BAB 3 PERANCANGAN ALAT 3.1 Deskripsi Alat Pada bab ini penulis akan menjelaskan spesifikasi alat pemodelan sterilisasi ruangan yang akan dibuat dan menjelaskan beberapa blok diagram dan rangkaian yang masing-masing bloknya memiliki karakteristik yang berbeda-beda, dan langkah langkah yang akan digunakan didalam proses penyelesaian perangkat keras hardware yang berupa komponen fisik penunjang seperti power supply, Arduino dan Android serta perangkat lunak software dimana berisikan program untuk alat simulasi. Berikut adalah Spesifikasi Alat Simulasi yang penulis buat : Nama alat :Pemodelan Sistem Kontrol Sterilisasi Kamar Operasi Menggunakan Sinar UV Berbasis jaringan wireless (wifi) Sistem kerja :Menggunakan program Arduino dan eclipse untuk mengoperasikanya pada perangkat handphone android Setting waktu :Disetting menggunakan program arduino dan eclipse yang dioperasikan melalui handphone android dan sistem manual menggunakan push button Fungsi Control :Handphone android yang digunakan untuk menjalankan aplikasi pada alat tersebut secara otomatis dan untuk pengaturan manual tombol up dan down pada alat simulasi 45
berfungsi untuk mengatur waktu, dan 2 tombol lainnya untuk mengoperasikan pilihan ruang operasi 1 dan ruang operasi 2. Router wireless yang berfungsi sebagai media komunikasi antara alat simulsi dengan sistem kontrol / handphone android Jumlah lampu :Simulasi sterilisasi ruang operasi menggunakan 4 buah lampu LED dengan tegangan 12 Volt berwarna biru Display :Untuk tampilan menggunakan LCD I2C 16 x 2 untuk menampilkan report pada saat alat sedang running 3.2 Blok diagram sistem kontrol UV HP Android Router Wifi Arduino Uno Ruang sterilisasi UV Power supply Push Button Gambar 3.1 Blok diagram sistem kontrol UV menggunakan Wifi Fungsi dari masing-masing blok diagram diatas adalah 1. Hp Android : Berfungsi sebagai pengontrol utama untuk mengaktifkan proses sterilisasi 2. Router Wifi : Berfungsi sebagai media komunikasi antara alat sterilisasi dengan sistem pengontrol (Hp Android). 46
3. Power supply : Pada modul ini berfungsi sebagai pengubah tegangan AC 220 Volt menjadi tegangan DC 12 Volt sebagai input untuk modul arduino. 4. Push button : Berfungsi sebagai pengontrol manual untuk mengaktifkan proses sterilisasi 5. Arduino Uno : Berfungsi sebagai modul utama pusat pengolahan data dan program kontrol UV 6. Ruang Steril : Merupakan tujuan utama dari pengontrolan simulasi ini, dimana hasil sistem kontrol yang diinput terlihat pada ruangan steril ini 3.3 Perancangan Hardware Perancangan alat simulasi sistem kontrol sterilisasi kamar operasi menggunakan sinar UV berbasis jaringan wireless (wifi) ini menggunakan modul Arduino uno R3 dan modul power supply sebagai komponen utama yang memberikan tegangan input untuk relay dan lampu sebesar 12 V dimana sebelumnya telah dikonversi dari tegangan 220 V. Pada arduino digunakan konfigurasi pin 14 = A0 sebagai input yang terhubung ke relay 1 untuk menyalakan lampu UV 1 pada ruangan operasi 1, pin 15 = A1 sebagai input yang terhubung ke relay 2 untuk menyalakan lampu UV 2 pada ruangan operasi 1 dimana antara lampu UV 1 dan UV 2 dipasang secara paralel, pin 16 = A2 sebagai input yang terhubung ke relay 3 untuk menyalakan lampu UV 3 pada ruangan operasi 2, pin 17 = A3 sebagai input yang terhubung ke relay 4 untuk menyalakan lampu UV 4 pada ruangan operasi 2 dimana antara lampu UV 3 dan UV 4 dipasang secara paralel kemudian pemasangannya dengan cara 47
