rancang bangun sistem monitoring dan pengendalian suhu pada

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING DAN PENGENDALIAN
SUHU PADA INKUBATOR BAYI BERBASIS FUZZY LOGIC
SKRIPSI
FADILLAH NUFINDA RACHMAN
PROGRAM STUDI S1 TEKNOBIOMEDIK
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS AIRLANGGA
2012
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
RANCANG BANGUN SISTEM MONITORING DAN PENGENDALIAN
SUHU PADA INKUBATOR BAYI BERBASIS FUZZY LOGIC
SKRIPSI
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh
Gelar Sarjana Teknik Bidang Teknobiomedik
Pada Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Airlangga
Disetujui oleh:
Pembimbing I,
Pembimbing II,
Supadi S.Si, M.Si
NIP. 19720918 199802 1 001
NIP. 19610517 199002 1 001
Drs. Tri Anggono Prijo
ii
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
LEMBAR PENGESAHAN NASKAH SKRIPSI
Judul
Penyusun
NIM
Pembimbing I
Pembimbing II
Tanggal seminar
:kRancang
Bangun
Sistem
Monitoring
dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis
Fuzzy Logic
: Fadillah Nufinda Rachman
: 080810267
: Supadi, S.Si, M.Si
: Drs. Tri Anggono Prijo
: 8 Agustus 2012
Disetujui oleh
:
Pembimbing I,
Pembimbing II,
Supadi S.Si, M.Si
NIP. 19720918 199802 1 001
Drs. Tri Anggono Prijo
NIP. 19610517 199002 1 001
Mengetahui :
Ketua Departemen Fisika
Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Airlangga
Ketua Program Studi
S1 Teknobiomedik
Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Airlangga
Drs. Siswanto, M.Si
NIP. 19640305 198903 1 003
Dr. Retna Apsari, M.Si
NIP. 19680626 199303 2 003
iii
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI
Skripsi ini tidak dipublikasikan, namun tersedia di perpustakaan dalam
lingkungan Universitas Airlangga, diperkenankan untuk dipakai sebagai referensi
kepustakaan, tetapi pengutipan harus seizin penyusun dan harus menyebutkan
sumbernya sesuai kebiasaan ilmiah. Dokumen skripsi ini merupakan hak milik
Universitas Airlangga.
iv
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
KATA PENGANTAR
Puji syukur ke hadirat Allah SWT yang senantiasa memberikan hidayah,
inayah, dan rahmat-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan naskah skripsi
yang berjudul “Rancang Bangun Sistem Monitoring dan Pengendalian Suhu
Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic”.
Naskah skripsi ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan.
Pada kesempatan ini, penyusun menyampaikan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada:
1. Ketua Departemen Fisika, Bapak Drs. Siswanto, M.Si, yang telah memberikan
fasilitas laboratorium untuk pelaksana penelitian skripsi ini.
2. Ketua Program Studi S1 Teknobiomedik, Ibu Dr. Retna Apsari, M.Si, yang
telah memberikan informasi tentang penyusunan naskah skripsi ini.
3. Bapak Supadi, S.Si, M.Si selaku pembimbing I yang selalu memberikan
masukan dan meluangkan waktu bagi penyusun untuk berkonsultasi.
4. Bapak Drs. Tri Anggono selaku pembimbing II yang selalu memberikan
masukan dan meluangkan waktu bagi penyusun untuk berkonsultasi.
5. Dr. Danu Teguh yang telah memfasilitasi dan memberi pengarahan mengenai
alat inkubator yang telah ada.
6. Mas Harry dan zul yang banyak memberikan masukan, serta kritik dan saran
yang membangun pada penyusunan naskah proposal.
v
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
7. Dosen-dosen, staf karyawan, dan teman-teman angkatan 2008 Program Studi
S1 Teknobiomedik, Universitas Airlangga serta semua pihak yang telah
membantu penyusun selama proses penyusunan naskah proposal ini.
Penyusun menyadari bahwa naskah skripsi ini masih banyak kekurangan.
Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan untuk
perbaikan naskah skripsi ini.
