desain alat pengontrol kecepatan tetes infus dengan motor
Post on 16-Oct-2021
6 Views
Preview:
TRANSCRIPT
i
DESAIN ALAT PENGONTROL KECEPATAN TETES INFUS DENGAN
MOTOR SERVO BERBASIS ARDUINO UNO Oleh,
Mozes Lawa
NIM: 642009005
TUGAS AKHIR
Diajukan kepada Program Studi Fisika, Fakultas Sains dan Matematika guna memenuhi
sebagian dari persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Sains
Program Studi Fisika
FAKULTAS SAINS DAN MATEMATIKA
UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA
SALATIGA
2016
ii
iii
iv
v
vi
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat kasih karunia dan
rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik.
Tugas akhir ini ditulis dan disusun untuk memenuhi sebagian persyaratan untuk memperoleh gelar
Sarjana pendidikan (S.Pd.) Fisika di Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga.
Penyusunan tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan, dukungan dan kerjasama dari berbagai
pihak. Atas segala bantuan dan dukungan tersebut, pada kesempatan ini penulis mengucapkan
terimakasih kepada :
1. Keluarga tercinta ibu, bapak, kakak dan adik saya, serta kekasih tercinta Dina Sonya N.M yang
selama ini terus mendoakan, memberikan dukungan baik materil, semangat dan perhatian
sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan baik.
2. Bapak Dr. Suryasatriya Trihandaru, S.Si., M.Sc.nat. selaku dosen pembimbing utama atas waktu,
tenaga, kritik dan saran serta wejangan-wejangannya dari awal hingga akhir sehingga skripsi ini
dapat terselesaikan dengan baik.
3. Ibu Made Rai Suci Shanti, N.A., S.Si., M.Pd selaku dosen pembimbing pendamping yang
telah bersedia meluangkan waktu untuk memberikan saran, motivasi, dan berbagi pengalaman.
Membimbing penulis dengan penuh kesabaran selama penelitian hingga tugas akhir ini selesai.
4. Seluruh Dosen FSM UKSW, khususnya Dosen Fisika dan Pendidikan Fisika: Bapak Suryasatriya
T., Bapak Andreas Setiawan, Bapak Adita Sutrisno, Ibu Diane Noviandini, Ibu Santi, Ibu Marmi
Sudarmi, Bapak Ferdi S. Rondonuwu, Bapak Wahyu H.K., Bapak Nur Aji Wibowo, Ibu Debora
Natalia S., dan Bapak Alva atas bimbingan dan ilmu yang diberikan kepada penulis selama
kuliah.
5. Mas Tri, Mas Sigit, dan Pak Tafip selaku Laboran Fisika dan Pendidikan Fisika FSM UKSW
atas segala bantuannya selama ini. Maaf jika selama ini selalu merepotkan.
6. Sahabat-sahabat tercinta saya yaitu teman-teman ASKARSEBA asrama mahasiswa UKSW buce,
winfrid, nelis, nexon, markus, k salo, ardi, dll. Terimakasih atas segala bantuan dan semangat
yang kalian berikan.
7. Terikasih untuk kampus UKSW yang telah memberikan saya kesempatan untuk menimbah ilmu
dan merasakan banyak pengalaman.
8. Segenap pihak yang turut membantu dan terlibat dalam pelaksanaan penelitian dan penyusunan
tugas akhir ini.
vii
Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penulisan dan penyelesaian tugas akhir ini. Oleh
karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca bagi
perbaikan penulis. Apabila dalam penyusunan tugas akhir ini ada kata-kata yang kurang berkenan di
hati pembaca, penulis mohon maaf yang sebesar-besarnya. Akhirnya penulis berharap tugas akhir ini
dapat bermanfaat bagi pembaca, khususnya bagi pihak-pihak yang berkepentingan.
