MINIATUR PEMANTAU SUHU INKUBATOR BAYI BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535 DAN JARINGAN NIRKABEL M.RIDHO APRIYADI Jurusan Sistem Komputer, Fakultas Ilmu Komputer & Teknologi Informasi, Universitas Gunadarma, Margonda Raya 100 Depok 16424 telp (021) 78881112, 7863788 ABSTRAK Bayi prematur adalah bayi yang lahir antara usia kehamilan 34 sampai 36 minggu yang memiliki kesulitan untuk mempertahankan suhu tubuhnya, oleh karena itu bayi ini harus memerlukan perawatan khusus dengan memasukkan bayi ini ke dalam inkubator agar dapat berkembang secara memuaskan, sehinggga kondisi inkubator juga harus dirawat dengan baik, akan tetapi ada rumah sakit yang tidak merawat inkuator tersebut yang mengakibatkan bayi yang berada di dalamnya meninggal dunia akibat sistem pemanas inkubator yang tidak bekerja secara normal. Dengan adanya permasalahan tersebut penulis membuat suatu miniatur alat pemantau suhu inkubator bayi berbasis mikrokontroler atmega 8535 dan jaringan nirkabel yang bertujuan untuk mempermudah petugas rumah sakit memantau suhu inkubator melalui jarak jauh. Alat pemantau ini mendeteksi suhu menggunakan sensor LM35DZ yang kemudian akan diproses oleh mikrokontroler 1 ATMega 8535 melalui port A dengan mengkonversi data analog dari sensor menjadi data digital dan menghasilkan output berupa LCD sebagai penampil suhu dan mengaktifkan jaringan nirkabel sebagai input dari mikrokontroler 2 yang diproses dan menghasilkan output LCD sebagai penampil dan beberapa indikator sebagai penanda bahaya. Dari hasil pengujian alat yang dilakukan, tegangan yang dikeluarkan oleh sensor suhu LM35DZ sebesar 0,01 Volt/ o C sehingga sangat baik untuk mendeteksi suhu di ruang inkubator. Untuk mendapatkan kinerja jarak yang optimal diperlukan sebuah antena yang dipasang di jaringan nirkabel. Kata kunci: Inkubator Bayi, Sensor LM35DZ, Mikrokontroler ATMega 8535 Tanggal Pembuatan: 14 September 2012 1. PENDAHULUAN Pada umumnya bayi yang normal akan lahir dengan usia kandungan 37 minggu atau lebih daripada 9 bulan dengan berat kurang lebih 3 Kg, akan tetapi ada ibu yang melahirkan bayi dengan usia kandungan kurang dari 37 minggu, biasanya bayi ini disebut bayi prematur. Bayi prematur adalah Bayi yang lahir antara usia kehamilan 34 sampai 36 minggu. Bayi prematur terutama yang lahir dibawah 32-34 minggu akan mempunyai penampilan fisik yang khas, yaitu kulit lebih tipis dan gambaran pembuluh darah dibawahnya dapat terlihat. Karena seorang bayi prematur memiliki kesulitan mempertahankan suhu tubuh yang tetap dan mudah terjadi variasi, maka bayi tersebut harus segera dimasukkan ke dalam inkubator agar bayi tersebut dapat berkembang secara memuaskan karena
seorang bayi yang baru dilahirkan harus membutuhkan suhu antara 35,5 C - 37 C Inkubator bayi memiliki beberapa parameter yaitu temperature, kelembaban, air flow dan noise. Dengan tingkat kelayakan kebocoran suhu luar ± 1 C, tingkat kelembaban antara 70%, laju aliran udara < 0,35 ms, dan tingkat kebisingan di dalam inkubator < 60 dba. Persyaratan tersebut harus terpenuhi untuk mendapatkan kriteria keselamatan dan kemanan dalam penggunaannya. [5] Setiap bayi dalam inkubator harus memiliki perawatan khusus dan dipantau setiap waktu tertentu, agar bayi mendapatkan suhu yang cukup untuk dapat berkembang secara memuaskan, akan tetapi sering terjadi kelalaian dalam memantau bayi yang berada dalam inkubator, sehingga suhu yang diberikan ke bayi tersebut terlalu panas atau pun terlalu dingin akibat sistem pemanas inkubator yang tidak terawat secara teratur serta pelayan rumah sakit yang lalai dalam memantau suhu inkubator pada waktu tertentu, sehingga menyebabkan bayi tersebut meninggal dunia karena kelalaian tersebut. Oleh karena itu, penulis membuat sebuah miniatur alat untuk mengatasi permasalahan tersebut yaitu, Miniatur Pemantau Suhu Inkubator Bayi Berbasis Mikrokontroler ATMega 8535 dan Jaringan Nirkabel yang dapat memantau suhu inkubator secara realtime dari jarak jauh sehingga pelayan rumah sakit tidak perlu repot repot untuk pergi ke ruangan tempat inkubator bayi berada untuk memantau suhu setiap inkubator karena dengan ini suhu dapat dipantau di pos pelayanan. 