menyambungkan perangkat output yang akan dikontrol dengan pin NO dan COM pada masing masing relay, untuk lebih jelas dapat diperhatikan gambar dibawah. R1 UV1 R2 UV2 R3 UV3 R4 UV4 Gambar 3.2 konfigurasi pin arduino ke modul relay dan lampu Rangkaian display pada alat ini menggunakan Liquid Crystal Display (LCD) yang berfungsi untuk menampilkan data yang diolah pada arduino. LCD ini juga dapat menampilkan teks atau variable sesuai dengan kebutuhan dan sesuai dengan program yang digunakan untuk mengontrolnya. Input data rangkaian ini berasal dari port yang langsung dikendalikan oleh arduino uno. Gambar 3.3 konfigurasi pin arduino ke LCD 48
Pada gambar 3.3 diatas dapat dilihat bahwa Pin 5 V pada modul arduino terhubung ke pin VCC yang ada pada LCD yang berfungsi memberikan tegangan pada LCD, pin GND pada arduino terhubung langsung ke pin GND yang ada pada LCD, pin 4 pada arduino terhubung ke pin SDA yang ada pada LCD, pin A5 pada arduino terhubung ke pin SCL yang ada pada LCD. Gambar 3.4 Kontrol manual push button Simulasi sistem kontrol sterilisasi kamar operasi menggunakan sinar UV berbasis jaringan wireless (wifi) ini juga dapat dikontrol secara manual menggunakan push button, dimana ada 4 buah push button yang mempunyai fungsi masing-masing yang berbeda, push button 1 berfungsi sebagai pengatur waktu Up atau input penambahan waktu yang diinginkan untuk sterilisasi ruangan, push button ini menggunakan pin 6 pada modul arduino yang terhubung dengan rangkaian, push button 2 berfungsi sebagai pengatur waktu Down atau input pengurangan waktu yang diinginkan untuk sterilisasi ruangan, push button ini menggunakan pin 7 pada modul arduino yang terhubung dengan rangkaian, push button 3 berfungsi sebagai pengaktifan lampu ultraviolet pada ruangan operasi 1 49
setelah terlebih dahulu mengatur waktu yang dibutuhkan, push button ini menggunakan pin 4 pada modul arduino yang terhubung dengan rangkaian, push button 4 berfungsi sebagai pengaktifan lampu ultraviolet pada ruangan operasi 2 setelah terlebih dahulu mengatur waktu yang dibutuhkan, push button ini menggunakan pin 5 pada modul arduino yang terhubung dengan rangkaian. Kemudian komponen utama lain nya pada alat ini adalah router wireless yang berfungsi sebagai penghubung antara modul arduino dengan sistem pengontrol otomatis berupa perangkat Android. Cara kerja router ini sebagai media komunikasi dimana antara modul arduino dan router wireless sudah terhubung dengan menggunakan kabel LAN. 3.4 Perancangan perangkat arduino Pemograman pertama yang dilakukan adalah melakukan settingan IP Server secara static hal ini dilakukan agar tidak terjadi konflik IP dengan pengguna IP lainnya dan memudahkan user untuk mengkoneksikan perangkat. Kemudian Port yang digunakan adalah port 23, dimana port 23 ini berfungsi sebagai komunikasi one to one yang maksudnya adalah komunikasi yang berlangsung hanya bisa menggunakan satu arah saja, dan jika ingin mengkoneksikan perangkat yang lainnya maka salah satu perangkat harus didiskoneksikan terlebih dahulu. Pemograman arduino adalah tahap selanjutnya yang dilakukan setelah proses perancangan hardware. Program dibuat menggunakan aplikasi IDE (Integrated Development Environment) arduino 1.5.8 gambar di bawah menunjukkan tampilan dari IDE. 50