Salatiga, September 2015
Penulis
viii
MOTTO
“Tetapi TUHAN adalah Allah yang benar, Dialah Allah yang hidup dan Raja yang kekal" (Yeremia 10:10a)
“Kesempatan selalu datang pada kita namun jangan berharap pada
keberuntungan semata, berusahalah senantiasa untuk kesuksesan
yang sesunguhnya ”
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................................................ i
LEMBAR PENGESAHAN ....................................................................................................... ii
PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT ............................................................................................. iii
PERNYATAAN PERSETUJUAN AKSES ................................................................................... iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA TULIS TUGAS AKHIR ......................................................... v
KATA PENGANTAR............................................................................................................... vi
MOTTO ................................................................................................................................ viii
DAFTAR ISI ........................................................................................................................... ix
DESAIN ALAT PENGONTROL KECEPATAN TETES INFUS DENGAN MOTOR
SERVO BERBASIS ARDUINO UNO
Abstrak……………………………………………………………………….. .................................. 1
Pendahuluan ..................................................................................................... 2
Landasa Teori .................................................................................................... 2
Bahan dan Metode Penelitian…………………………………………………………….. ......... 4
Hasil Dan pembahasan ...................................................................................... 5
Kesimpulan ........................................................................................................ 6
Saran…………………………………………………………………………. 6
Daftar Pustaka .................................................................................................. 7
1
DESAIN ALAT PENGONTROL KECEPATAN TETES INFUS
DENGAN MOTOR SERVO BERBASIS ARDUINO UNO
Mozes Lawa1, Made Rai Suci Shanti
1,2, Suryasatriya Trihandaru
1
1Fisika, Fakultas Sains dan Matematika, Universitas Kristen Satya Wacana
2 Pendidikan Fisika, Fakultas Sains dan Matematika, Universitas Kristen Satya Wacana
Jl. Diponegoro No.52-60, Salatiga (50711)
192009035@student.uksw.edu
Abstrak
Perkembangan ilmu kedokteran dan teknologi yang semakin canggih
menuntut pengamatan dan keakuratan pemberian dosis obat dan perlakuan
perawat terhadap para pasien. Demikian halnya perkembangan ilmu dan
teknologi di bidang alat-alat kesehatan. Salah satu peralatan yang ada dan
sering digunakan di rumah sakit salah satunya adalah infus. Alat infus ini
digunakan untuk memberikan cairan ataupun obat kepada pasien sehingga
memerlukan keakuratan agar tidak terjadi hal – hal yang tidak diinginkan.
Atas dasar masalah seperti yang telah dibahas maka akan di rancang
sebuah alat pengontrol kecepatan tetes infus. Alat ini dirancang dengan
berbasis pada papan programing arduino tipe arduino uno R3. Dan juga
memanfaatkan motor servo sebagai pengerak rangkaian mekanika dan
berfungsi sebagai penjepit selang infus. Kepatan tetes infuse dapat di
kendalikan dengan cara memutar potensiometer ke angka tetes/menit sesua
yang di inginkan namun pada penelitian ini inti peneliti memeberi batasan
kusus untuk tetes yang cepat saja untuk teten yang sedikit belum di sediakan.
Kata kunci: arduino,kontrol infus, servo motor, mekanika,buzzer
2
I. PENDAHULUAN
Perkembangan ilmu kedokteran dan teknologi
yang semakin canggih menuntut pengamatan dan
keakuratan pemberian dosis obat dan perlakuan
perawat terhadap para pasien. Demikian halnya
perkembangan ilmu dan teknologi di bidang alat-
alat kesehatan. Salah satu peralatan yang ada dan
sering digunakan di rumah sakit salah satunya
adalah infus. Alat infus ini digunakan untuk
memberikan cairan ataupun obat kepada pasien
sehingga memerlukan keakuratan agar tidak terjadi
hal – hal yang tidak diinginkan.
Kita ketahui dibeberapa rumah sakit infus
masih dilakukan secara manual untuk memberi
jumlah tetesan infus yang akan diberikan kepada
pasien, petugas medis harus menghitung tetesannya
sambil melihat jam tangan selama satu menit, cara
ini tentu masih jauh dari tingkat ketelitian. Adapun
beberapa faktor yang dapat mempengaruhi
pemberian dan jumlah cairan infus adalah petugas
medis yang kelelahan sehingga tidak dapat
memberikan jumlah tetesan infus yang tepat dan
posisi tangan pasien yang sering bergerak yang
bisa mempengaruhi jumlah tetesan tersebut. Sistem
otomatis alat infus sudah digunakan tapi saat ini
hanya untuk ruangan khusus atau memerlukan
biaya yang sangat mahal untuk bisa
menggunakannya. Sebagai upaya untuk mengatasi
hal tersebut maka, peneliti berusaha merancang
dan membuat sistem otomatis alat infus dalam
pemantauan jumlah tetes infus dan pengaturan
tetesan tanpa membandingkan dengan jam tangan.
Cairan infus kekentalannya beragam dan
masuknya ketubuh pun juga berbeda kapasitasnya.
Biasanya untuk penderita yang telah kritis
digunakan cairan yang mempunyai kandungan
obat-obatan yang kepekatannya tinggi, sedangkan
untuk penderita tidak terlalu kritis, hanya
digunakan cairan pembantu metabolisme.
