakan satu-satunya gas yang diketahui mendukung pembakaran. Sehingga oksigen sangat berperan penting dalam proses pernafasan. Pada ketinggian air laut konsentrasi oksigen dalam ruangan adalah 21 (Brunner & Suddarth, 2001). Pemberian oksigen kepada pasien harus di control agar tidak menimbulkan masalah yang fatal (kematian) bagi penderita atau pasien. Persoalan yang biasanya terjadi terhadap pemberian oksigen adalah habisnya oksigen tanpa diketahui oleh perawat. Dengan mengetahui bahaya yang ditimbulkan oleh keterlambatan tindakan perawat terhadap habisnya oksigen, maka penulis ingin membuat suatu alat yang dapat menanggulangi masalah tersebut (habisnya oksigen). Alat ini di desain untuk mendeteksi tekanan oksigen, sehingga perawat mengetahui seberapa besar tekanan oksigen agar tetap stabil sesuai setting. Berdasarkan identifikasi dan latar belakang tersebut, maka penulis ingin merancang sistem kerja alat dengan judul Monitoring Tekanan Oksigen. Batasan Masalah Dari latar belakang masalah, maka penulis membatasi pokok pokok yang akan dibahas yaitu : 1. Menggunakan MPX 5700 AP sebagai sensor regulator oksigen. 2. Menggunakan LCD dan Buzzer pada display ruang perawat. 3. Wireless (Tx) yang digunakan pasien harus berada pada ±15 meter dari display pemantauan (Rx) hal tersebut merupakan batas maksimum dari jarak uji yang dilakukan agar data yang dikirim

2 dapat diterima dengan baik oleh penerima (Rx). 4. Menunjukkan tekanan dalam satuan KPA. 5. Tekanan kurang dari 500 kpa. 6. Kategori tekanan lebih adalah dari 420 kpa. 7. Kategori tekanan rendah adalah dari 345 kpa. 8. Kategori tekanan habis adalah 150 kpa. 9. Menggunakan hanya 1 output tabung 10. Pengiriman data secara terus menerus Rumusan Masalah Dapatkah dirancang Monitoring Tekanan Oksigen? Tujuan Penelitian Tujuan Umum Dirancangnya Monitoring Tekanan Oksigen. Tujuan Khusus 1. Membuat rangkaian sensor untuk mendeteksi tekanan oksigen. 2. Membuat rangkaian ADC 3. Membuat rangkaian mikrokontroler 4. Membuat rangkaian buzzer 5. Membuat program mikrokontroler 6. Membuat rangkaian LCD Manfaat Manfaat Teoritis Menambah pengetahuan alat elektromedik khususnya pada alat life support dan untuk referensi penelitian selanjutnya. Manfaat Praktis 1. Dengan alat ini diharapkan dapat memudahkan perawat untuk menyelesaikan tugasnya dengan lebih efektif. 2. Menghindari agar pasien tidak terjadi keterlambatan penggantian oksigen METODOLOGI Diagram Blok Sistem Gambar 3.1 Diagram Blok transmitter Ketika sensor mendeteksi aliran oksigen dari out regulator oksigen maka selanjutnya masuk pada blok ADC untuk diterjemahkan sehingga encoder membaca data ADC. Maka untuk proses selanjutnya masuk pada blok encoder untuk mendapatkan timing yang sedikit lama untuk dapat dideteksi oleh encoder untuk dikirim melalui modul HC 12 selanjutnya transmitter mengirim data Gambar 3.2 Diagram Blok receiver Receiver menerima sinyal dari transmiter dan masuk pada rangkaian modul hc 12 untuk diolah selanjutnya masuk pada rangkaian mikrokontroler, sebelumnya mikrokontroller di program terlebih dahulu. Selanjutnya ditampilkan pada LCD diolah untuk menggaktifkan buzzer akan berbunyi ketika nilai tekanan menurun untuk persiapan oksigen menipis dan habis