Gambar 3.5 Tampilan dari IDE Arduino 1.5.8 Berikut adalah bentuk program yang ditulis untuk melakukan setting IP secara static. IPAddress ip(192,168,1, 212); IPAddress gateway(192,168,1, 1); IPAddress subnet(255, 255, 255, 0); EthernetServer server(23); Tahap pemrograman selanjutnya adalah penentuan pin output arduino yang digunakan sebagai input.pada arduino digunakan konfigurasi pin 14 = A0 sebagai 51
input terhubung ke relay 1 untuk menyalakan lampu UV 1. Pin 15 = A1 sebagai input terhubung ke relay 2 untuk menyalakan lampu UV 2 pada ruangan operasi 1 dimana antara lampu UV 1 dan UV 2 dipasang secara parallel, pin 16 = A2 sebagai input terhubung ke relay 3 untuk menyalakan lampu UV 3 pada ruangan operasi 2, pin 17 = A3 sebagai input terhubung ke relay 4 untuk menyalakan lampu UV 4 pada ruangan operasi 2 dimana antara lampu UV 3 dan UV 4 dipasang secara parallel. Berikut bentuk program yang ditulis : Untuk input pin pada push button const int Startstop1 = 4; // pin tombol on ruang UV1 const int Startstop2 = 5; // pin tombol on ruang UV2 const int up = 6; // pin tombol up const int down = 7; // pin tombol down Untuk input pin pada relay dan lampu const int LampuUV11 = 14; // pin relay 1 = ruang UV 1 lampu 1 const int LampuUV12 = 15; // pin relay 2 = ruang UV 1 lampu 2 const int LampuUV21 = 16; // pin relay 3 = ruang UV 2 lampu 3 const int LampuUV22 = 17; // pin relay 4 = ruang UV 2 lampu 4 Tahap pemrograman selanjutnya adalah dengan membuat semua kondisi awal lampu tidak menyala. Bahasa pemrograman nya bisa dilihat sebagai berikut. pinmode(lampuuv11, OUTPUT); pinmode(lampuuv12, OUTPUT); 52
pinmode(lampuuv21, OUTPUT); pinmode(lampuuv22, OUTPUT); digitalwrite(lampuuv11, LOW); //kondisi awal low = mati digitalwrite(lampuuv12, LOW); digitalwrite(lampuuv21, LOW); digitalwrite(lampuuv22, LOW); Tahap selanjutnya adalah membuat program call function untuk menghidupkan dan mematikan lampu ruangan. Berikut adalah program yang ditulis. void serialevent() { while (Serial.available()) { char inchar = (char)serial.read(); inputstring += inchar; stringcomplete = true; if (inchar == 'A') { digitalwrite(lampuuv11, HIGH); digitalwrite(lampuuv12, HIGH); } else if (inchar == 'a') { 53
digitalwrite(lampuuv11, LOW); digitalwrite(lampuuv12, LOW); } else if (inchar == 'B') { digitalwrite(lampuuv21, HIGH); digitalwrite(lampuuv22, HIGH); } else if (inchar == 'b') { digitalwrite(lampuuv21, LOW); digitalwrite(lampuuv22, LOW); } else if (inchar == 'C') { digitalwrite(lampuuv11, HIGH); digitalwrite(lampuuv12, HIGH); digitalwrite(lampuuv21, HIGH); digitalwrite(lampuuv22, HIGH); } else if (inchar == 'c') { digitalwrite(lampuuv11, LOW); 54
digitalwrite(lampuuv12, LOW); digitalwrite(lampuuv21, LOW); digitalwrite(lampuuv22, LOW); } else if (inchar == 'D') { digitalwrite(lampuuv11, HIGH); digitalwrite(lampuuv12, HIGH); digitalwrite(lampuuv21, LOW); digitalwrite(lampuuv22, LOW); } else if (inchar == 'd') { digitalwrite(lampuuv11, LOW); digitalwrite(lampuuv12, LOW); digitalwrite(lampuuv21, HIGH); digitalwrite(lampuuv22, HIGH); 3.5 Sistem kerja alat Sistem kontrol simulasi ini bisa dikendalikan dengan dua cara yaitu pada Hp android dan empat buah tombol manual Push button. Program yang digunakan agar aplikasi ini dapat berfungsi pada Hp adalah program eclipse yang terintegrasi dengan coding dari program arduino. Kemudian push button berfungsi sebagai 55
