015 seminar - Digilib ITS

OPTIMALISASI KELEMBABAN UDARA PADA TABUNG BABY INCUBATOR MELALUI
INTEGRASI PENGENDALIAN TEMPERATUR DAN KELEMBABAN
(CATUR DARMAYANTO, FITRI ADI ISKANDARIANTO, ST, MT, Ir. YA’UMAR, MT)
Jurusan Teknik Fisika-Fakultas Teknologi Industri
Institut Teknologi Sepulu Nopember
Kampus ITS Keputih Sukolilo, Surabaya 60111
ABSTRAK
Baby Incubator adalah sebuah wadah tertutup yang kehangatan lingkungannya dapat diatur dengan
cara memanaskan udara dengan suhu tertentu yang berfungsi untuk menghangatkan bayi. Baby Incubator
membutuhkan kelembaban yang stabil agar kondisi dalam incubator tetap terjaga sesuai dengan set point.
Menurut data statisitik pengukuran dan kalibrasi yang dilakukan oleh BPFK Surabaya th 2006-2007, terjadi
kecenderungan masalah pada kelembaban dan Over Heat pada matras. Untuk mengatasi masalah tersebut
maka perlu dirancang sistem yang dapat mengoptimalkan kelembaban udara tabung baby incubator melalui
integrasi pengendalian temperatur dan kelembaban. Dari hasil pengukuran diperoleh tingkat ketelitian
pembacaan kelembapan ± 1.498 %RH dan tingkat ketelitian pembacaan temperatur + 1.642 . Dari hasil uji
sistem kontrol diperoleh respon kontrol untuk trakcing setpoint pada 60%, 70% dan 75 %.
.
Kata Kunci : Kalibrasi, Baby incubator, incubator analyzer
Keywords: calibration, Baby incubator, incubator analyzer
1. PENDAHULUAN
Peralatan Kesehatan sebagai fungsi
diagnostik dan terapi sangat berkaitan dengan dua
aspek, yaitu aspek keselamatan dan aspek
keamanan .Kedua aspek inilah yang mengharuskan
alat kesehatan harus tetap terjaga tingkat acuracy
dan presisinya .Kedua hal inilah yang membedakan
bahwa peralatan kesehatan di golongkan sebagai
peralatan yang sangat ketat .
Pengujian baby Incubator meliputi
bebarapa parameter yaitu temperatur, kelembaban,
air flow dan noise Dengan tingkat kelayakan
kebocoran suhu luar ±10C , Tingkat kelembaban
antara ≥70 % ,Laju aliran udara <0,35 ms%, dan
tingkat kebisingan didalam Incubator < 60 dBA .
Dalam artian bahwa persyaratan tersebut harus
terpenuhi untuk mendapatkan kriteria keselamatan
dan keamanan dalam penggunaannya.
Menurut data statisitik pengukuran dan
kalibrasi yang dilakukan untuk wilayah Jawa –
kalimantan, bali dan lombok oleh BPFK Surabaya
terjadi kecenderungan masalah pada kelembaban,
dimana untuk setting temperatur dari 32 s/d 36 0C ,
kelembabannnya kurang dari 70% RH.
Pada
baby
incubator
sistem
kelembabannya hanya mengandalkan penguapan air
pada humidity reservoir.
Permasalahan
Pengendali
kelembaban pada Baby
Incubator masih sulit mempertahankan kelembaban
pada nilai setting yang diinginkan. Pengendali
kelembaban yang ada hanya memanfaatkan
penguapan air pada reservoir yang kecenderungan
penguapannya masih belum mencukupi pada batas
kelayakan penggunaan baby incubator.
Tujuan
Akan dilakukan perancangan dan pembuatan
sistem untuk mengoptimalkan kelembaban
udara dalam tabung baby incubator
berdasarkan besaran temperatur dan besaran
kelembaban yang terukur.
Batasan Masalah
Dalam hal ini penulis hanya membatasi pada :
1. Sistem
pengendalian
Temperetur
mempergunakan yang telah ada di baby
incubator, sedangkan system pengendalian
kelembaban mempergunakan hasil karya Tugas
Akhir Tridedy Setyawan.
2. Bahasa pemrograman yang dipergunakan adalah
Visual Basic 6.0.
Metedologi
Metode
yang
ditempuh
untuk
menyelesaikan tugas akhir ini adalah sebagai
berikut :
1. Mempelajari sistem pengendalian temperatur
dan sistem pengendalian kelembaban pada baby
incubator yang telah ada.
2. Merancang fungsi yang menghubungkan antara
kelembaban dan temperatur.
3. Membuat program optimasi kelembaban
berdasarkan temperatur yang terukur dan
kelembaban yang terukur.
