RANCANG BANGUN PENGATURAN SUHU DAN PENGUKURAN BERAT BADAN PADA INKUBATOR BAYI BERBASIS MIKROKNTROLER ATMEGA 8535 SKRIPSI

Transkripsi

1 RANCANG BANGUN PENGATURAN SUHU DAN PENGUKURAN BERAT BADAN PADA INKUBATOR BAYI BERBASIS MIKROKNTROLER ATMEGA 8535 SKRIPSI FATYA AMY PUTRI NIM: DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2017

2 RANCANG BANGUN PENGATURAN SUHU DAN PENGUKURAN BERAT BADAN PADA INKUBATOR BAYI BERBASIS MIKROKNTROLER ATMEGA 8535 SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains FATYA AMY PUTRI DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2017

3 i PERSETUJUAN Judul : Rancang Bangun Pengaturan Suhu dan Pengukuran Berat Badan pada Inkubator Bayi Berbasis MikrokontrolerATMega8535 Kategori : Skripsi Nama : Fatya Amy Putri Nomor Induk Mahasiswa : Program Studi : Sarjana (S1) Fisika Departemen : Fisika Fakultas : MIPA Disetujui di Medan, Agustus 2017 Komisi Pembimbing Pembimbing 2 Pembimbing I Drs. Aditia Warman, M.Si Dr. Bisman Perangin-angin, M.Eng.Sc NIP NIP Disetujui Oleh Departemen Fisika FMIPA USU Ketua Dr. Perdinan Sinuhaji, MS NIP

4 ii PERNYATAAN RANCANG BANGUN PENGATURAN SUHU DAN PENGUKURAN BERAT BADAN PADA INKUBATOR BAYI BERBASIS MIKROKNTROLER ATMEGA 8535 SKRIPSI Saya mengakui bahwa ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, Agustus 2017 Fatya Amy Putri

5 iii PENGHARGAAN Bismillahirahmanirrahim Dengan segala kerendahan hati, puji syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT yang telah memberikan anugerah dan rahmat-nya yang berlimpah kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul: Rancang Bangun Pengaturan Suhu Dan Pengukuran Badan Pada Inkubator Bayi Berbasis Mikrokntroler Atmega 8535 Skripsi ini dibuat sebagai syarat untuk menyelesaikan pendidikan Sarjana (S-1) di Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara. Penulis berharap kedepannya Skripsi ini dapat menjadi inspirasi mahasiswa dalam mengembangkan penelitian ini. Skripsi ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa, yang telah menyayangi, mendidik, memberikan dukukan doa, moril, semangat dan materil kepada penulis yaitu Ayahanda tercinta Ramon Nasution dan Ibunda tercinta Yusmarni. Dan kepada adik adik yang telah memberikan dukungan doa dan semangat kepada kakaknya, yakni Milzam Kasfy Nst dan Azzam Qisty Nst. 1. Kepada Bapak Dr. Bisman P. M.Eng.Sc selaku Dosen Pembimbing I yang telah meluangkan waktu untuk membimbing, mengarahkan dan memberikan kepercayaan kepada penulis dalam melaksanakan penelitian hingga penyelesaian penulisan skripsi ini. 2. Kepada Bapak Drs. Aditia Warman M.si selaku Dosen Pembimbing II yang telah meluangkan waktu untuk membimbing, mengarahkan dan memberikan kepercayaan kepada penulis dalam melaksanakan penelitian hingga penyelesaian penulisan skripsi ini. 3. Kepada Bapak Prof. Dr. Marhaposan Situmorang selaku penguji yang telah memberikan masukan kepada penulis. 4. Kepada Bapak Dr. Ferdinan Sinuhaji MS selaku Ketua Departemen Fisika FMIPA USU 5. Kepada semua dosen Departemen Fisika USU yang telah mendidik penulis.