Atas dasar masalah seperti yang telah dibahas
maka akan di rancang sebuah alat pengontrol
kecepatan tetes infus. Alat ini dirancang dengan
berbasis pada papan programing arduino tipe
arduino uno R3, serta memanfaatkan motor servo
sebagai pengerak rangkaian mekanik yang
berfungsi sebagai penjepit selang infus.
II. LANDASAN TEORI
ARDUINO UNO
Arduino uno adalah sebuah papan mikrokontroler
yang dapat diprogram sesuai keinginan. Arduino
uno memiliki 14 pin I/O, serta 6 buah pin sebagai
input analog. Arduino adalah sebuah plat form dari
physical computing yang bersifat open source.
Gambar 1. papan arduino uno R3
Tabel 1. data seet board Arduino
Mikrokontroler ATmega328
Tegangan
pengoperasian
5V
Tegangan input yang
di sarankan
7V-12V
Batas tegangan input 6V-20V
Jumlahl pin I/O 14 pin (6 di antaranya
adalah keluaran PWM)
Jumlah pin input
analog
6 pin
Arus dc tiap pin I/O 40 mA
Arus dc untuk pin
3,3 V
50 mA
Memori flash 32 KB (ATmega328)
sekitar 0,5 KB di gunakan
sebagai boot loader
SRAM 2 KB (ATmega328)
EEPROM 1 KB (ATmega328)
Clock 16 Hz
PEMROGRAMAN ARDUINO
Salah satu kelebihan dari arduino Uno ini adalah
didukung oleh software Arduino IDE (Integrated
Development Enviroment) untuk melakukan
penulisan pemrograman. Bahasa
pembrogramannya berdasarkan bahasa C yang
mudah untuk dpelajari dan sudah didukung oleh
library yang lengkap. Pada gambar 2 merupakan
sebuah contoh program yang di buat untuk
menyalakan 1 buah LED yang di pasang pada pin
13, selama 1 detik.
3
Gambar .2. contoh program sederhana arduino
MOTOR SERVO
Motor servo disusun dari sebuah motor DC,
gearbox, variabel resistor (VR) atau potensiometer
dan rangkaian kontrol. Potensiometer berfungsi
untuk menentukan batas maksimum putaran sumbu
(axis) motor servo. Sedangkan sudut dari sumbu
motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang
pada pin kontrol motor servo.
Gambar 3. konponen penyusun motor Servo
SENSOR PHOTODIODA
Photodioda adalah suatu jenis dioda yang
nilai resistansinya berubah-ubah apabila intensitas
cahaya yang mengenai photodioda beubah-ubah.
Di dalam gelap nilai tahanannya sangat besar,
sehingga tidak ada arus yang mengalir. Semakin
besar intensitas cahaya yang mengenai photodioda,
maka nilai resistansinya semakin kecil sehingga
arus yang mengalir semakin besar. Photodioda
lebih pekah terhadap cahaya infrared dari pada
cahaya tampak. Pada penelitian yang dilakukan di
gunakan LED infrared sebagai sumber cahaya yang
diterima oleh photodiode.
MEKANIKA (GEAR)
Teori gear sama persis dengan teori hubungan
antara kecepatan sudut dan kecepatan linear pada
roda. Pada gambar 2 terlihat bahwa tepi gear 1 dan
2 saling berhubungan (tidak slip), maka kecepatan
liniar gear 1 dan 2 akan sama. Namun pada gear 1
dan 3 kecepatan linearnya tidak sama, yang sama
adalah kecepatan sudut dari kedua gear tersebut.
Hubungannya adalah :
Gambar .2. susunan dari 3 gear yang berbeda jari-jari
PRINSIP KERJA INFUS
Prinsip kerja dari infus sama dengan sifat dari air
yaitu mengalir dari tempat yang tinggi ke tempat
yang rendah sebab di tarik oleh gaya grafitasi
bumi. Pada sistem alat infus, terdapat sebuah klem
yang dapat mengatur laju tetesan permenit. Jika
klem digerakan untuk mempersempit jalur aliran
pada selang maka laju cairan akan menjadi lambat
ditandai dengan sedikitnya jumlah tetesan infus per
menit yang keluar dan sebaliknya bila klem
digerakan untuk memperlebar jalur aliran pada
selang infus maka laju airan infus akan menjadi
cepat ditandai dengan banyaknya jumlah tetesan
infus per menit.Perawat akan mengatur dan
menyamakan dengan menit pada jam sesuai dari
dosis yang telah di berikan oleh dokter.