4. Mengimplementasikan pada kelembaban dan
pemanas dalam tabung baby incubator.
2. DASAR TEORI
Besaran Suhu
a. Definisi Suhu
Suhu merupakan parameter/besaran yang
menjelaskan kondisi termal suatu benda. Suhu
sering kali disalah artikan dengan panas. Suhu
adalah kondisi termal sebuah benda, sementara
panas adalah suatu bentuk energi yang sifatnya
mengalir, dan aliran panas ini disebabkan dari
adanya perbedaan suhu dari suatu benda
b. Skala Suhu Internasional
komunitas
pengukuran
internasional
sepakat untuk membuat sebuah sekala suhu
empiris yang dapat direalisasikan secara
berulang dan memenuhi keperluan ilmu
pengetahuan dan perdagangan. Skala suhu ini
direvisi secara berkala untuk memastikan
cakupan yang seluas mungkin dan juga
memastikan kedekatannya dengan skala suhu
termodinamika. Revisi terakhir skala suhu
empirik ini dilakukan pada tahun 1990.Oleh
karena itu dinamakan ITS-90 ( International
Temperature Scale 1990). Menurut ITS-90,
Standard acuan fisikal (Physical Reference
Standard ) suhu adalah titik Triple of Water.
Simbol besara suhu adalah T. Satuan suhu
adalah K tanpa derajat ( 0 ) . Titik Triple of
Water didefinisikan mempunyai nilai
TTPW
= 273,16 K. sehingga satu satuan Kelvin
adalah :
1Κ =
Bayi Prematur
Adalah bayi yang lahir dalam kondisi yang
tidak normal, dengan disebabkan karena umur
kandungan yang belum mencapai masa kelahiran
atau berat badan saat kelahiran dibawah rata-rata
bayi normal. Sehingga diperlukan proses adaptasi
lingkungan diluar rahim dalam kondisi yang
terkontrol. Kondisi yang serba terbatas, baik asupan
gizi dan kebutuhan lainnya yang sangat diperlukan
dalam tumbuh kembangnya bayi, perlu perawatan
yang intensif.
Pada
proses
kelahiran
premature,
temperatur kulit bayi dan suhu badan cenderung
mengalami penurunan, yang disebabkan karena :
• Heat Loss from Conduction :Hilangnya
panas karena permukaan yang berhubungan
langsung dengan bayi lebih dingin
• Convection : Hilangnya panas diudara karna
pergerakan bayi.
• Radiation : Hilangnya panas ke obyek yang
lebih dingin yang bukan kontak langsung
dengan bayi.
• Water evaporation : Hilangnya panas dari
permukaan kulit dan paru-paru.
Baby Incubator
Baby Incubator adalah sebuah wadah
tertutup yang kehangatan lingkungannya dapat
diatur dengan cara memanaskan udara dengan suhu
tertentu yang berfungsi untuk menghangatkan bayi.
Kondisi panas akan diserap melalui perantara
jaringan kulit kealiran darah.
1
x TTPW
273 ,16
Satuan lain suhu adalah Derajat Celcius
dengan simbol 0C. Untuk satuan ini symbol
besaran suhu yang dipakai adalah t. Hubungan
antara T dan t adalah sebagai berikut :
t = T – 273,15 0C
ANSI/AAMI
American
National
Standards
Institute/Association For The Advancement Of
Medical Instrumentation (ANSI/AAMI 11361997). Adalah sebuah lembaga riset dan
pengembangan yang berada di Amerika yang telah
tersirtifikasi secara internasional ICC ( International
sertifikat Comision for Clinical Enginering and
Biomedical technology ) dan BMETs ( Biomedical
Equipment Technician ). Lembaga ini telah
mengeluarkan banyak metode, salah satu
diantaranya yang berhubungan dengan clinical
engginering dan biomedical standard adalah
ANSI/AAMI seri 1136 terbitan tahun 1997 yang
mengatur tentang batasan Temperatur Standard dan
Sound Pressure Standard dalam Baby Incubator .
Gambar 4 baby incubator
Blok Diagram Baby incubator Incubator
2
SSR
yi
a,b
xi
Kalibrasi
Baby Incubator merupakan salah satu dari
alat kesehatan yang harus dikalibrasi setiap tahun
sekali. Karena kalibrasi merupakan serangkaian
kegiatan yang membentuk hubungan antara nilai
yang ditunjuk oleh instrumen pengukur atau sistem
pengukuran atau nilai yang diwakili oleh bahan
ukur dengan nilai-nilai yang sudah diketahui yang
berkaitan dari besaran yang diukur dalam kondisi
tertentu.