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Inkubator Bayi Bayi prematur adalah bayi lahir hidup yang dilahirkan sebelum 37 minggu, sehingga panjang, berat, sistem pernafasan, sistem sirkulasi, dan lain sebagainya masih kurang sempurna seperti layaknya bayi normal, sehingga semua perawatan harus dilakukan terhadap bayi di dalam inkubator. Inkubator bayi merupakan suatu kotak yang dirancang untuk mempertahankan suhu internal yang konstan dengan menggunakan suatu termostat. Bayi prematur mempunyai kesulitan mempertahankan suhu tubuh yang tetap dan mudah terjadi variasi. 2.2 Mikrokontroler AVR ATMega 8535 AVR termasuk ke dalam jenis mikrokontroler RISC (Reduced Instruction Set Computing) 8 bit. Berbeda dengan mikrokontroler keluarga MCS-51 yang berteknologi CISC (Complex Instruction Set Computing). Dalam mikrokontroler dengan teknologi RISC semua instruksi dikemas dalam kode 16 bit (16 bits words) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 clock, sedangkan dalam teknologi CISC seperti yang diterapkan pada mikrokontroler MCS-51, untuk menjalankan sebuah instruksi dibutuhkan waktu sebanyak 12 siklus clock. AVR (Al and Vegard s Risc Processor) merupakan chip mikrokontroler yang diproduksi oleh Atmel, yang secara umum dapat dikelompokkan ke dalam 4 kelas : Attiny ATMega AT90Sxx AT86RFxx Perbedaan yang terdapat pada masing-masing kelas adalah kapasitas memori, peripheral, dan fungsinya. Dalam hal arsitektur maupun instruksinya, hampir idak ada perbedaan sama sekali. Dalam hal ini ATMega 8535 (Gambar 2.3) dapat beroperasi pada kecepatan maksimal 16MHz serta memiliki 6 pilihan mode sleep untuk menghemat penggunaan daya listrik. 2.3 Sensor Suhu LM35DZ Sensor suhu LM35DZ adalah komponen elektronika yang memiliki
fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35DZ yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor. LM35DZ memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35DZ juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan. Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang diberikan ke sensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catu daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35DZ hanya membutuhkan arus sebesar 60 µa hal ini berarti LM35DZ mempunyai kemampuan menghasilkan panas (self-heating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25 ºC. 2.4 LCD (Liquid Cristal Display) LCD merupakan perangkat display yang paling umum dipasangkan ke mikrokontroler, mengingat ukurunya yang kecil, kemampuan yang kecil dan kemampuan menampilkan karakter atau grafik yang lebih baik dibandingkan display 7 segment ataupun alpha numerik. 2.5 Wireless Wireless atau juga biasa disebut dengan jaringan nirkabel, merupakan komunikasi tanpa kabel yaitu komunikasi antara komponen 1 dengan yg lainnya menggunakan gelombang radio. Umumnya memiliki berbagai frekuensi tergantung dari pada kebutuhan, dalam alat ini wireless yang digunakan berasal dari remote kontrol sebuah mainan yang memiliki frekuensi sekitar 40 Mhz dan mempunyai jarak rentang 20-30 meter. Jaringan nirkabel ini pada bagian output di receivernya mempunyai logika keluaran high. 2.6 Buzzer Buzzer adalah komponen elektronika yang dapat mengeluarkan suara jika pada kaki positif nya diberikan tegangan dan negatifnya dihubungkan dengan ground, untuk pengaktifannya buzzer tidak membutuhkan frekuensi untuk dapat mengeluarkan suara, tidak seperti speaker yang membutuhkan frekuensi untuk dapat mengeluarkan bunyi, buzzer hanya membutuhkan tengangan agar dapat mengeluarkan bunyi. 