Gambar 4. Sistem kerja infus
4
III. BAHAN DAN METODE
PENELITIAN
Bahan
Dalam penelitian digunakan bahan-bahan yang
di pakai untuk merangcang alat pemantau tetes
infus dan suhu badan dengan tampilan digital serta
alarm pengingat. Bahan utama yang di gunakan
adalah, papan Arduino uno, LCD 16 x 2, keypad 4
x 4, sensor cahaya photodiode, buzzer, serta
rangkaian komperator-histerisis.
Alat ukur yang dipakai adalah multimeter
berfungsi sebagai pengukur nilai tegangan keluaran
untuk masing-masing sensor. Stopwatch berfungsi
untuk mencari tahu selang waktu antara tiap tetes.
Tabel 2. Daftar bahan yang digunakan dalam pembuatan alat
No Bahan Jumlah keterangan
1 leptop 1 Pengkodingan program
2 Arduino Uno 1 Papan programing
3 LCD 16x2 1 Sebagai output
4 Keypad 4x4 1 Input nilai tetes seharusnya
5 Motor Servo 1 Sebagai mesin pengerak
rangkayan mekanik
6 Photodiopda 1 Sensor pendeteksi tetes
7 LED Infrared 1 Sumber photodiode
8
9
Komperator-
histerisis
Rangkayan
mekanik
1 Penghindar noise untuk
photodioda
Sebagai penjepit selang
infuse
Metode Penelitian
Secara umum metodologi perancangan
penelitian ini terdiri dari beberapa tahap. Langkah
pengerjaan penelitian tersebut dapat dilihat melalui
diagram blok.
Gambar 5. Diagram blok pengerjaan penilitian
Sensor photodioda
Untuk rangkaian led-infrared dan photodioda
rangkai terpisah, dengan kabel yang panjang agar
dapat di pasang pada botol infus yang telah di
gantung.
Gambar 6. Rangkaian sensor photodioda
Komperator-histerisis
Membuat rangkaian komperator dengan
histerisis untuk photodioda. Pada gambar Vinput
merupakan V dari photodioda yang masuk ke
komperator. Vcc adalah 5v yang merupakan
tegangan dari arduino, dan Vout masuk ke board
arduino.
Gambar 7. Kooperator - histerisis menggunakan IC LM339
LCD (Liquid Crystal Display)
Untuk dapat menampilkan data karakter ke
LCD maka koneksi mikrokontroller dan LCD
dapat dijelaskan sebagai berikut. Data masukan
untuk penampil LCD diberikan melalui pin output
3-8 pada arduino. Sedangkan untuk mengontrol
LCD Pada rangkaian display dipasang komponen
potensio meter 5K Ohm yang berfungsi sebagai
pengatur kecerahan dari LCD. Sumber tegangan
yang diberikan sebesar 5 V.
Sistem mekanika penjepit selang infus
Untuk rangkaian mekanikanya dipakai pemutar
DVD bekas kemudian dibuat tambahan desain
sehingga gear dapat menjepit selang infus. Pada
5
gambar 8 terlihat bahwa ujung dari rangkaian
mekaniknya akan bersentuhan langsung dengan
selang infus. Pada sisi yang lainnya, terdapat motor
servo yang akan memutar rangkaian gear pada saat
menekan dan merenggangkan selang. Putaran
motor servo dikontrol oleh board arduino yang
sudah diprogram.
Gambar 8. Gambar rangkaian mekanik penjepit selang infus.
Secara keseluruhan langkah-langkah dari
penggunaan alat adalah :
1. Pemasangan botol infus dan pemasangan
selang infus pada alat.
2. Input nilai tetes pada keypad dengan resep
dari dokter . pada saat tetes tidak sesuai
dengan jumlah tetes permenit yang sudah di
tentukan, maka alarm akan berbunyi.
3. Putar potensiometer ke angka tetes yang
dibutuhkan pasien.
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada tabel 3 merupakan data hasil dari
pengaturan tetes infus dari alat untuk 200
tetes/menit. Terlihat bahwa pada menit ke-2
data mulai tidak sesuai dengan pengaturan yang
sudah ditetapkan. Tetes infus mengalami
penurunan sampai 6 tetes dan mengakibatkan
alaram berbunyi. Error dari pengambilan data
di menit ke-2 3%. Namun pada detik ke-5
kondisi berbalik lagi jumlah tetes mengalami
kenaikan 3 tetes permenit dari tetes yang
seharusnya. Error dari keadaan dimenit ke-5
adalah 1,5%.