•
n
b =
•
i=1
•
(xi)
n

i =1





i =1

n ∑ xi 2 − ∑ x
n
i =1

i


SSR
v
•
dimana S(xi) = standart deviasi
Menghitung standart uncertainty tipe
A1 (Ua1) atau ESDM (Experimental
Standart Deviation of the Mean)
dengan menggunakan rumus :
Sebagai
contoh
bila
diambil
nilai
ketidakpastian alat ukur atau kalibrator atau
sertifikat kalibrasi maka ketidakpastian standart tipe
B dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
Menghitung standart deviasi dengan
menggunakan rumus :
.
1 n
(xi − x)2
∑
n −1 i=1
S( xi )
SBRE/ ESDM = S (x) =
n
-

TIPE B
Evaluasi ketidakpastian pengukuran tipe B
diperoleh dengan cara selain analisa statiastik,
umumnya
diperoleh
dari
pertimbangan
pengetahuan dengan menggunakan informasi yang
berhubungan antara lain :
Data dari spesifikasi alat (diambil dari
buku panduan alat)
Data dari hasil kalibrasi (diambil dari
sertifikat kalibrasi)
Resolusi pembacaan dari alat ukur.
S(xi ) =
•
n
n
∑ x i   ∑ y i 
dimana :
v = bilangan derajat kebebasan
= n-2
Perkiraan deviasi standart dari kurva
dapat dihitung dengan menggunakan
persamaan :
S = √Var
Ketidakpastian standartnya adalah :
UA2 = S
•
dimana : xi = nilai sampling
n = banyaknya sampling
•
i =1

− 


Sebaran data disekitar kurva dapat
dijelaskan dengan suatu variasi (Var)
yang
dapat
dihitung
dengan
menggunakan persamaan :
Var =
n
∑
n ∑ x i. y i
i =1
TIPE A
UA1
• Mencari nilai rata-rata (mean) dari data
yang didapatkan pada kalibrasi dengan
menggunakan rumus:
1
n
Untuk menghitung nilai a dan b dapat
menggunakan persamaan dibawah ini :
a = y − b.x
Ketidakpastian
Terdapat dua jenis evaluasi yaitu tipe A
dan tipe B. Evaluasi ketidakpastian pengukuran
tipe A dilakukan dengan menggunakan metode
statistik untuk menganalisa satu set pengukuran
yang berulang. Sedangkan evaluasi ketidakpastian
pengukuran tipe B menggunakan suatu cara selain
analisis statistik.
Untuk lebih jelasnya dibawah ini adalah
evaluasi ketidakpastian pengukuran tipe A dan tipe
B beserta rumus yang digunakan :
x =
= Sum Square of Residual
= data pengukuran
= konstanta
= setting
U=
a
k
dimana : U
= ketidakpastian dari sertifikat
kalibrasi
k = bernilai 2 untuk tingkat
kepercayaan 95 % dari U
UA2
• Nilai SSR ( Sum Square of the
Residual) dapat dinyatakan dengan
persamaan :
SSR = Σ (yi – a – b.xi )2
Dimana :
Setelah diperoleh nilai ketidakpastian standart tipe
A dan tipe B maka selanjutnya dicari nilai
3
ketidakpastian gabungan (kombinasi) yang dapat
dihitung dengan menggunakan rumus :
n
∑Ui
Uc =
2
i =1
dimana : Uc = ketidakpastian gabungan (kombinasi)
Ui = ketidakpastian standart tipe A
atau tipe B
Untuk memperoleh nilai k, maka dicari nilai dari
derajat efektifitas dengan menggunakan persamaan
:
veff =
U y4 ( y )
∑
n
i =1
4
i
4
c U ( xi )
vi
=
4
A
4
B1
U
U
+
v A v B1
U c4
U4
+ B2 + − − − − −
vB 2
Gambar 5 Bagan ketidakpastian
dimana :
Veff = Derajat kebebasan efektif
UAI = Ketidakpastian tipe A = ESDM
UA2= Ketidakpastian tipe A dari metode
kuadrat terkecil
Ubi, Ub2 = ketidakpastian tipe B
vAi, vA2 = Derajat kebebasan tipe A
vBi, vB2 = Derajat kebebasan tipe B
3. PERANCANGAN DAN PEMBUATAN
ALAT
Blok Diagram Pengatur Kelembaban dan
Monitoring Temperatur Baby Incubator.
Blok diagram dari perancangan sistem
pengatur kelembapan dan monitoring temperatur
terlihat pada gambar 6
Setelah dihitung nilai derajat kebebasan
efekttifnya (Veff) maka faktor pembaginya (k)
dapat dicari dari tabel T-student dengan
kepercayaan 95 %.