2.7 Bahasa Pemrograman Code Vision AVR C Code vision AVR merupakan compiller bagi bahasa pemrograman C, sistem IDEAPG (Integrated Development Environment and Automatic Program Generator) yang di disain khusus untuk keluarga mikrokontroler Atmel AVR dapat mempermudah pemrograman C. Sebagai Compiller C, Code Vision AVR telah mengandung hampir semua elemen bahasa pemrograman ANSI C. Dengan disediakannya beberapa fitur tambahan yang merupakan kebutuhan dari arsitektur AVR dan sistem embedded. 3. PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI Miniatur Pemantau Suhu Inkubator Bayi Berbasis Mikrokontroler ATMega 8535 dan Jaringan Nirkabel ini terdiri dari beberapa komponen yang digunakan dalam pembuatannya, di antaranya adalah mikrokontroler ATMega 8535 yang dihubungkan dengan sensor suhu LM35DZ sebagai input alat ini dan dilengkapi dengan layar LCD 16 karakter serta beberapa led sebagai indikator, buzzer sebagai penanda bahaya jika suhu terlalu panas dan wireless sebagai penghubung mikrokontroler 1 dengan mikrokontroler 2. Alat ini dapat
mendeteksi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC, sehingga dapat digunakan untuk mendeteksi suhu khususnya di inkubator bayi yang digunakan untuk memantau suhu pada ruang inkubator. 3.1 Analisis Rangkaian Secara Blok Diagram Dalam perancangan blok diagram rangkaian pemantau suhu inkubator bayi dapat di kategorikan menjadi 4 blok yaitu aktivator, blok input, blok proses dan blok output yang dapat dilihat dalam Gambar 3.1 di bawah ini : untuk mikrokontroler dan 5 Volt untuk RF 40 Mhz yang diperoleh dari adaptor yang terhubung dengan sumber tegangan 220 Volt dari soket listrik, sehingga alat ini dapat aktif dan berjalan dengan sempurna. Dengan adanya RF 40 Mhz alat ini mampu bekerja dalam jarak 20 30 meter untuk memantau suhu di tempat yang berbeda. Gambar 3.2 Skematik Rangkaian Sensor Suhu, Mikrokontroler, LCD dan Transmitter Gambar 3.1 Diagram Blok Miniatur Pemantau Suhu Inkubator Bayi Berbasis Mikrokontroler ATMega 8535 dan Jaringan Nirkabel Dalam diagram blok dapat dilihat bahwa masukan mikrokontroler 1 di dapat dari sensor suhu LM35DZ yang mendeteksi suhu yang kemudian akan di proses oleh mikrokontroler ATMega 8535 dan menghasilkan output berupa tampilan di LCD serta menyalakan RF Transmitter untuk menghubungkan mikrokontroler 1 dengan mikrokontroler 2. Sedangkan di mikrokontroler 2 input didapat dari RF Receiver yang menerima sinyal dari RF Transmitter berupa sinyal digital dan kemudian akan diproses oleh mikrokontroler untuk menampilkan status suhu di layar LCD serta menyalakan indikator berupa LED. 3.2 Analisis Rangkaian Secara Detail Rangkaian pemantau suhu ini diaktifkan dengan tegangan sebesar 9 Volt Sensor suhu LM35DZ ini akan bekerja mendeteksi suhu di sekitar dengan memberikan tegangan sebesar 5 Volt di pin 1 dan ground di pin 3 LM35DZ, yang kemudian hasil pendeteksian suhunya akan dikeluarkan melalui pin 2 LM35DZ yang akan masuk ke PORTA.0 di mikrokontroler untuk diproses. Dalam mikrokontroler masukan yang didapat dari sensor suhu yang berupa data analog akan dikonversi menjadi data digital yang hasilnya kemudian akan ditampilkan di layar LCD yang dihubungkan di PORTC, hasil tersebut juga akan di kirimkan melalui jaringan nirkabel yang dihubungkan di PORTD.0 3 yang berada di mikrokontroler pertama. Jaringan nirkabel pengirim (Wireless Transmitter) dengan frekuensi 40 Mhz ini akan aktif dengan diberikan tegangan sebersar 5 Volt dan wireless ini akan bekerja ketika mendapat masukan dari mikrokontroler yang berupa data digital dengan mengkondisikan setiap pin wireless yang terhubung dengan ground atau logika low, sehingga wireless ini menghasilkan sinyal keluaran yang akan dikirimkan ke penerima yang berada di mikrokontroler kedua.
