5 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Bayi Baru Lahir Pengertian bayi adalah makhluk hidup yang baru lahir oleh seorang ibu dari kandungannya (rahim) yang dikandung selama 9 bulan (38 40 minggu). Bayi yang lahir sesuai dengan waktu yang sudah ditentukan yaitu 9 bulan, maka dapat dikatakan bayi tersebut sehat dengan berat badan lebih dari 2500 gram. Bayi baru lahir ada dua kemungkinan pertama adalah bayi dengan keadaan normal dan kedua adalah bayi dengan kondisi prematur. Bayi dengan kondisi normal adalah bayi yang lahir sesuai dengan umur dalam kandungan yaitu 259 hari dihitung dari hari terakhir haid ibu dan dari berat badan bayi 2kg. Sedangkan bayi prematur dapat disebabkan dari berbagai hal seperti dari umur bayi didalam kandungan, berat badan bayi, kandungan bilirubin, kandungan sel dalam darah, kondisi fisik bayi. Bayi baru lahir sangat riskan terhadap faktor lingkungan, sehingga untuk mendapatkan suhu stabil yang diinginkan maka bayi yang baru lahir perlu ditempatkan dalam infant warmer dimana fungsinya untuk menjaga suhu bayi untuk bisa beradaptasi dengan faktor lingkungan luar. Bayi prematur beresiko sangat tinggi terhadap sejumlah penyakit pasca lahir, antara lain : penyakit kuning akibat fungsi hati yang belum sempurna, Asfiksia (kegagalan bernafas spontan dan teratur pada menit-menit pertama setelah lahir), kekurangan oksigen dalam otak, gangguan pendengaran, gangguan
6 penglihatan, dan hypotermia.bayi prematur dapat mengalami pertumbuhan normal yang bisa dilihat melalui lingkar kepala, berat badan, dan panjang badan. 2.2 Infant Warmer Infant Warmer berasal dari bahasa inggris yaitu infant dan Warmer. Infant berarti bayi, sedangkan warmer yaitu penghangat, jadi Infant Warmer mempunyai arti yaitu alat penghangat yang digunakan untuk menghangatkan bayi. Telah kita ketahui bahwa bayi yang baru lahir biasanya tidak langsung mampu menyesuaikan dengan suhu lingkungannya hal ini disebabkan bayi yang mengalami suatu periode atau masa peralihan dari kehidupan Intra Uterine (dalam rahim) ke kehidupan Extra Uterine (luar rahim). Untuk menjaga suhu tubuh bayi agar sesuai dengan suhu kandungan (rahim ibu) sekitar 34 o C -37 o C, maka diciptakan suatu alat yang mampu mengantisipasi suatu keadaan peralihan suhu pada bayi tersebut, alat tersebut dinamakan Infant Warmer. Infant Warmer didalam dunia kedokteran sangat berguna untuk membantu seorang bayi yang baru lahir untuk memberikan kehangatan dan kenyamanan bagi bayi dengan cara mengontrol kehangatan tersebut melalui pemanasan yang dihasilkan oleh elemen pemanas. Kenyamanan seorang bayi yang baru lahir kedunia, biasanya disebabkan oleh perbedaan suhu yang ia rasakan didalam kandungan ibunya, atau juga disebabkan oleh faktor-faktor lingkungan yang kurang baik dimana terdapat polusi baik itu dari suara maupun udara, dan dapat disebabkan oleh keadaan disekitarnya termasuk sewaktu seorang bayi terkena air kencingnya sendiri, maka bayi akan merasa kedinginan dan biasanya bayi akan mengeluarkan respon berupa tangisan atau hanya terdiam saja.
7 2.3 Gambaran umum alat infant warmer Alat Infant Warmer biasanya berada diruang perinatologi atau Neonatal Intensive Care (NICU), dimana kondisi bayi dinyatakan sehat atau normal dilihat dari faktor umur bayi dalam kandungan dan faktor berat badan bayi. Fungsi dari alat infant warmer sendiri yaitu sebagai tempat peralihan setelah bayi baru lahir dari kandungan ibunya dengan tetap menjaga suhu bayi dari kandungan ibunya dengan tetap menjaga suhu bayi. Pada alat infant warmer pada umumnya bersifat mobile dengan accesoris yang lengkap sesuai dengan perkembangan jaman dan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi. Dimana kelengkapan tambahan dapat berupa outlet O2 untuk kebutuhan apabila dibutuhkan tindakan dengan alat Bantu pernafasan. Dapat juga berupa alat terapi lainnya seperti blue light maupun blanket baby ataupun tiang infuse untuk mengoptimalkan kerja dan efisiensi penggunaan alat yang berlebihan.