kontrol manual apabila terjadi kerusakan pada sistem yang menyebabkan tidak berfungsinya output pada alat tersebut. Gambar 3.6 Tampilan Awal Alat Sistem yang akan pertama kali dibahas adalah kontrol UV menggunakan Hp Android. Pengontrolan ini dilakukan menggunakan aplikasi yang telah diprogram melalui eclipse dengan coding dari program arduino. Sistem ini membutuhkan koneksi menggunakan jaringan Wifi yang di interkoneksikan antara Hp android dengan router. Gambar 3.7 Tampilan pada saat alat diberi tegangan dc 12 volt 56
Untuk mengaktifkan/menggunakan sistem ini dibutuhkan tegangan DC 12 Volt pada power supply, yang berfungsi sebagai supply tegangan pada modul arduino, relay dan lampu.tahap selanjutnya adalah mengaktifkan sumber tegangan AC 220 volt yang di konversi menjadi tegangan DC 12 volt menggunakan IC regulator 7812, setelah tegangan DC 12 volt diaktifkan modul arduino bekerja dengan menyalanya lampu LED warna merah yang menandakan sumber tegangan sudah masuk ke modul arduino. Gambar 3.8 Tampilan Pada Saat Melakukan Koneksi Router Pastikan router juga sudah aktif sebagai interkoneksi antara Hp android dengan alat simulasi. Setelah semua perangkat telah aktif, koneksikan router yang telah terhubung ke alat simulasi dengan Hp android menggunakan jaringan Wifi. 57
Gambar 3.9 Tampilan Pada Saat login Setelah koneksi berhasil langkah selanjutnya adalah pilih aplikasi yang sudah terinstal pada Hp android kemudian untuk terus melanjutkan harus memasukkan login username dan password, setelah itu pilih menu utama aplikasi dan akan muncul pada tampilan gambar 3.9 Gambar 3.10 Tampilan Pada Saat setelah login Setelah berhasil login dan masuk ke menu utama, menu Aplikasi merupakan menu utama dari sistem kontrol UV dimana pada halaman menu tersebut harus 58
mengkoneksikan antara aplikasi kontrol dengan alat simulasi dengan cara memasukkan IP statik yang telah dibuat pada program arduino, IP statik yang sudah dibuat tersebut adalah 192.168.1.212. Dapat dilihat seperti gambar dibawah ini. Gambar 3.11 Tampilan aplikasi yang sudah terkoneksi Setelah koneksi antara alat simulasi dan aplikasi berhasil maka sistem kontrol kamar operasi menggunakan ultraviolet ini siap digunakan, dan untuk memulainya silahkan pilih menu timer untuk setting waktu sesuai kebutuhan untuk mengaktifkan seberapa lama lampu dan proses steril akan berlangsung, setelah waktu yang dibutuhkan di setting maka pilih ruang operasi 1 atau ruang operasi 2 dengan cara aktifkan tanda check list yang akan disterilisasi atau bahkan bisa mengaktifkan sekaligus kedua ruangan operasi untuk proses sterilisasi. Selama proses sterilisasi berlangsung maka LCD akan menampilkan report / laporan bahwa proses sterilisasi ruang operasi sedang berjalan dan pada aplikasi Hp android juga terdapat indikator lampu UV yang sedang aktif. 59
(a) (b) Gambar 3.12 (a) Tampilan aplikasi sebelum diaktifkan (b)tampilan aplikasi setelah diaktifkan Pada gambar 3.12 diatas dapat dilihat perbedaan tampilan aplikasi pada saat sebelum aktif dan saat proses sterilisasi sedang berlangsung, pada gambar (a) terdapat indikator 4 buah lampu yang masih dalam kondisi off dan pada gambar (b) terdapat indikator 4 buah lampu yang sudah dalam kondisi on. Gambar 3.13 Tampilan alat simulasi pada saat sterilisasi berlangsung 60