layar LCD akan menampilkan SUHU > 37 o C dan mengaktifkan buzzer dan LED merah yang menandakan bahwa suhu berbahaya untuk bayi. 3.3 Diagram Alur (Flowchart) Gambar 3.3 Skematik Rangkaian LCD, Mikrokontroler dan Receiver Dalam rangkaian mikrokontroler ke dua ini (Gambar 3.7), masukan di dapat dari wireless penerima (receiver) yang mendapatkan sinyal dari wireless pengirim yang berada di mikrokontroler pertama, yang menghasilkan data digital yang terhubung ke PORTD.0 3 sebagai masukan mikrokontroler ke dua, dalam mikrokontroler data digital tersebut akan diproses dan menghasilkan keluaran berupa karakter di layar LCD dan mengaktifkan LED dan buzzer yang berupa kondisi di setiap suhu tertentu. Kondisi tertentu ini ditentukan oleh kondisi suhu yang terdeteksi oleh sensor suhu LM35DZ dan mengirimkannya melalui jaringan nirkabel dan diterima oleh wireless penerima yang berada di PORTD dengan kondisi masukan yaitu jika masukan di PORTD bernilai FEh maka layar LCD akan menampilkan SUHU < 33 o C dan menyalakan LED biru di PORTB.0 yang menandakan bahwa suhu kurang dari 33 atau kurang dari normalnya, jika masukan di PORTD bernilai FDh maka layar LCD akan menampilkan SUHU 33 35 o C dan menyalakan LED berwarna hijau yang menandakan bahwa suhu dalam keadaan normal, jika masukan di PORTD bernilai FBh maka layar LCD akan menampilkan SUHU 36 37 o C dan mengaktifkan buzzer dan LED merah secara berkedip yang menandakan bahwa peringatan suhu terlalu panas, dan jika masukan di PORTD bernilai F7H maka Gambar 3.4 Flowchart 1 Gambar 3.5 Flowchart 2 4. UJI COBA DAN ANALISA
4.1 Pengujian Alat Langkah pertama dalam uji coba alat pemantau suhu ini penulis mempersiapakan alat-alat pendukung seperti multitester yang digunakan untuk mengukur tegangan di kaki sensor suhu, adaptor untuk memberikan tegangan di alat dan heater sebagai penghasil panas dalam miniatur inkubator untuk di deteksi oleh sensor suhu LM35DZ. 4.2 Hasil Data Pengamatan Pengukuran tegangan di pin 2 (output) sensor LM35DZ untuk melihat bahwa tegangan yang dihasilkan setiap perubahan suhu yang terdeteksi berbeda maka untuk membuktikan hal tersebut dilakukanlah pengambilan data untuk memperoleh data pengamatan, maka didapatkan hasil pengukuran seperti dalam Tabel 4.1. suhu tertentu disertakan indikator yang menyala yang dapat dilihat dalam Tabel 4.1. 4.3 Hasil Perbandingan Waktu Respon Sensor LM35DZ dengan Thermometer Standar Hasil perbandingan pengukuran waktu respon sensor LM35DZ dengan thermometer standar yang diukur menggunakan stopwatch saat mendeteksi suhu tidak memiliki perbedaan waktu yang signifikan yang dapat dilihat dalam Tabel 4.2. Tabel 4.2 Hasil Perbandingan Waktu Respon Tabel 4.1. Hasil Data Pengamatan Dari hasil tabel 4.2 perbedaan waktu respon alat pemantau suhu inkubator dengan thermometer standar hanya beberapa detik sehingga alat ini dapat digunakan sebagai pemantau suhu yang baik untuk inkubator bayi, untuk menjaga bayi dalam keadaan suhu yang diperlukannya. 5. PENUTUP Berdasarkan Tabel 4.1 dapat disimpulkan bahwa saat di ukur menggunakan multitester, tegangan yang dikeluarkan di pin 2 sensor suhu LM35DZ setiap perubahan suhu berbeda beda yang kurang tepat dengan perhitungan yaitu 1 suhu = 0,01 Volt, dikarenakan menggunakan multitester analog yang memungkinkan jarumnya tidak naik sehingga nilai tegangan yang terukur kurang. Saat pengambilan data pengamatan ini juga disertai dengan beberapa status yang ditampilkan pada saat 5.1 Simpulan Berdasarkan perancangan, pengujian dan analisis yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan hal-hal sebagai berikut : Miniatur Pemantau Suhu Inkubator Bayi Berbasis Mikrokontroler ATMega 8535 dan Jaringan Nirkabel ini bekerja sangat baik dalam mendeteksi suhu di dalam ruang inkubator secara realtime dengan menggunakan sensor suhu LM35DZ sebagai pendeteksinya, penggunaan sensor LM35DZ dalam alat ini dikarenakan sensor ini mampu mendeteksi secara akurat dan sangat sensitif terhadap perubahan suhu di sekitar yang terdeteksi olehnya sesuai suhu sebenarnya, sehingga sensor ini sangat