Tabel 1 hubungan antara (k) dan (P)
Gambar 6 Rancangan Blok Diagram Sistem
Sistem Kontrol Kelembapan
Pada sistem pengaturan kelembapan kita
dapatkan sistem kontrol sebagai berikut :
Ketidakpastian bentangan merupakan hasil
akhir dari ketidakpastian pengukuran, nilai tersebut
dapat dihitung dengan menggunakan rumus :
U = k x Uc
Gambar 7 sistem kontrol baby incubator
Blok diagram sistem kontrol terdiri dari
beberapa bagian blok antara lain :
Set Point (RH) Kelembapan
Set point kelembapan merupakan setting
kelembapan yang diinginkan pada
4
incubator bayi. Besarnya nilai yang
diinginkan diset melalui komputer.
Kontroller (On-Off)
Mode kontrol yang digunakan dalam
sistem pengaturan ini adalah mode
mod kontrol
on-off.
off. Logika kontrol dibuat oleh
program visual basic 6.0 yang ada di
komputer PC.
Actuator
Kelembapan
((Humidity
Chamber)
Actuator kelembapan yang digunakan
adalah humidity chamber.
Plant Incubator
Plant incubator yang digunakan adalah
tipe Ameda – Amecare buatan Swedia.
Sensor – Instrument (Data Acquisition)
Sensor yang digunakan HSM
HSM-20G.
Dengan mikro-AVR
AVR ATMega16 sebagai
sistem akuisisi datanya.
Plant Baby Incubator.
Plant kontrol yang digunakan dalam
penelitian ini adalah Incubator bayi seperti terlihat
pada Gambar 8
Sensor kelembapan dan temperatur yang
digunakan adalah HSM-20G.
20G. Pada sensor ini
terdapat 2 keluaran yaitu sinyal kelembapan dan
temperatur.
Gambar 9 Sensor Kelembapan dan Temperatur
HSM-20G
Sensor kelembaban yang digunakan HSM -20 G
Sensor Module yaitu modul sensor berbasis sensor
suhu dan kelembaban relatif yang memiliki ooutput
analog dengan keluaran 0~3V mewakili 10~90
%RH dan 158.02~11.69 KΩ mewakili 0~60 0C
Tabel 2 Karakteristik Sensor Kelembapan
dan Temperatur HSM
HSM-20G
Gambar 8 Plant Incubator bayi
Rangkaian Elektronik Mikro--Sistem
Rangkaian elektronik yang digunakan
untuk modul mikro-system
system adalah sebagai berikut :
Gambar 9 Proses Siskulasi uap air pada
incubator bayi.
Pada gambar 9 terlihat proses sirkulasi uap air yang
ada pada incubator bayi. Uap air disini digunakan
untuk menjaga kelembaban pada ruang incubator.
Sensor Kelembapan dan Temperatur
Gambar 10 Rangkaian Elektronik Mikro-AVR.
Mikro
Pada gambar terlihat micro-chip ATMega
16 sebagai pusat sistem akuisisi data (dari sensor
HSM-20G) kemudian dikirimkan lewat RS-232 ke
Komputer PC.
Table 3 Spesifikasi micro-chip ATMega 16
Gambar 11 Blok diagram ATMega 16
Selain itu mikro-chip juga menerima sinyal kontrol
dari komputer PC untuk menggerakkan Kipas pada
Humidity Chamber.
Gambar 12 Rangkaian dalam PCB
Rancangan Mekanik Humidity Chamber
Humidity chamber yang digunakan adalah
seperti terlihat pada gambar 13
6
menghubungkannya dengan target board dan ke PC
melalui port LPT seperti gambar berikut ini.
Gambar 13 Humidity Chamber
3.1. Program Code-Vision AVR
Untuk mengaktifkan micro
micro-chip sebagai
sistem akuisisi data, penerima sinyal control dan
sistem transmisi data maka terlebih dahulu
mikrokontroller tersebut diberi program dengan
cara mendownload program yang terlebih dahulu
kita buat dengan bahasa C pada CodeVisionAVR.
odeVisionAVR.
Gambar 15 Koneksi de KITS AVR ISP
Programmer Cable
Adapun koneksi black housing ke header
ISP pada target board disesuaikan dengan tata letak
pin yang bersangkutan. Tata letak pin pada black
housing de KITS AVR ISP Programmer Cable
terdapat pada gambar 15. Karena black housing
mempunyai bentuk simetris (tidak
dak seperti ampenol
yang memiliki lekukan di salah satu sisi), maka
satu-satunya
satunya tanda yang menjadi pedoman
pemasangan adalah tanda segitiga pada salah satu
sisi black
housing dimana pin yang dekat dengan tanda
tersebut adalah pin 2 yaitu VCC.
Gambar 14 Form pembuatan program micro
microchip (CodeVisionAVR).