8 Gambar 2.1 Alat Infant Warmer Contoh spesifikasi alat infant warmer : Daya AC 220V, 50 Hz Konsumsi daya 700 W Fisik Spesifikasi Dimensi App. 100 W x 61 D x 186 cm H Berat App. 60 Kg Kastor 4 inci, dua dikunci Mattress Ukuran App. 72 cm X 52 cm Elevasi Mattress 0 to12
9 Kasur tinggi dari App tanah. 90 cm Pengobatan jarak App. 85 cm 2.4 IC Mikrokontroler ATMega 16 Mikrokontroler merupakan suatu system kendali dengan program yang tertanam di dalamnya digunakan untuk suatu aplikasi tertentu. Pada alat ini, digunakan mikrokontroler dari ATMEL yaitu ATMega 16. Gambar 2.2 IC ATMega 16 IC ini memiliki 40 buah pin yang dibagi menjadi beberapa port dan pin pin dengan fungsi yang berbeda. Setiap port dapat digunakan sebagai masukan ataupun keluaran setiap instruksi dan informasi yang tersedia. Beberapa fungsi dari setiap pin ATMega 16 yaitu : VCC : Tegangan supply +5V GND : Ground / Pembumian Port A : Port A menyediakan input tegangan analog ke ADC, sebagai port I/O 8 bit (Jika fungsi ADC tidak digunakan) dengan internal pull-up. Port B : Port B sebagai port I/O 8 bit dengan internal pull-up
10 resistor. Port C : Port C sebagai port I/O 8 bit dengan internal pull-up resistor. Port D : Port D sebagai port I/O 8 bit dengan internal pull-up resistor. : Input reset. Sinyal low pada pin ini untuk pulsa yang lebih panjang dari minimum akan membangkitkan reset, bahkan jika clock sedang tidak berjalan. XTAL1 : Input ke penguat inverting isolator dan input ke rangkaian pengoperasian clock internal. XTAL2 : Output dari penguat inverting isolator. AVCC : AVCC adalah pin tegangan supply untuk port A dan ADC. Port ini sudah seharusnya terhubung ke Vcc, meskipun ADC tidak digunakan AREF : AREF adalah pin referensi analog untuk ADC. ATMega 16 memiliki dua buah memori utama, yaitu memori program dan memori data. ATMega 16 memiliki 16kb on-chip in-system reprogrammable flash memory untuk menyimpan program. Memori flash dibagi ke dalam dua bagian, yaitu bagian program boot dan aplikasi. Sedangkan untuk memori data ATMega 16 dibagi menjadi tiga bagian, yaitu 32 register umum, 64 buah register I/O dan 1kb SRAM internal. 2.5 LCD (Liquid Crystal Display)
11 Alat yang saya rancang ini menggunakan LCD 2 x 16 (dengan karakter 2 baris dan 6 kolom) dengan 16 pin konektor sebagai tampilan, yaitu menampilkan waktu waktu yang dihitung oleh hour meter. Gambar 2.3 LCD 2 x 16 karakter Dalam penggunaannya, LCD ini dikendalikan di satiap pin yang memiliki kegunaan yang berbeda untuk setiap perintah yang diberikan. 16 pin tersebut yaitu: Tabel 2.1 Keterangan pin LCD PIN Name Function 1 VSS Ground voltage 2 VCC +5V 3 VEE Contrast voltage Register Select 4 RS 0 = Instruction Register 1 = Data Register Read/ Write, to choose write or read mode 5 R/W 0 = write mode 1 = read mode
12 Enable 6 E 0 = start to lacht data to LCD character 1= disable 14 DB7 MSB 15 BPL Back Plane Light 16 GND Ground voltage Pusat pengendalian LCD ini terletak pada 3 buah pin yaitu En, RS, dan RW. En atau disebut Enable, digunakan untuk memberitahu pada kita bahwa kita sedang mengirim data. Untuk mengirim data ke LCD, program kita harus memastikan bahwa pada pin ini dalam keadaan low (0) dan kemudian atur dua pin pengendali lainnya dan / atau mengambil data pada bus data. Ketika pin lain selesai melakukan pembacaan, berikan kondisi high (1) pada En dan tunggu selama jumlah waktu minimum sesuai spesifikasi LCD, dan akhirnya kembalikan keadaan pin ini pada posisi low (0). RS atau disebut Register Select, ketika RS dalam keadaan low (0), data diperlakukan sebagai perintah atau instruksi khusus (seperti mengosongkan layar, posisi kursor, dsb). Ketika RS high (1), data yang dikirim adalah data teks yang ditampilkan pada layar. RW atau disebut Read/Write, ketika dalam keadaan low (0), informasi pada bus data dituliskan pada LCD. Ketika dalam keadaan high (1), progam membaca LCD secara efektif. Hanya satu unstruksi yang merupakan perintah
13 membaca, sedangkan lainnya menulis (write), sehingga pin ini hampir selalu dalam keadaan low (0). 2.6 LM 35 Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 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 kesensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catu daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60 µa hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (selfheating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25 ºC. 2.6.1 Struktur Sensor LM35