Surabaya, Juli 2012
Penyusun
Fadillah Nufinda Rachman
vi
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
Rachman, Fadillah Nufinda, 2012, Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic. Skripsi ini
dibawah bimbingan Supadi, S.Si, M.Si dan Drs. Tri Anggono Prijo, Program
Studi S1 Teknobiomedik Departemen Fisika Fakultas Sains dan Teknologi,
Universitas Airlangga.
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian dengan judul Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic dengan tujuan
merancang inkubator yang dilengkapi dengan sensor suhu LM35 untuk
mendeteksi suhu sehingga perawat semakin mudah untuk memonitoring suhu
pada inkubator bayi serta dilengkapi dengan kendali cerdas fuzzy logic untuk
Mengendalikan suhu didalam inkubator dengan baik dan benar. Pada penelitian
ini inkubator akan diatur suhu yang akan digunakan pada inkubator kemudian
sistem akan menjalankan sesuai program kendali cerdas fuzzy logic dan akan
mengendalikan suhu sesuai dengan suhu yang telah diatur sebelumnya. Alat ini
mempunyai tingkat keakuratan yang tinggi dalam memonitoring suhu yang ada
didalam inkubator, sedangkan untuk selisih sensor suhu dengan termometer
mempunyai rata-rata persentase kesalahan 1,07% dengan tingkat ketepatan
sebesar 98,93%. Pada sistem pengendalian suhu inkubator telah mampu
mengendalikan suhu dengan stabil sesuai dengan nilai suhu yang diatur
sebelumnya dan memiliki selisih range suhu dengan set point sebesar ±0,3 oC.
Keywords
: Inkubator, suhu, LM35, fuzzy logic
vii
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
Rachman, Fadillah Nufinda, 2012, Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic. Skripsi ini
dibawah bimbingan Supadi, S.Si, M.Si dan Drs. Tri Anggono Prijo, Program
Studi S1 Teknobiomedik Departemen Fisika Fakultas Sains dan Teknologi,
Universitas Airlangga.
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian dengan judul Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic dengan tujuan
merancang inkubator yang dilengkapi dengan sensor suhu LM35 untuk
mendeteksi suhu sehingga perawat semakin mudah untuk memonitoring suhu
pada inkubator bayi serta dilengkapi dengan kendali cerdas fuzzy logic untuk
Mengendalikan suhu didalam inkubator dengan baik dan benar. Pada penelitian
ini inkubator akan diatur suhu yang akan digunakan pada inkubator kemudian
sistem akan menjalankan sesuai program kendali cerdas fuzzy logic dan akan
mengendalikan suhu sesuai dengan suhu yang telah diatur sebelumnya. Alat ini
mempunyai tingkat keakuratan yang tinggi dalam memonitoring suhu yang ada
didalam inkubator, sedangkan untuk selisih sensor suhu dengan termometer
mempunyai rata-rata persentase kesalahan 1,07% dengan tingkat ketepatan
sebesar 98,93%. Pada sistem pengendalian suhu inkubator telah mampu
mengendalikan suhu dengan stabil sesuai dengan nilai suhu yang diatur
sebelumnya dan memiliki selisih range suhu dengan set point sebesar ±0,3 oC.