Software CodeVision AVR merupakan C
Compiler untuk mikrokontroler AVR. Pada
CodeVision telah disediakan editor yang berfungsi
untuk membuat program dalam bahasa C, setela
setelah
melakukan proses kompilasi kita dapat mengisikan
program yang telah dibuat ke dalam memory pada
mikrokontroler menggunakan programmer yang
telah disediakan oleh CodeVision AVR.
Programmer yang didukung oleh CodeVision
Programmer Cable dapat diintegrasik
diintegrasikan
dengan CodeVision AVR, terlebih dahulu harus
dilakukan konfigurasi sebagai berikut:
-Jalankan
Jalankan Software CodeVision AVR.
-Pilih menu Setting . Programmer.
-Pilih tipe programmer
-Lalu klik tombol OK.
Setelah CodeVision dikonfigurasi, uji de KITS
AVR ISP Programmer Cable dengan cara
Gambar 16 Tata Letak Pin Black Housing de
KITS AVR ISP Programmer Cable
Untuk melakukan pengujian terhadap de
KITS AVR ISP Programmer Cable, awali proyek
baru dengan cara
sebagai berikut:
- Pasang AVR ISP Programmer Cable pada
target board yang
telah berisi
mikrokontroler target.
- Pilih menu Tools . Chip Programmer atau
tekan Shift+F4.
- Pada jendela Chip programmer pilih menu
Read . Chip Signature.
- Apabila AVR ISP Programmer cable
bekerja baik
aik dan ID mikrokontroler tidak
rusak, maka tipe mikrokontroler target
akan tampak seperti gambar berikut.
Apabila ID dari mikrokontroler rusak
maka tipe yang muncul adalah “Chip: Unknown”
.Setelah melakukan pemeriksaan pada de KITS
AVR ISP Programmer cable, hal selanjutnya adalah
membuat proyek menggunakan CodeVision AVR.
Untuk
memudahkan
pemrograman,
CodeVision harus dikonfigurasi terlebih dahulu.
Caranya sebagai berikut:
• Pilih menu Project . Configure.
• Pilih tab After Make,
• kemudian centang pada kotak dengan label
Program the Chip. Penjelasan lebih
jelasnya terdapat gambar berikut ini.
• Klik pada tombol OK.
Flowchar dari program monitoring dan
kontrol pada computer PC adalah sebagai berikut :
Catatan: Proses ini hanya dapat dilakukan pada saat
ada project yang telah dibuat atau dibuka. Tekan
Shift+F9, download ke target board dengan cara
klik pada tombol Program.
Flow-Chart Program Micro-AVR
FlowChart dari program pada micro-chip
adalah sebagai berikut :
Gambar 18 FlowChart Program Visual Basic 6.0
di Komputer.
Terlihat pada gambar 18 komputer
melekukan monitoring data temperature dan
kelembapan dengan mengirim kode perintah ke
mikro-modul dan computer juga melakukan kontrol
terhadap kelembapan. Selain itu computer juga
melakukan penyimpanan data dalam database.
Sistem Database (Ms-Access)
Sistem database yang digunakan untuk
menyimpan data – data pengukuran adalah dengan
menggunakan Ms-Acces seperti terlihat pada
gambar
Gambar 11 FlowChart progam micro-AVR
Pada Flowchar program diatas terlihat bahwa mikro
tidak melakukan proses pengendalian, mikro hanya
melakukan proses akuisisi data baik temperatur
atau kelembapan sesuai dengan kode yang
diberikan oleh PC.
Pengujian
Pengatur
Kelembaban
danMonitoring Temperatur Baby Incubator.
Untuk mengetahui seberapa besar deviasi
dari Design Pengatur Kelembaban dan Monitoring
Temperatur Baby Incubator. Diperlukan alat ukur
standar yang telah terkoreksi . Dalam hal ini
menggunakan alat standar suhu dengan Merk
Fluke Type INCU yang salah satu parameternya
mampu mengukur kelembaban dan temperatur
dengan resolusi 0.1oC
Program Monitoring (Visual Basic 6.0)
Pada Komputer PC program yang
digunakan adalah visual basic 6.0.
Program digunakan untuk melakukan
monitoring temperatur dan kelembapan, sistem
kontrol kelembapan dan sistem database temperatur
dan kelembapan.