14 Gambar 2.4 Sensor Suhu LM35 Gambar diatas menunjukan bentuk dari LM35 tampak depan dan tampak bawah. 3 pin LM35 menujukan fungsi masing-masing pin diantaranya, pin 1 berfungsi sebagai sumber tegangan kerja dari LM35, pin 2 atau tengah digunakan sebagai tegangan keluaran atau V out dengan jangkauan kerja dari 0 Volt sampai dengan 1,5 Volt dengan tegangan operasi sensor LM35 yang dapat digunakan antar 4 Volt sampai 30 Volt. Keluaran sensor ini akan naik sebesar 10 mv setiap derajad celcius sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut : V LM35 = Suhu * 10 mv Gambar 2.5 PIN LM 35 Gambar diatas kanan adalah gambar skematik rangkaian dasar sensor suhu LM35-DZ. Rangkaian ini sangat sederhana dan praktis. Vout adalah tegangan keluaran sensor yang terskala linear terhadap suhu terukur, yakni 10 milivolt per 1 derajad celcius. Jadi jika Vout = 530mV, maka suhu terukur adalah 53
15 derajad Celcius.Dan jika Vout = 320mV, maka suhu terukur adalah 32 derajad Celcius. Tegangan keluaran ini bisa langsung diumpankan sebagai masukan ke rangkaian pengkondisi sinyal seperti rangkaian penguat operasional dan rangkaian filter, atau rangkaian lain seperti rangkaian pembanding tegangan dan rangkaian Analog-to-Digital Converter. Rangkaian dasar tersebut cukup untuk sekedar bereksperimen atau untuk aplikasi yang tidak memerlukan akurasi pengukuran yang sempurna. Akan tetapi tidak untuk aplikasi yang sesungguhnya. Terbukti dari eksperimen yang telah saya lakukan, tegangan keluaran sensor belumlah stabil. Pada kondisi suhu yang relatif sama, jika tegangan suplai saya ubah-ubah (saya naikkan atau turunkan), maka Vout juga ikut berubah. Memang secara logika hal ini sepertinya benar, tapi untuk instrumentasi hal ini tidaklah diperkenankan. Dibandingkan dengan tingkat kepresisian, maka tingkat akurasi alat ukur lebih utama karena alat ukur seyogyanya dapat dijadikan patokan bagi penggunanya. Jika nilainya berubahubah untuk kondisi yang relatif tidak ada perubahan, maka alat ukur yang demikian ini tidak dapat digunakan. 2.6.2 Karakteristik Sensor LM35. 1. Memiliki sensitivitas 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 25 ºC seperti terlihat pada gambar 2.2. 3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.
16 4. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt. 5. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µa. 6. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam. 7. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 ma. 8. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC. Gambar 2.6 Grafik akurasi LM35 terhadap suhu Sensor LM35 bekerja dengan mengubah besaran suhu menjadi besaran tegangan. Tegangan ideal yang keluar dari LM35 mempunyai perbandingan 100 C setara dengan 1 volt. Sensor ini mempunyai pemanasan diri (self heating) kurang dari 0,1 C, dapat dioperasikan dengan menggunakan power supply tunggal dan dapat dihubungkan antar muka (interface) rangkaian control yang sangat mudah. IC LM 35 sebagai sensor suhu yang teliti dan terkemas dalam bentuk Integrated Circuit (IC), dimana output tegangan keluaran sangat linear terhadap
17 perubahan suhu. Sensor ini berfungsi sebagai pegubah dari besaran fisis suhu ke besaran tegangan yang memiliki koefisien sebesar 10 mv / C yang berarti bahwa kenaikan suhu 1 C maka akan terjadi kenaikan tegangan sebesar 10 mv. Gambar 2.7 Rangkaian Sensor LM35 IC LM 35 ini tidak memerlukan pengkalibrasian atau penyetelan dari luar karena ketelitiannya sampai lebih kurang seperempat derajat celcius pada temperature ruang. Jangka sensor mulai dari 55 C sampai dengan 150 C, IC LM35 penggunaannya sangat mudah, difungsikan sebagai kontrol dari indicator tampilan catu daya terbelah. IC LM 35 dapat dialiri arus 60 μ A dari supplay sehingga panas yang ditimbulkan sendiri sangat rendah kurang dari 0 C di dalam suhu ruangan. Untuk mendeteksi suhu digunakan sebuah sensor suhu LM35 yang dapat dikalibrasikan langsung dalam C (celcius), LM35 ini difungsikan sebagai basic temperature sensor. Adapun keistimewaan dari IC LM 35 adalah : Kalibrasi dalam satuan derajat celcius. Lineritas +10 mv/ º C. Akurasi 0,5 º C pada suhu ruang.