3 Diagram Alir Proses/Program Keterangan : : LCD 2x8 : Led low : Led high : Tombol RESET Alat dan Bahan Alat 1) Toolset 2) Multimeter 3) Solder 4) Penyedot timah 5) Borde rangkaian 6) Timah Gambar 3.3. transmiter Gambar 3.4. receiver Pada gambar 3.3 saat alat dihidukan dengan menekan tombol On selanjutnya alat akan melakukan inisialisasi Serial. Kemudian akan merubah sinyal analog dari sensor tekanan, suhu ruang menjadi sinyal digital. Setelah proses konversi ADC berjalan, serial komunikasi akan mengirimkan data yang berupa digital ke reciver. Pada gambar 3.4 Saat dihidupkan dan setelah inisialisasi tranmiter menerima data dan data di transfer ke microkontroller, microkontroller akan memproses data sehingga dapat di tampilkan pada Diagram Mekanis Sistem Bahan 1) LCD 2) Push button 3) LED 4) Catu daya 5 V 5) Tombol ON/OFF 6) Kabel catu daya 7) Mpx 5700 Ap 8) Atmega 8 9) Hc 12 10) Multitune 20k 11) R 1 k 12) R 220 Ω 13) C 100 nf/50 V 14) C 22 pf/50 V 15) Crystal Jenis Penelitian Metode penelitian dalam pembuatan modul ini adalah Pre-eksperimental dengan menggunakan jenis one group post test design. Pada rancangan ini, peneliti hanya melihat perlakuan pada satu kelompok tanpa ada kelompok pembanding dan kelompok kontrol. Penelitian eksperimen model ini dapat digambarkan sebagai berikut : Perlakuan Diukur Gambar 3.5 Diagram mekanik X O

4 X = treatmen/perlakuan yg diberikan (variabel Independen) O = Observasi (variabel dependen) Variabel Penelitian Variabel Bebas Sebagai variabel bebas yaitu tekanan tabung gas Variabel Tergantung Sebagai variabel tergantung yaitu sensor MPX5700, LED, buzzer. Variabel Terkendali Sebagai variabel terkendali yaitu ATmega 8 Tabel 3.1 Definisi Operasional HASIL DAN ANALISA Pengujian dan Pengukuran Modul Data 1 Tabel 4.1 Pengukuran tekanan No kg/cm2 1 ADC v.out Data 2 Tabel 4.2 Pengukuran tekanan Definini Operasional Dalam kegiatan oprasionalnya, variabelvariabel yang digunakan dalam pembuatan modul, baik variabel terkendali, tergantung maupun bebas memiliki fungsi-fungsi antara lain: Jadwal Kegiatan Jadwal kegiatan yang disusun oleh menurut jadwal kalender Akademik yang ada di Poleteknik Kesehatan Jurusan Teknik Elektromedik Surabaya. No kg/cm2 1 ADC v.out

5 Data 3 Data 4 Tabel 4.3 Pengukuran tekanan No kg/cm2 1 ADC v.out Tabel 4.4 Pengukuran tekanan No kg/cm2 1 ADC v.out Data 5 Tabel 4.5 Pengukuran tekanan No kg/cm2 1 ADC v.out Hasil Perhitungan/Analisis Data Tabel Pengukuran Tekanan 1 kg/cm 2 = 98 Tabel 4.6 Pengukuran tekanan X X X X X Tabel Pengukuran Tekanan 1,5 kg/cm 2 =147 Tabel 4.7 Pengukuran tekanan X X X X X Tabel Pengukuran Tekanan 2 kg/cm 2 = 196 Tabel 4.8 Pengukuran tekanan X X X X4 192 X

6 Tabel Pengukuran Tekanan 2,5 kg/cm 2 = 245 Tabel 4.9 Pengukuran tekanan X X X X X Tabel Pengukuran Tekanan 4 kg/cm 2 = 392 Tabel 4.12 Pengukuran tekanan X X X X X Tabel Pengukuran Tekanan 3 kg/cm 2 = 294 Tabel 4.10 Pengukuran tekanan X X X X4 291 X Tabel Pengukuran Tekanan 4,5 kg/cm 2 = 441 Tabel 4.13 Pengukuran tekanan X X X X X Tabel Pengukuran Tekanan 3,5 kg/cm 2 = 343 Tabel 4.11 Pengukuran tekanan X X X X X Tabel Pengukuran Tekanan 5 kg/cm 2 = 490 Tabel 4.14 Pengukuran tekanan X X X X4 482 X