Flow-Chart Program Visual Basic 6.0
8
Gambar 19 Alat Ukur Standar
Pengujian dan pendataan
• Sebelum pengujian dan pendataan
dilakukan, pasang Incubator analyzer
untuk semua sensor pada tempat yang
telah ditentukan , dengan meletakan sensor
T1 dan T2 pada Temperature Probe
Holder dan Sensor T3 pada Radiant Baby
Asembly
• Tempatkan sensor Temperatur dan
kelembaban pada Baby Incubator seperti
terlihat dalam gambar 20
• Masukan selang uap air pada Baby
Incubator seperti terlihat dalam gambar 21
4. ANALISIS SISTEM KALIBRASI
BABY INCUBATOR
Pengujian tanggapan sensor kelembaban
dan temperatur.
• Sensor Kelembapan
Dalam pengujian sensor kelembapan
dilakukan pada kondisi temperatur ruangan yaitu
pada temperatur 25 oC. Dari hasil pengujian dengan
menaikkan kondisi kelembapan udara dalam ruang
incubator didapat data sebagai berikut.
Pada pengujian dilakukan kenaikan
kelembapan dari 10 - 90 % RH Sinyal output
keluaran dari sensor sebagai respon dari perubahan
nilai kelembapan berupa tegangan dc pada range 003 V.
Tabel 4 Tanggapan Sensor terhadap
Kelembapan
Pada 10 %RH tegangan keluaran sensor
0.74 V, 20%RH tengangan keluaran sensor 0.95 V,
hal tersebut terus berlangsung hingga sampai
pengujian 90%. Grafik respon sensor terhadap
perubahan kelembapan adalah
ah seperti terlihat pada
gambar 22.
Sensor
Gambar 20 Penempatan
enempatan sensor
Temperatur dan
kelembaban pada
Baby Incubator
Gambar 22 Grafik Tanggapan Sensor terhadap
kenaikan kelembapan.
Pada
grafik
diatas
terlihat
bahwa
HumidityChamber perubahan keluaran tegangan output sensor yang
Gambar 21 Penempatan
enempatan selang uap air
pada Baby Incubator
merupakan respon dari perubahan kelembapan
mempunyai grafik yang cukup linier terhapap
perubahan kelembapan yang terjadi.
• Sensor Temperatur
Dalam pengujian sensor termperatur
dilakukan dalam range pengujian temperatur 0 – 60
o
C. Dalam pengujian tersebut didapatkan respon
keluaran sensor terhadap perubahan temperatur
adalah berupa
erupa nilai perubahan resistansi. Untuk
pengujian dalam range temperatur temperatur
tersebut diperoleh range keluaran respon resistansi
sensor adalah dari 158.02 – 11.69 Kohm, seperti
terlihat pada tabel 5 dibawah ini.
Tabel 5 Tanggapan Sensor terhadap
Kelembapan
Dari respon sensor terhadap kenaikan
temperatur yang berupa resistansi pada nilai uji
temperatur 0 oC – resistansi 158.02, 10 oC –
resistansi 94.82, hal tersebut berlangsung untuk
sampai perubahan temperatur 60 oC. Grafik
perubahan respon sensor terhadap perubahan
kenaikan temperatur bisa terlihat pada grafik
gambar 23
Dari hasil pengujian juga didapatkan
bahwa sensor HSM-20G juga dapat merespon nilai
temperatur dibawah 0 oC. Terlihat pada temperatur
-55 oC, -40 oC, -25 oC sensor memberikan respon
perubahan nilai resistansi juga.
Pengukukuran
kondisi
lingkungan
menggunakan Thermohygrometer ETI 8711 yang
telah terkalibrasi. Dan hasil kalibrasi mendapatkan
nilai koreksi sehingga didapatkan nilai pengukuran
• Nilai terukur + Nilai koreksi dari sertifikat
kalibrasi alat ukur standar
27.5 + 0.31 = 27.8
• Selisih terbesar didapat dari fariasi nilai
maksimum dikurangi nilai minimum
27.9 – 27.8 = 0.1
Evaluasi Ketidakpastian Kalibrasi Baby
Incubator
Untuk setting 60% RH
Nilai Rata – Rata
x=
x1 + x 2 + x3 + x 4 + x5 + x 6
xn
x = 58 + 60.175 + 61.63 + 62.35 + 61.625 +62.35
6
= 61.02
Standar Deviasi
1 n
( xi − x ) 2
∑
n − 1 i =1
S ( xi ) =
(58-61.02)2 +(60.2-61.02)2 +…….
5
= 1.68
Evaluasi ketidak - pastian Type A
=
ESDM =
Gambar 23 Grafik Tanggapan Sensor terhadap
Kelembapan
Analisis Data Hasil Pengukuran Temperatu
dan Kelembapan.