Keywords
: Inkubator, suhu, LM35, fuzzy logic
vii
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ........................................................................................... i
LEMBAR PERNYATAAN ............................................................................. ii
LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................. iii
LEMBAR PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI ......................................... iv
KATA PENGANTAR ..................................................................................... v
ABSTRAK ...................................................................................................... vii
ABSTRACT .................................................................................................... viii
DAFTAR ISI ................................................................................................... ix
DAFTAR TABEL............................................................................................... xiii
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xiv
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xvi
BAB I PENDAHULUAN ................................................................................ 1
1.1 Latar Belakang .................................................................................. 1
1.2 Rumusan Masalah ............................................................................. 3
1.3 Batasan Masalah..................................................................................4
1.4 Tujuan Penelitian............................................................................... 4
1.5 Manfaat Penelitian............................................................................. 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................... 6
2.1 Inkubator…… ................................................................................... 6
2.1.1 Inkubator Dengan Sistem Perawatan Terbuka .............................. 6
2.1.2 Inkubator Dengan Sistem Perawatan Tertutup .............................. 7
ix
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
2.1.3 Inkubator Manual......................................................................... 8
2.1.4 Inkubator Otomatis ...................................................................... 8
2.2 Suhu yang Meliputi Inkubator ........................................................... 8
2.2.1 Suhu Bayi .................................................................................... 9
2.2.2 Suhu Kotak Inkubator .................................................................. 9
2.2.3 Suhu Ruang Rawat ...................................................................... 10
2.3 Mikrokontroler ATmega16 ................................................................ 10
2.4 LCD (Liquid Crystal Display) ........................................................... 15
2.5 Sensor Suhu ...................................................................................... 17
2.6 Op-Amp (Penguat Operasional Amplifier)......................................... 18
2.7 PWM (Pulse Width Modulation) ....................................................... 19
2.8 Optocoupler…. .................................................................................. 21
2.9 TRIAC……… ................................................................................... 22
2.10 Transistor….. .................................................................................. 22
2.11 Heater……. ..................................................................................... 23
2.12 Blower…… ..................................................................................... 24
2.13 Software….. .................................................................................... 24
2.13.1 Fuzzy Logic .............................................................................. 24
2.13.1.1 Fuzzifikasi .............................................................................. 26
2.13.1.2 Rule Evaluation....................................................................... 27
2.13.1.3 Defuzzifikasi ........................................................................... 27
2.13.2 Pemrograman CodeVision AVR ................................................ 29
2.13.2.1 Tinjauan CodeVision AVR .................................................... 29
x
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
2.13.2.2 Bahasa Pemrograman CodeVision AVR ................................ 31
BAB III METODE PENELITIAN ................................................................... 33
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ............................................................ 33
3.2 Alat dan Bahan Penelitian.................................................................. 33
3.3 Prosedur Penelitian ............................................................................ 34
3.3.1 Tahap Persiapan ........................................................................... 36
3.3.2 Tahap Perancangan ...................................................................... 38
3.3.2.1 Perancangan Kotak Inkubator ................................................... 38
3.3.2.2 Perancangan Hardware ............................................................. 40
3.3.2.2.1 Rangkaian Minimum Sistem AVR ATmega16 ....................... 40
3.3.2.2.2 Rangkaian Push Button .......................................................... 41
3.3.2.2.3 Rangkaian Sensor Suhu .......................................................... 42
3.3.2.2.4 Rangkaian Driver Heater ....................................................... 43
3.3.2.2.5 Rangkaian Driver Kipas ......................................................... 44
3.3.2.3 Perancangan Software ............................................................... 45
3.3.2.3.1 Fuzzifikasi ............................................................................. 46
3.3.2.3.2 Rule Evaluation...................................................................... 47
3.3.2.3.3 Defuzzifikasi .......................................................................... 49
3.3.3 Tahap Pengujian .......................................................................... 50
3.3.4 Tahap Pengambilan Data ............................................................. 51