7 Tabel Pengukuran Tekanan 5,5 kg/cm 2 = 539 Tabel 4.15 Pengukuran tekanan X X X3 526 X X ) Memerlukan Led sebagai indikator power. Tabel Pengukuran Tekanan 6 kg/cm 2 = 588 Tabel 4.16 Pengukuran tekanan X X X X X PEMBAHASAN Pembahasan Rangkaian Rangkaian Minimum Sistem ATmega8 (Transmiter) Spesifikasi modul rangkaian minimum system Atmega 8 yang diperlukan adalah: 1) Tegangan kerja yang dibutuhkan maksimum 5 VDC dan ground 2) IC Mikrokontroller yang digunakan adalah ATmega8 dengan fitur ADC internal 3) Menggunakan PINC sebagai input ADC dari sensor tekanan. 4) Memerlukan PINB.1 sebagai output ADC yang dikirim ke reciever 5) Membutuhkan sambungan MISO, MOSI, SCK, dan RESET untuk dapat memprogram ATmega8 6) Memerlukan multiturn untuk mengatur Vref Gambar 5.1 Rangkaian pengirim Langkah langkah pengaturan/pengujian yaitu : 1) Dapat diisi program ataupun dihapus dengan programmer (dengan syarat rangkaian telah terhubung dengan catu daya 5V) 2) Melakukan pengaturan untuk pengiriman data melalui PIND.1 sebagai PIN trasmiter 3) Menjalankan program untuk mengirim data Berikut merupakan subprogram pengriman data ADC : Penjelasan Subprogram : 1) Printf = mencetak data yang di kirim dan menampilkan karakter 2) putchar = mengirimkan karakter ADC yang masuk pada pin adc(0) dengan variable input Rangkaian penerima (Reciever) Spesifikasi modul rangkaian minimum system Atmega 8 yang diperlukan adalah: 1) Tegangan kerja yang dibutuhkan maksimum 5 VDC dan ground

8 2) IC Mikrokontroller yang digunakan adalah ATmega8 dengan fitur ADC internal 3) Membutuhkan sambungan MISO, MOSI, SCK, dan RESET untuk dapat memprogram ATmega8 4) Memerlukan multiturn untuk mengatur Vref 5) Memerlukan Led sebagai indikator power. 6) Memerlukan PIND.0 sebagai input ADC dari transmitter 7) Menggunakan push button sebagai input pada PORTB untuk pemilihan sistem. 8) Menghubungkan LCD karakter 16x4 pada PORTD sebagai tampilan. = *fil2*fil2*fil *fil2*fil *fil ; // regresi if(>420) {PORTB.1=0;PORTB.0=1;PORTC.1=1;} //led low off, busser on,led high on else if(<345) {PORTB.1=1;PORTB.0=1;PORTC.1=0;} //led low on, busser on,led high off else { PORTB.1=0;PORTB.0=0;PORTC.1=0;} // Semua off if(<=46 ) =0; #else if (data=='#' rx_wr_index == RX_BUFFER_SIZE) rx_wr_index=0; if (++rx_counter == RX_BUFFER_SIZE) Penjelasan Subprogram : # = menerima data dari transmitter Gambar 5.2 Rangkaian penerima Langkah langkah pengaturan/pengujian yaitu : 1) Dapat diisi program ataupun dihapus dengan programmer (dengan syarat rangkaian telah terhubung dengan catu daya 5V) 2) Melakukan pengaturan untuk pengiriman data melalui PIND.1 sebagai PIN trasmiter 3) Menjalankan program untuk menerima data 4) Menjalankan program untuk mengaktifkan Lcd 5) Menjalankan program untuk menghidupkan led dan busser sebagai indikator lcd_gotoxy(0,0);//menentukan posisi lcd_puts("monitoring o2"); lcd_gotoxy(0,1); // posisi tampilan tekanan pada lcd count=count+1; fil[count]=rx_buffer[0];// menerima data dari rx if(count>=8){ count=0; fil2=(fil[1]+fil[2]+fil[3]+ fil[4]+fil[5] +fil[6]+fil[7]+fil[8])/8; //filer moving average }