Secara keseluruhan, rata-rata dari pemantauan
alat untuk 200 tetes/menit untuk 6 kali
pengambilan data : rata-rata jumlah tetes :
198,7 tetes/menit, rata-rata error 0,67 %.
Tabel 3. Data untuk 200 tetes/menit
atur 200 tetes/menit
Pengukuran /menit
Tetes/menit %
otomatis perhitungan
manual error
ke-1 200 200 0,00
ke-2 194 200 3,00
ke-3 195 200 2,50
ke-4 199 200 0,50
ke-5 203 200 -1,50
ke-6 201 200 -0,50
Rata-rata 198,7 200 0,67
Pada tabel 4 merupakan data hasil dari pengaturan
tetes infus dari alat untuk 300 tetes/menit. Terlihat
bahwa pada menit pertama data sudah mulai tidak
sesuai dengan pengaturan yang sudah ditetapkan.
Tetes infus mengalami penurunan sampai 4 tetes
dan mengakibatkan alaram berbunyi. Error dari
pengambilan data di menit pertama 1,33%. Namun
pada detik ke-4 kondisi infus dalam keadaan stabil.
Secara keseluruhan, rata-rata dari pemantauan alat
untuk 300 tetes/menit untuk 6 kali pengambilan
data : rata-rata jumlah tetes : 296,5 tetes/menit,
rata-rata error 1,17 %.
Pada gambar 9 merupakan grafis dari data untuk
300 tetes/menit. Tabel 4. Data untuk 300 tetes/menit
atur 300 tetes/menit
Pengukuran /menit
Tetes/menit %
otomatis perhitungan
manual error
ke-1 296 300 1,33
ke-2 297 300 1,00
ke-3 297 300 1,00
ke-4 300 300 0,00
ke-5 294 300 2,00
ke-6 295 300 1,67
Rata-rata 296,5 300 1,17
6
Gambar 9. Gambar grafik kondisi tetes selama 6 menit
V. KESIMPULAN
Berdasarka penelitian dan pengujian system dari
alat infus pasien yang dibuat, maka dapat
disimpulkan beberapa hal terkait dengan
pelaksanaan dan hasil dari pengambilan data:
1. Kecepatan tetes infus dapat di kendalikan
dengan cara memutar potensiometer ke
angka tetes/menit sesuai yang di inginkan
namun pada penelitian ini inti tetes yang
sedikit belum di sediakan.
2. Jumlah tetes infus per menit selalu dipantau
oleh alat.
3. Untuk tiap percobaan yaitu 200 tetes/menit
dan 300 tetes/menit memiliki rata-rata nilai
error berturut-turut 0,67 % dan 1,17 %
Saran
Untuk pengembangan selanjutnya di sarankan agar
memaksimumkan kerja dari alat pengontrol
kecepatan tetes infus:
1. Rangkaian komperator histerisis harus lebih
baik lagi karena pada alat ini, di tempat
yang sangat terang sensor photodiode
mengalami kesulitan dalam membaca tetes
infus.
2. Penggunaan sensor tambahan pada botol
infus akan lebih baik karena dapat
mengetahui kapan infus akan habis.
3. Perancangan sistim mekanika dari alat
harus lebuh baik lagi agar dapat mengatur
sampai tetes yang lebih kecil lagi.
4. Dibuat kesing pembungkus keseluruhan
alat dengan tampilan yang menarik..
293
294
295
296
297
298
299
300
301
0 5 10
Series1
Series2
7
VI. REFERENSI
Artikel jurnal
1. D.F. Anggraini. 2012. Pengembangan
Sistem Monitoring Tetesan Infus Pada
Ruang Perawatan Rumah Sakit, Tersedia
di, http: www.Distrodoc.com /287211,
diakses 2 Mei 2015.
2. Kokoh S A. 2011. Rancang bangun alat
pengaturan jumlah tetes pada pasien dan
monitoring jarak jauh dengan PC. ITS.
3. Djuandi. 2011. Pengenalan arduino. Dari
www.tokobuku.com
4. Yusmaninita. 2009. Rasionalitas
penggunaan obat. RSUP. H. Adam Malik
5. R. C. Gupta. 2005. Desing and
implementation of controlled drug infusion
system . Journal of Scientific & Industrial
Research Vol.64, October 2015, pp. 761-
766
Buku
1. Michael Margolts. 2012. Arduino
CookBook. ISBN: 978-1-449-31387-6
2. Kimmo Karvinen & Tero Karvinen. 2014.
Measure the World with Electronics,
Arduino, and Raspberry Pi. ISBN: 978-1-
449-36708-4
top related