Setelah semua koneksi wifi terhubung dan pengaturan waktu telah disetting sesuai kebutuhan maka proses sterilisasi dapat bekerja seperti yang dapat dilihat pada gambar 3.13 diatas 3.6 Flow Chart Pada pemrograman simulasi sterilisasi ultraviolet ini diketahui bahwa pengontrolan untuk mengaktifkan proses sterilisasi dapat dilakukan dengan dua cara yaitu pengontrollan dengan cara manual menggunakan tombol push button dan pengontrollan menggunakan handphone android dengan memanfaatkan media akses wireless. Berikut dapat dijelaskan alur proses komunikasi mulai dari awal sampai dengan proses sterilisasi selesai dijalankan. 3.6.1 Flow Chart pengontrolan manual Sistem pengontrollan secara manual ini sangat berguna pada saat terjadi kesalahan koneksi atau terjadi error ketika pengontrollan dilakukan dengan menggunakan komunikasi wireless, adapun tombol yang tersedia 4 tombol manual push button yang memiliki fungsi masing-masing seperti tombol menambahkan waktu, mengurangi waktu, aktifasi ruangan 1 dan aktifasi ruangan 2. Berikut adalah alur proses flow chart pengontrollan secara manual : 1. Aktifkan alat simulasi kontrol UV dengan cara menghubungkan alat ke sumber tegangan PLN. 2. Pada saat alat telah aktif lakukan settingan timer dengan menekan tombol push button up atau down. 3. Setelah timer di setting pilih ruang mana yang akan diaktifkan dengan menekan tombol push botton ruang UV 1 atau ruang UV 2. 61
4. Setelah pemilihan ruangan selesai maka alat simulasi kontrol UV dengan pengontrol sistem manual dapat bekerja dan berfungsi dengan baik dan selama proses sterilisasi berlangsung akan ditampilkan pada LCD. 3.6.2 Flow Chart pengontrollan menggunakan Handphone Android Pengontrollan dengan cara ini berfungsi untuk mengontrol alat simulasi UV dari jarak jauh, dengan memanfaatkan router wifi sebagai media komunikasi antara handphone android dengan alat simulasi. Berikut adalah cara kerja flow chart dengan sistem pengendali jarak jauh. 1. Aktifkan alat simulasi kontrol UV dengan cara menghubungkan alat ke sumber tegangan PLN. 2. Aktifkan router wifi sebagai media komunikasi antara handphone android dengan alat simulasi, pastikan router wifi sudah terhubung dengan modul arduino 3. Setelah handphone android dan router wifi terhubung, jalankan aplikasi sistem kontrol UV yang sudah diinstall dengan memasukkan user name dan password untuk login menu utama aplikasi. 4. Pada menu utama aplikasi terdapat kolom untuk mengisi ip address agar benar-benar terhubung kedalam program pengontrollan. 5. Setelah terkoneksi dengan ip address maka langkah selanjutnya mengisi kolom setting waktu berapa lama proses steril akan dilakukan. Pastikan sebelum mengaktifkan proses sterilisasi agar memilih ruangan mana yang akan diaktifkan dengan menu check list. 62
6. Setelah semua menu diisi dengan fungsi masing-masing, tekan tombol send untuk mengirimkan perintah kepada alat simulasi, selama proses simulasi berlangsung keterangan dapat dilihat pada tampilan LCD. 63
Flow chart sistem kontrol sterilisasi UV PUSH BUTTON ANDROID KONEKSI WIFI SETTING TIMER TIDAK APAKAH USERNAME DAN PASSWORD SUDAH BENAR? TIDAK PUSH BUTTON R1 PUSH BUTTON R2 YA MENU UTAMA TIDAK APAKAH PROSES STERIL DONE? APAKAH IP SUDAH BENAR? YA YA SETTING TIMER TIDAK CHECK LIST R1 CHECK LIST R2 APAKAH PROSES STERIL DONE? YA Gambar 3.14 Flow Chart 64