Dari Pengukuran dan kalibrasi yang telah
dilakukan, maka didapatkan data-data seperti
berikut :
Nama alat
: Kontrol Kelembaban
Merk
:Model/tipe
:No.Seri
:Resolusi : 0.1
Rentang Ukur
: 0-90 %RH
Setelah dilakukan proses kalibrasi
terhadap Control Kelembaban, maka didapatkan
data-data sebagai berikut :
Tabel 6 Data hasil pengukuran kondisi
lingkungan
DATA
PA
KOREKSI
TERKOREKSI
°C
%
°C
%
°C
%
27,5 41,1 0,31 0,26
27,8
41,36
27,5 41,1 0,31 0,26
27,8
41,36
27,6 41,1 0,31 0,26
27,9
41,36
Rata -rata
27,8
41,4
Selisih terbesar
0,1
0,0
Ui
=
1.68
= 0.69
6
n
Sumber-sumber ketidak-pastian Type B
Ketidakpastian Resolusi Baby Incubator
Besar pernyataan dari kemampuan
peralatan untuk membedakan arti dari dua tanda
harga/skala yang paling berdekatan dari besaran
yang ditunjukkan. Sehingga resolusinya adalah :
0.1
0 .5 3
=
= 0.02
Ketidakpastian Sertifikat NICU
Sesuai Ketidakpastian sertifikat Infant
Incubator Analyzer untuk kelembaban, sebesar ±
3%RH sehingga
=
0.03
= 0.015
2
Ketidakpastian Baku Gabungan
n
 ∂∫
2
U c ( y ) = ∑ 
i =1  ∂xi
 2
U ( xi )

U c = U A + U B1 + U B 2
2
2
2
= 0.69 2 + 0.02 2 + 0.015 2
= 0.68
•
Ketidakpastian pengukuran atau ketidakpastian
bentangan adalah perkalian ketidakpastian dengan
factor k. Untuk tingkat kepercayaan 95% maka
faktor k=2.
U = k * Uc
= 2 * 0,68
= 1.37
•
Hasil Kalibrasi
•
Kipas
Jenis kipas yang digunakan berupa kipas
dc dengan ukuran diameter 5 cm. Dengan
kecepatan putaran 100 rpm.
Tempat Air
Tempat air yang digunakan berupa pipa
pvc dengan diameter 10 cm. Uap air dari
permukaan tempat air nantinya akan
ditiupkan oleh udara kipas agar bergerak
melalui saluran pipa uap air menuju ruang
incubator bayi.
Saluran Pipa uap air.
Saluran pipa air berfungsi sebagai saluran
uap air yang akan menuju ruang incubator
bayi. Ukuran dari saluran pipa ini adalah 1
cm.
Dari ukuran – ukuran Humidity chamber yang ada
kita dapatkan spesifikasi sebagai berikut :
• Kecepatan Kipas 100 rpm dengan
diameter kipas 10cm dan pipa humidity
chamber
10
cm.
Kita
dapatkan
perbandingan kecepatan udara adalah :
Kec. Udara = (Dkps/Dch) * rpm *
(keliling Chamber)/60.
Kec. udara = (5/10) x 100 (3.14 x 10 )/60
= 0.261 m/s.
• Dari keluaran Humidity chamber melewati
saluran pipa plastik dengan diameter 1 cm.
Kec.udara =(Dch/Dsl) * Kec.Udara
Chamber.
Kec.udara =(10/1) * 0.26 = 2.61 m/s
Pengujian Sistem Kontrol.
Perancangan sistem kontrol kelembapan
bertujuan untuk menjaga kondisi kelembapan dari
ruang incubator bayi tetap terjaga sesuai setpoint
yang kita inginkan.
Volume Incubator bayi adalah = 0,775 x 0,465 x
0,45 = 0.162 m3.
Dengan volume incubator bayi tersebut dan Kec.
Udara =2.61 m/s.
Luasan keluaran pipa saluran = 3.14 x (0.005)^2 =
0.0157 m2
Maka debit udara yang masuk ke incubator adalah :
= Kec. Udara Saluran x Luasan Saluran.
= 2.61 m/s x 0.0157 m2 = 0.0409 m3/s.
Jadi respon Humidity Chamber mengeluarkan uap
air dalam memenuhi ruang incubator adalah :
= Volume Incubator/Debit Saluran.
= 0.162 / 0.0409 = 3.95 detik.
Untuk tiap perubahan 1 % RH.
Dalam aplikasi respon uji sistem waktu yang
dibutuhkan adalah :
5 detik untuk tiap perubahan 1 % RH.
Hal tersebut disebabkan karena :
• Panjang pipa plastik saluran uap air
• Sirkulasi dari incubator bayi.
• Uap air dalam Humidity Chamber
•
Mode/Strategi Kontrol
Dalam tugas akhir ini sistem kontrol yang
digunakan adalah dengan menggunakan mode
kontrol On – Off. Sistem kontrol On-Off
mempunyai strategi kontrol yang cukup sederhana
yaitu :
• Sistem akan mengeleluarkan sinyal ON (100 %)
putaran kipas saat :
Nilai PV(kelembapan yang terukur) <=
Nilai SV Setpoint.