3.3.5 Analisis Data ............................................................................... 51
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................... 52
4.1 Hasil Perancangan Alat ..................................................................... 52
xi
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
4.1.1 Analisis Mekanik ......................................................................... 52
4.1.2 Hasil Pembuatan Hardware ......................................................... 53
4.1.2.1 Hasil Pembuatan Rangkaian Sensor Suhu ................................. 54
4.1.2.2 Hasil Pembuatan Rangkaian Minimum Sistem .......................... 56
4.1.2.4 Hasil Pembuatan Rangkaian Push Button .................................. 58
4.1.2.5 Hasil Pembuatan Rangkaian Driver Heater ............................... 59
4.1.2.6 Hasil Pembuatan Rangkaian Driver Kipas ................................ 61
4.1.3 Hasil Pembuatan Software ........................................................... 62
4.1.3.1 Program ADC pada mikrokontroler ATmega16 ........................ 64
4.1.3.2 Program Fuzzy Logic Driver Heater ......................................... 66
4.1.3.2.1 Fuzzifikasi ............................................................................. 67
4.1.3.2.2 Rule Evaluation...................................................................... 68
4.1.3.2.3 Defuzzifikasi .......................................................................... 70
4.1.3.3 Program Driver Kipas ............................................................... 73
4.2 Hasil Pengujian Alat dan Analisis Data ............................................. 74
4.2.1 Pengujian Linieritas Suhu Terhadap Tegangan............................. 74
4.2.2 Pengujian Ketepatan Sensor Suhu Terhadap Termometer............. 76
4.2.3 Pengujian Kesesuaian Set point Suhu Terhadap Sensor Suhu ....... 77
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN............................................................ 79
5.1 Kesimpulan..... .................................................................................. 79
5.2 Saran................... ............................................................................... 79
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 81
LAMPIRAN
xii
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
DAFTAR TABEL
Nomor
Judul Tabel
Halaman
2.1 Fungsi Alternatif Port A.......................................................................... 12
2.2 Fungsi Alternatif Port B .......................................................................... 13
2.3 Fungsi Alternatif Port C .......................................................................... 13
2.4 Fungsi Alternatif Port D .......................................................................... 14
2.5 Fungsi pin pada LCD .............................................................................. 15
3.1 Rule Heater............................................................................................. 48
4.1 Keluaran Tegangan LM35 ....................................................................... 55
4.2 Suhu dan ADC ........................................................................................ 65
4.3 Ketepatan Kinerja Rangkaian Driver Heater ........................................... 71
4.4 Ketepatan Kinerja Driver Kipas .............................................................. 73
4.5 Hasil Perbandingan Antara Termometer dengan Tegangan ...................... 74
4.6 Hasil Perbandingan Antara Termometer dengan Sensor Suhu.................. 76
xiii
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
DAFTAR GAMBAR
Nomor
2.1
Judul Gambar
Halaman
Inkubator Bayi ........................................................................................ 7
2.2 Ilustrasi ................................................................................................... 10
2.3 Kontruksi ATMega16 ............................................................................. 12
2.4 Rangkaian LCD ...................................................................................... 16
2.5
LM35DZ ................................................................................................. 18
2.6 Lambang Op – Amp ................................................................................ 19
2.7 Contoh Sinyal PWM ............................................................................... 20
2.8 Sensor optocoupler .................................................................................. 21
2.9 Rangkaian TRIAC................................................................................... 22
2.10 Simbol TRIAC ........................................................................................ 22
2.11 Simbol Transistor .................................................................................... 23
2.12 Konsep Fuzzy .......................................................................................... 25
2.13 Proses Fuzzifikasi ................................................................................... 26
2.14 Bentuk Fungsi Keangotaan...................................................................... 27
2.15 Kotak Dialog 1 ........................................................................................ 31
2.16 Kotak Dialog 2 ........................................................................................ 31
2.17 Code Wizard AVR dan Generate Program .............................................. 32
3.1 Diagram Alir Prosedur Penelitian ............................................................ 35
3.2 Diagram Blok Inkubator .......................................................................... 36
3.3 Kotak Inkubator ...................................................................................... 39
xiv
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Judul Lampiran
1
Hasil Alat Inkubator
2
Hasil Tabel Penelitian
3
Listing Program
4
Datasheet ATmega16
5
Datasheet LM35
6
Datasheet LM358
7
Datasheet MOC3021
8
Datasheet BT139
9
Datasheet PC817
10
Datasheet TIP41
xvi
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pada zaman sekarang ini teknologi berkembang dengan pesat yang
mencakup dalam berbagai bidang. Banyak kalangan industri berlomba-lomba
untuk membuat peralatan canggih dan modern dengan biaya yang sangat mahal.
Salah satunya adalah pada bidang kesehatan, khususnya peralatan inkubator bayi.