6 iv 6. Kepada seluruh staf pegawai Departemen Fisika USU, bg Jo, kak Tini, dan kak Yuspa yag telah banyak membantu dalam urusan akademik 7. Kepada semua teman-teman Seperjuangan Fisika Ekstensi 2015 kak Anie, kak Septi, Dila, Risky, kak Reihan, kak Nisa, Nurul, Suci, Yetti, Irda, Sevni, Octa, Edynawanti Rudi, Ilfa, didik dan teman-teman lainnya yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu. 8. Kepada teman-teman di UKM Robotik Sikonek USU yakni Roby Yetsun, Bang Nuril, bang Jepri, bang Tommy, Rizki, Riza, Intan, Ana, Doni, dan teman-teman di sikonek lainnya yang telah banyak membantu penulis dalam menyelasaikan skripsi ini. 9. Kepada teman-teman dekat penulis lainnya yakni Hadi, Adly, Bagus, Dinda, Yova, Eva, Ony, Wira, Dewi yang telah memberikan semangat kepada penulis agar dapat segera meyelesaikan skripsi ini, dan semoga kepada yang belum menyelesaikan studi agar segera menyusul. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dikatakan dari sempuna, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi penyempurnaan skripsi ini. Akhir kata penulis mengucapkan terimakasih dan semoga bermanfaat bagi yang membutuhkan. Medan, Agustus 2017 Fatya Amy Putri

7 v RANCANG BANGUN PENGATURAN SUHU DAN PENGUKURAN BERAT BADAN PADA INKUBATOR BAYI BERBASIS MIKROKNTROLER ATMEGA 8535 ABSTRAK Inkubator adalah alat untuk mempertahankan kehangatan bayi pasca lahir sehingga mampu beradaptasi dengan lingkungan luar. Fitur utama sebuah sebuah inkubator adalah pengaturan suhu ruang dengan tujuan untuk mempertahankan suhu bayi agar tidak jatuh hipotermi. Namun pada bayi prematur tidak cukup pengaturan suhu saja namun ada prosedur lain diantaranya memantau berat badan bayi secara berkala. Perancangan sistem ini bertujuan untuk memperoleh rancang bangun pengontrol suhu ruang inkubator dengan kisaran suhu 32 o C 37 o C dan rancang bangun timbangan berat badan dengan kisaran 0-6 kg. Perancangan alat ini menggunakan Mikrokontroler ATMega8535 sebagai pengendali keseluruhan sistem, sensor suhu Ds18b20, elemen pemanas dan kipas DC 5V sebagai pengendali suhu inkubator, sedangkan untuk timbangan berat badan menggunakan sensor loadcell. Dari hasil pengujian system diketahui bahwa sistem dapat membaca kondisi ruang dan berat benda. Panas yang dihasilkan dari inkubator ini sudah cukup yaitu kisaran suhu 32 o C 37 o C. pembacaan sensor loadcell sudah cukup baik dengan error terbesar 4%. Kata kunci: Ds18b20, inkubator, Kipas, Loadcell, Mikrokontroler Atmega8535

8 vi DESIGN OF TEMPERATURE SETTING AND WEIGHT BODY MEASURING OF BABY INCUBATOR BASE ON MIKROKONTROLER ATMEGA8535 ABSTRACT Incubator is an instrument for keeping warm of premature baby after born so that can adapt to around. The main feature of incubator is room temperature controlling for keep warming baby so it will not be hypothermia. The temperature controlling is not enough for caring premature baby, there are another procedure like monitoring baby s weight regularly. The system aims to acquire design of temperature control of incubator with range 32 o C 37 o C and design of weight scale with range 0 6 kg. It uses Mikrokontroler ATmega8535 as overall system controller, the temperature sensor uses DS18B20, and fan DC 5V as temperature controller. For the weight scales using loadcell sensor. From the result of sensor testing is known that the system can read room condition and weight. Incubator heat has been well enough with range 32 o C 37 o C. The loadcell reading has good with 4% maximal error. Keyword: Ds18b20, fan, incubator, loadcell, Mikrokontroler Atmega8535

9 vii DAFTAR ISI Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar Daftar Lampiran i ii iii v vi vii x xi xii BAB 1 Pendahuluan 1.1 Latar belakang Perumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Batasan Masalah Sistematika Penulisan 3 BAB 2 Landasan Teori Inkubator Mikrokontroler ATMega Sensor DS18B Heater Driver Motor Load Cell Power Supply (PSA) Switching Relay LCD (Liquid Crystal Display) Bahasa Pemprograman Mikrokontroler Keypad 25 BAB 3 Perancangan Alat dan Sisten Kerja Rangkaian 3.1 Diagram Blok Rangkaian Rangkaian Mikrokontroler ATMega Perancangan Sensor DS18B Rangkaian Power Supply Perancangan Rangkaian LCD Perancangan Rangkaian Driver Motor L298N Rangkaian Relay Perancangan Rangkaian Load Cell dan HX Perancanga Rangkaian Keypad Flowchart 35