• Sistem akan mengeleluarkan sinyal OFF (0 %)
putaran kipas saat :
Nilai PV(kelembapan yang terukur) >=
Nilai SV Setpoint.
• Aktuator Sistem Kontrol Kelembapan.
Aktuator yang digunakan dalam sistem kontrol
kelembapan ini adalah dengan menggunakan
Humidity Chamber seperti terlihat pada Bab III
gambar 3.9. Humidity Chamber terdiri dari 3
bagian utama yaitu :
• Respon Uji Sistem Kontrol Kelembapan
untuk perubahan Setpoint.
11
Dalam
pengujian
Sistem
kontrol
kelembapan yang dirancang Pada pengujian sistem
control dilakukan dengan melakukan pengujian
dengan mengubah setpoint kelembapan pada nilai :
Setpoint 60 % RH
Pada setpoint 60 % RH didapatkan :
Maksimum Overshoot
: 63.75 %RH
Setling Time
: 100 detik
Setpoint 70 % RH
Pada setpoint 70% RH didapatkan :
Maksimum Overshoot
: 74.67%RH
Setling Time
: 250 detik
Setpoint 75 % RH
Pada setpoint 75% RH didapatkan :
Maksimum Overshoot
: 78.30%RH
Setling Time
: 275 detik
Pada perubahan setpoint dari 60,70, dan 75
respon dari sistem kontrol pada Komputer PC
adalah sebagai berikut :
Sensitivitas
:
0.044
V/%RH
Akurasi
: 1.27 %
Koreksi Peng.
: + 1.79 %RH
• Sistem Alat Ukur Temperatur.
Range
: 0 – 60 oC
Span
: 60 oC
Sensitivitas
:
2.474
KOhm/ oC
Akurasi
: 0.81 %
Koreksi Peng.
: + 0.22 o
Setling Time kontrol : 250 detik dan
Setpoint 75% RH, MOV:78.30% RH,
Setling Time:275 detik.
Pada tracking setpoint 60,70, dan 75 %
RH sistem bisa mengikuti perubahan
setpoint yang diberikan.
5.2 Saran
Sistem Kontrol kelembapan yang dibuat sebisa
mungkin menjadi satu dengan Sistem Incubator
Bayi. Hal ini untuk mengurangi penurunan uap
air yang terjadi jika dialirkan melewati pipa
dari luar.
Pengembangan dari tugas akhir ini nantinya
diharapkan untuk menjadi suatu produk. Hal
ini dikarenakan produk-produk yang ada masih
sulit mencapai kondisi kelembapan yang
diharapkan oleh bayi.
DAFTAR PUSTAKA
1.
Gambar 23 Respon Sistem Kontrol pada
perubahan Kelembapan 60,70
dan 75% RH.
2.
3.
5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1.Kesimpulan
Dari hasil Perancangan Sistem Pengendali
Kelembaban dan monitoring temperatur
berbasis PC ini telah berhasil
mengkondisikan kelembaban pada nilai
setting yang diinginkan, dan sekaligus
membaca temperatur pada saat
pengkondisian kelembaban dilakukan
Nilai koreksi yang didapatkan saat
pengkondisian kelembaban sebesar + 1.79
%RH dengan responsibility 5 detik /
1%RH, dan pembacaan temperatur sebesar
+ 0.22 oC pada setting 60, 70, dan 75%
RH
Spesifikasi dari hasil perancangan dan
pembuatan Sistem Alat ukur pada tugas
akhir ini adalah :
• Sistem Alat Ukur Kelembapan.
Range
: 0 – 90 % RH
Span
: 90 % RH
4.
5.
6.
---------- “Prosedur Pengujian Kalibrasi Alat
Kesehatan Dep Kes Kes Sos RI Tahun 2000”
Operators Manual “Incubator Analyzer”,
[2002] Bio-tek Instruments, Inc
---------“Pelatihan Pengukuran Dan
Kalibrasi Suhu” [2002] PUSLIT KIM-LIPI
---------“ Accuracy and Precision”
Flatirons Surveying, inc. Boulder, Colorado.
---------“ Incubator, Infant” Health Care
Comparison System [Augst 2004] ECRI.
---------- “ Pemrograman bahasa C untuk
mikrokontroler ATMEGA 8535” M. Ary
Heryanto, ST & Ir. Wisnu Adi P.
Biodata Mahasiswa
Nama : Catur Darmayanto
TTL
: Pamekasan, 11 Mei 1982
Alamat : Manyar Dukuh 96 A, surabaya