cocok untuk mendeteksi suhu di ruang inkubator bayi yang membutuhkan suhu tetap dan tidak berubah ubah. Sehingga dengan adanya alat ini dapat membantu pelayan rumah sakit dalam memantau suhu inkubator untuk bayi prematur yang sedang di rawat yang dapat dipantau melalui ruang pelayanan dengan menggunakan jaringan nirkabel untuk penghubungnya. Adapun kekurangan alat ini yaitu alat ini hanya mendeteksi suhu saja, dalam inkubator yang sebenarnya bukan hanya suhu yang diukur, akan tetapi kelembaban, tingkat kebisingan dan tingkat kebocoran udara serta suhu yang ditampilkan di LCD pemantau (receiver) tidak secara realtime, seperti yang di jelaskan sebelumnya bahwa hasil pendeteksian yang ditampilkan di LCD pemantau adalah suhu dalam kondisi tertentu saja, dan alat ini hanya dapat bekerja secara optimal dengan jarak 4 meter dikarenakan jaringan nirkabel di sisi pengirim hanya menggunakan sepotong kabel sebagai antena untuk mengirimkan sinyal ke penerimanya. Karena keterbatasan jaringan nirkabel yang digunakan, sehingga untuk pengembangan selanjutnya agar dapat menggunakan jaringan nirkabel yang lebih bagus lagi dalam pelemparan datanya sehingga data yang ditampilkan dapat secara realtime serta menggunakan sensor yang dapat mendeteksi suhu dan kelembaban secara bersamaan sehingga suhu dan kelembaban dapat terdeteksi sesuai inkubator sebenarnya. 5.2. Saran Beberapa hal yang disarankan dalam alat ini untuk perbaikan dan pengembangan yang lebih baik adalah : 1. Untuk memperbaiki jarak penghubung jaringan nirkabel agar lebih jauh dan sempurna di perlukan antena di sisi pengirim yang digunakan untuk menguatkan sinyal transmisi untuk mengirimkan sinyal ke penerima agar lebih kuat dan sempurna. 2. Untuk menampilkan suhu yang real di LCD penerima (receiver) diperlukan modul wireless yang memiliki pelemparan data yang baik serta dapat menggunakan komunikasi serial untuk komunikasinya sehingga suhu dapat di tampilkan sesuai suhu yang telah terdeteksi di penerima. 3. Untuk mendapatkan hasil kinerja yang baik yang dapat mendeteksi suhu dan kelembaban, diperlukanlah sensor seperti sensor SHT11 yang memiliki kinerja yang baik dan dapat mendeteksi suhu dan kelembaban serta peletakan sensor ini juga harus tepat. DAFTAR PUSTAKA [1] Agus Bejo. 2008. C & AVR Rahasia Kemudahan Bahasa C Dalam Mikrokontroler ATMega8535. Yogyakarta : Graha Ilmu. [2] Anonim. 2005. Modul Panduan Elektronika Dasar. Depok : Laboratorium Elektronika dan Komputer Universitas Gunadarma. [3] Anonim. 2011. Sanes Medical Equipments and Supplies. Dari http://alatkedokteran.hostoi.com/alat -kedokteran/rumah-sakit-klinik/ inkubator -incubator-neonatal-untukbayi-prematur-standar-ssm.htm. [4] Ardi Winoto. 2008. Mikrokontroler AVT Atmega8/16/32/8535 dan Pemrogramannya dengan Bahasa C pada WinAVR. Bandung : Informatika Bandung. [5] Catur Darmayanto, Fitri Adi Iskandarianto, Ya umar. 2007. Optimalisasi Kelembaban Udara Pada Tabung Baby Incubator Melalui Integrasi Pengendalian Temperatur Dan Kelembaban.
Surabaya : Jurnal Institut Teknologi Sepuluh November. Hal 1. [6] Didik Wiyono. 2007. Panduan Praktis Mikrokontroler Keluarga AVR. Surabaya : Innovative Electronics. [7] Jumiarni, Sri Mulyati & Nurlina S, Asuhan Keperawatan Perinatal. 1994. Jakarta : Buku Kedokteran EGC. [8] M. Ary Heryanto,dan Wisnu Adi P. 2008. Pemrograman Bahasa C Untuk Mikrokontroler ATMega8535. Yogyakarta : ANDI Yogyakarta.