10 viii BAB 4 Pengujian Alat dan Analisa Rangkaian 4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler Atmega Pengujian Power Supply Pengujian Rangkaian Interfacing LCD 16x Pengujian dan Analisa Sensor Suhu DS18B Kalibrasi Sensor DS18B Pengujian dan Analisa Driver L298N beserta Motor DC Pengujian Sensor Loadcell dan HX Pengujian Relay Pengujian Keypad Pengujian Keseluruhan Sistem 51 BAB 5 Kesimpulan Dan Saran 5.1 Kesimpulan Saran 53 DAFTAR PUSTAKA 54 LAMPIRAN LAMPIRAN 1 Listing Program Sistem LAMPIRAN 2 Gambar Alat LAMPIRAN 3 Gambar Skematik Keseluruhan Rangkaian LAMPIRAN 4 Datasheet Mikrokontroler ATMega8535 LAMPIRAN 5 Datasheet LCD LAMPIRAN 6 Datasheet DS28B20

11 ix DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Tipe Data 23 Tabel 2.2 Operator Aritmatika 24 Tabel 2.3 Operator Pembanding 24 Tabel 2.4 Operator Logika 25 Tabel 4.1 Pengujian Port Mikrokontroler ATMega Tabel 4.2 Pengujian Vin dan Vout 37 Tabel 4.3 Pengujian Ds18b20 Bagian Atas dengan Pembanding Tabel 4.4 Termometer Digital 40 Pengujian Ds18b20 Bagian Bawah dengan Pembanding Termometer Digital 41 Tabel 4.5 Data Pengujian PWM Kipas 44 Tabel 4.6 Pengujian Sensor Load Cell tanpa Penguat Hx Tabel 4.7 Pengujian Sensor Load Cell dengan Penguat Hx Tabel 4.8 Pengujian Relay 49 Tabel 4.9 Hasil Pengujian Alat secara Keseluruhan 52

12 x DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Arsitektur Mikrokontroler ATMega Gambar 2.2 Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATMega Gambar 2.3 Status Register 9 Gambar 2.4 Rangkaian Skematik Ds18b20 (a) Sensor Ds18b20 11 Gambar 2.5 Pemanas 12 Gambar 2.6 Driver Motor L298N 13 Gambar 2.7 Load Cell 14 Gambar 2.8 Penerapan Regulator Tegangan Tetap LM78XX 15 Gambar 2.9 Grafik Keadaan Saturasi Transistor 17 Gambar 2.10 Transistor sebagai Switching Relay 18 Gambar 2.11 LCD 16x2 20 Gambar 2.12 Keypad 25 Gambar 3.1 Diagram Blok 27 Gambar 3.2 Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler ATMega8535 (a) Rangkaian pada Papan PCB (b) 28 Gambar 3.3 Rangkaian Sensor Ds18b20 29 Gambar 3.4 Rangkaian Power Supply 30 Gambar 3.5 Rangkaian LCD 30 Gambar 3.6 Rangkaian Driver Motor L298N 30 Gambar 3.7 Rangkaian Skematik Relay 31 Gambar 3.8 Skematik Modul Rangkaian Hx Gambar 3.9 Keypad 33 Gambar 3.10 Flowchart 35 Gambar 4.1 Pengujian Port 37 Gambar 4.2 Pengujian Vout Power Supply 38 Gambar 4.3 Pengujian LCD 16x2 39 Gambar 4.4 Gambar 4.5 Grafik Pengujian Ds18b20 Bagian Atas dengan Termometer Digital 41 Grafik Pengujian Ds18b20 Bagian Bawah dengan Termometer Digital 42 Gambar 4.6 Grafik Pengujian Driver Motor L298N 45 Gambar 4.7 Grafik Pengujian Sensor Laod Cell Tanpa Penguat 46 Gambar 4.8 Pengujian Sensor Load Cell dengan Penguat Hx711 57

13 xi DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Program Keseluruhan Sistem 56 Lampiran 2 Gambar Alat 64 Lampiran 3 Gambar Skematik Keseluruan Rangkaian 66