Inkubator bayi merupakan salah satu teknologi yang sangat dibutuhkan pada
dunia kedokteran, khususnya pada masalah bayi yang lahir prematur. Alat ini
sangat membantu dan meringankan perawat maupun bidan dalam melakukan
penyelamatan. Tetapi harga untuk mendapatkan inkubator bayi cukup mahal
bahkan sampai puluhan juta rupiah. Bagi sejumlah rumah sakit besar untuk
mendapatkan beberapa inkubator bayi ini tidak sulit, tetapi bagi bidan atau
puskesmas di daerah pelosok hal ini sangat memberatkan. Untuk itu perlu
dirancang dan dibuat sistem inkubator bayi dengan biaya yang lebih murah namun
tetap dengan sistem yang modern (Sasmito, 2010).
Inkubator bayi berfungsi menjaga temperatur bayi supaya tetap stabil.
Bayi prematur pada umumnya perlu diletakkan di inkubator yang mempunyai
kontrol suhu yang baik, sehingga bayi tetap berada pada suhu yang sesuai seperti
saat bayi berada dalam kandungan. Faktor –faktor yang perlu diperhatikan pada
inkubator adalah suhu inkubator dan suhu bayi. Untuk itu perlu dibuat suatu alat
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
2
pengontrol suhu ruangan inkubator agar dapat mempertahankan suhu tubuh bayi
dalam batas normal sekitar 31-36ºC (Setyaningsih, 2010).
Pada mulanya inkubator dimanfaatkan untuk mendapatkan efek panas
terhadap tubuh bayi, dimana pengontrolan suhu dilakukan secara manual oleh
para perawat bayi dengan cara menghidupkan dan mematikan rangkaian pemanas
berdasarkan indikator suhu pada termometer. Oleh sebab itu, penggunaan
inkubator manual digantikan inkubator otomatis karena penggunaan inkubator
manual dirasa kurang efisien. Pada inkubator otomatis, pengontrolan dilakukan
secara otomatis oleh kontroler melalui sensor suhu (Sanjaya, 2010). Akan tetapi,
sistem yang telah digunakan pada inkubator sampai saat ini masih sederhana,
sistem kontrol yang digunakan adalah on – off control action. Apabila nilai suhu
yang terdeteksi sensor melebihi nilai set point yang telah ditentukan, maka
inkubator akan mematikan sistem. Dan juga sebaliknya, apabila nilai suhu yang
terdeteksi sensor masih belum mencapai nilai set point yang ditentukan, maka
inkubator akan terus menyalakan sistem hingga mencapai nilai set point.
Logika Fuzzy adalah suatu proses pengambilan keputusan berbasis aturan
yang bertujuan untuk memecahkan masalah, dimana sistem tersebut sulit untuk
dimodelkan atau terdapat ambiguitas dan
ketidakjelasan yang berlimpah.
Kontroler logika fuzzy dikategorikan dalam kontrol cerdas (intelligent control).
Unit logika fuzzy memiliki kemampuan menyelesaikan masalah perilaku sistem
yang komplek, yang tidak dimiliki oleh kontroler konvensional. Oleh karena itu,
logika fuzzy sangat tepat digunakan untuk menggantikan sistem on-off control
action sehingga mendapatkan inkubator yang ideal untuk bayi.
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
3
Pada saat ini untuk pemantauan temperatur kebanyakan masih dilakukan
secara manual dimana perawat atau bidan harus bolak-balik masuk ke ruangan
bayi untuk mengecek temperaturnya dalam jangka waktu berkala, khususnya
temperatur pada bayi. Mengingat kemampuan manusia yang sangat terbatas dalam
melakukan pengukuran, serta ketelitian dan ketidakmampuan karena data
pengukuran yang terlalu banyak, maka perlu adanya perangkat yang dapat
membantu meringankan beban manusia. Dengan data pengukuran yang selalu real
time akan membantu tugas manusia dalam pengambilan keputusan terhadap
masalah tentang temperatur inkubator bayi agar dapat ditindaklanjuti secara cepat
demi selamatnya bayi yang ada dalam inkubator (Alfiyanti, 2010).