18 Range +2 º C 150 º C. Dioperasikan pada catu daya 4 V 30 V. Arus yang mengalir kurang dari 60 μa 2.7 Perangkat Lunak Perangkat lunak adalah istilah umum untuk data yang diformat dan disimpan secara digital, termasuk program komputer, dokumentasinya, dan berbagai informasi yang bisa dibaca dan ditulis oleh komputer. Dengan kata lain, bagian sistem komputer yang tidak berwujud. Istilah ini menonjolkan perbedaan dengan perangkat keras computer. Perangkat lunak yang digunakan adalah CodeVisionAVR. CodeVisionAVR merupakan sebuah cross-compiler C, Integrated Development Environtment (IDE), dan Automatic Program Generator yang didesain untuk mikrokontroler buatan Atmel seri AVR. CodeVisionAVR dapat dijalankan pada sistem operasi Windows 95, 98, Me, NT4, 2000, dan XP. Cross-compiler C mampu menerjemahkan hampir semua perintah dari bahasa ANSI C, sejauh yang diijinkan oleh arsitektur dari AVR, dengan tambahan beberapa fitur untuk mengambil kelebihan khusus dari arsitektur AVR dan kebutuhan pada sistem embedded. File object COFF hasil kompilasi dapat digunakan untuk keperluan debugging pada tingkatan C, dengan pengamatan variabel, menggunakan debugger Atmel AVR Studio.
19 IDE mempunyai fasilitas internal berupa software AVR Chip In-System Programmer yang memungkinkan Anda untuk melakukan transfer program kedalam chip mikrokontroler setelah sukses melakukan kompilasi/asembli secara otomatis. Software In-System Programmer didesain untuk bekerja dengan Atmel STK500/AVRISP/AVRProg, Kanda Systems STK200+/300, Dontronics DT006, Vogel Elektronik VTEC-ISP, Futurlec JRAVR dan MicroTronics ATCPU/Mega2000 programmers/development boards. Untuk keperluan debugging sistem embedded, yang menggunakan komunikasi serial, IDE mempunyai fasilitas internal berupa sebuah Terminal. Selain library standar C, CodeVisionAVR juga mempunyai library tertentu untuk: Modul LCD alphanumeric Bus I2C dari Philips Sensor Suhu LM35 dari National Semiconductor Real-Time Clock: PCF8563, PCF8583 dari Philips, DS1302 dan DS1307 dari Maxim/Dallas Semiconductor Protokol 1-Wire dari Maxim/Dallas Semiconductor Sensor Suhu DS1820, DS18S20, dan DS18B20 dari Maxim/Dallas Semiconductor Termometer/Termostat DS1621 dari Maxim/Dallas Semiconductor EEPROM DS2430 dan DS2433 dari Maxim/Dallas Semiconductor
20 SPI Power Management Delay Konversi ke Kode Gray CodeVisionAVR juga mempunyai Automatic Program Generator bernama CodeWizardAVR, yang mengujinkan Anda untuk menulis, dalam hitungan menit, semua instruksi yang diperlukan untuk membuat fungsi-fungsi berikut: Set-up akses memori eksternal Identifikasi sumber reset untuk chip Inisialisasi port input/output Inisialisasi interupsi eksternal Inisialisasi Timer/Counter Inisialisasi Watchdog-Timer Inisialisasi UART (USART) dan komunikasi serial berbasis buffer yang digerakkan oleh interupsi Inisialisasi Pembanding Analog Inisialisasi ADC Inisialisasi Antarmuka SPI Inisialisasi Antarmuka Two-Wire
21 Inisialisasi Antarmuka CAN Inisialisasi Bus I2C, Sensor Suhu LM35, Thermometer/Thermostat DS1621 dan Real-Time Clock PCF8563, PCF8583, DS1302, dan DS1307 Inisialisasi Bus 1-Wire dan Sensor Suhu DS1820, DS18S20 Inisialisasi modul LCD CodeVisionAVR merupakan hak cipta dari Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l.