9 sprintf(tampung,"p:.2f A:.2f",,fil2); //menampung perhitungan tekanan dan adc lcd_puts(tampung); menampilkan delay_ms(200); } } Pengujian dan Pengukuran PERLA KUAN SISTEM MODUL Gambar 5.3 Teknik Pengujian dan Pengukuran PENGU KURAN Langkah langkah dan pengujian modul ini dapat diuraikan sebagai berikut: 1) Menyiapkan peralatan yang dibutuhkan terutama pressure gauge sebagai pembanding dari 2) Menyiapkan sambungan selang yang akan digunakan 3) Menyiapkan tabel untuk mencatat 4) Menghubungkan rangkaian pada catudaya, mengecek tegangan input dan output setiap TP pada rangkaian. 5) Melakukan tekanan oksigen dan membandingkan dengan pressure gauge pada titik titik tertentu yang meliputi 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 5.5, 6. Pada satuan kg/cm 2 6) Pengukuran dilakukan selama 5-6 kali untuk mendapatkan data yang lebih akurat. 7) Mencatat setiap pada tabel yang sudah disiapkan sebelumnya Setelah dilakukan, dari dibandingkan dengan dari perhitungan rumus (secara teori). Selisih untuk tegangan output antara perhitungan teori dengan langsung tidak berbeda jauh ± 0.01 s/d ± Volt. Selisih yang tidak stabil ini bisa terjadi karena beberapa faktor, antara lain : a) Tegangan yang tidak stabil b) Kinerja sensor yang menurun karena terlalu sering dioperasikan c) Nilai toleransi error dari komponen penunjang yang cukup besar. (missal resistor dan kapasitor) Pembahasan Kinerja Sistem Keseluruha Hasil yang didapat di peroleh dari perbandingan antara pressure gauge dengan modul agar diketahui simpangan dan eror yang di kan sebagai tolak ukur agar pembuatan modul selanjutnya dapat meminimalisir nilai kesalahan eror, jika nilai kesalahan eror semakin tinggi maka akan terjadi dampak bahaya Keunggulan dari sistem modul 1. Menggunakan wireless sebagai pengiriman data 2. Menggunakan Led dan busser sebagai indikator high dan low Kelemahan dari sistem modul 1. Nilai eror masih tinggi 1. Tidak menggunakan baterai dan level baterai 2. Sambungan selang yang kurang vakum mengakibatkan tekanan perlahan menurun PENUTUP KESIMPULAN Secara menyeluruh pada penelitian ini dapat disimpulkan bahwa: 1. Dapat dibuat rangkaian minimum system mikrokontroller atmega 8 dan berjalan sesuai program. 2. Minimum system dapat menampilkan dari tekanan untuk tampil ke display LCD. 3. Dapat dibuat rangkaian untuk sensor MPX Setiap terdapat error pembacaan karena spesifikasi dari sensor tersebut.

10 SARAN Berikut ini adalah beberapa saran yang dapat dipertimbangkan untuk penyempurnaan penelitian lebih lanjut : 1. Desain simulasi menggunakan sambungan yang kuat dan vakum 2. Dapat di buat dengan menggunakan baterai dan indikator 3. Dapat dibuat dengan system perpindahan tabung dan tekanan tabung yang mengalami pergerakan DAFTAR PUSTAKA 1) [Albert de Prane Penyimpangan2 Pada Instalasi Gas Medis Pada Sarana Pelayanan Kesehatan. Senin, 6 April /penyimpangan2-pada-instalasi-gasmedis.html. [5] (diakses Selasa, 18 November :01). Ardi Winoto. 2008, Mikrokontroler AVR ATmega8 dan Pemrogramannya dengan Bahasa C pada WinAVR, Informatika, Cirebon Budiharto. Widodo Panduan Praktikum Microkontroller AVR ATMega8535. Jakarta: Elex Media Komputindo Nasir, abd, Abdul Muhith, M.E Ideputri Buku Ajar Metodologi Penelitian Kesehatan Konsep Pembuatan Karya Tulis dan Thesis untuk Mahasiswa Kesehatan. Muha Medika. Yogyakarta. Soekidjo Notoatmodjo Metodologi Penelitian Kesehatan. Rineka Cipta, Jakarta Soraya Andiyanni, bloggerraya//lcd.html (diakses pada 25 September 2014) Supri Ono, MPX5700+ATMEGA 8+BASKOM AVR corner.blogspot.com/2013/01/mpx5700- atmega-8-bascom-avr-huahahah.html. (diakses Selasa, 25 November ). Yohanes, H Dasar-Dasar Elektronika. Jakarta : Ghalia Indonesia Datasheed ATMega8. (diakses 2 Nopember 2014) Oksigen (online), ( diakses 2 Nopember 2014)