Pada penelitan sebelumnya yang dilakukan oleh Sanjaya (2010) tentang
kontrol inkubator dengan on-off control action, masih memiliki banyak
kekurangan salah satunya adalah sistem on-off control action yang kurang presisi,
hal ini mengakibatkan sistem kontrol kurang maksimal.
Berdasarkan latar belakang tesebut, penulis bermaksud untuk mengatasi
permasalahan pada inkubator. Sehingga perlu dibuat suatu inkubator dengan
kontrol otomatis berbasis fuzzy logic. Maka, penyusun mempunyai inovasi untuk
membuat suatu ”Rancang Bangun Sistem Monitoring dan Pengendalian Suhu
Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic”.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan sebelumnya, bahwa inkubator
sangat dibutuhkan bagi bayi yang lahir secara prematur, maka dapat dibuat
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
4
rumusan masalah sebagai berikut :
1. Apakah sensor LM35 dapat bekerja pada sistem monitoring dan
pengendalian suhu pada inkubator bayi berbasis pada fuzzy logic?
2. Apakah fuzzy logic dapat berfungsi untuk mengontrol suatu inkubator ?
1.3 Batasan Masalah
Untuk memudahkan penelitian sehingga permasalahan tidak meluas dan
menyimpang dari tujuan, maka penulis perlu membatasi masalah sebagai berikut :
1.
Inkubator ini hanya mengontrol suhu
2.
Sistem inkubator yang dibuat adalah sistem inkubator sederhana yang terdiri
dari heater dan fan blower yang banyak terdapat di pasaran.
3.
Heater yang digunakan yaitu jenis elemen solder.
4.
Inkubator yang dibuat menggunakan metode fuzzy logic sebagai pengendali
temperatur.
5.
Pemrograman fuzzy logic dilakukan secara embedded system dengan
mikrokontroler ATmega16.
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini meliputi tujuan umum dan tujuan khusus.Tujuan
umum penelitian ini adalah merancang inkubator berbasis fuzzy logic control.
Adapun tujuan khusus adalah sebagai berikut :
1.
Untuk mengetahui kerja sensor LM35 bekerja pada sistem monitoring dan
pengendalian suhu pada inkubator bayi berbasis pada fuzzy logic.
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
5
2.
Untuk mengetahui cara fuzzy logic bekerja untuk mengontrol inkubator.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari pembuatan inkubator bayi berbasis fuzzy
logic ini adalah mahasiswa mampu merancang sistem monitoring dan
pengendalian suhu pada inkubator bayi berbasis pada fuzzy logic. Kemudian
mampu mengoptimalkan fungsi inkubator yang dapat menghasilkan dan
mengendalikan suhu sesuai kebutuhan.
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
6
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Untuk membuat rancang bangun sistem monitoring dan pengendalian
suhu pada inkubator bayi berbasis pada fuzzy logic, sebelumnya dapat dijelaskan
tinjauan pustaka dari sistem yang terkait didalamnya yang dapat dijelaskan
sebagai berikut :
2.1 Inkubator
Inkubator merupakan tempat perawatan dan penyesuaian suhu untuk bayi
yang lahir prematur atau lahir sebelum waktunya (kurang dari 37 minggu). Bayi
normal dilahirkan setelah kira–kira 40 minggu dalam kandungan. Berat bayi
normal berkisar antara 2500 gram sampai 4000 gram, sedangkan bayi yang lahir
prematur beratnya kurang dari 2500 gram (Sanjaya, 2010). Kejadian prematuritas
pada bayi disebabkan oleh faktor–faktor sebagai berikut :
a.
Usia ibu melahirkan dibawah 20 tahun
b.
Jarak kelahiran terlalu dekat (multigravida)
c.
Terjadinya kecelakaan atau sebab–sebab lainnya pada ibu yang sedang hamil.
Ditinjau dari sistem perawatan pada ruangan, inkubator dibedakan
menjadi 2 macam, yaitu sistem perawatan terbuka dan sistem perawatan tertutup.
2.1.1 Inkubator Dengan Sistem Perawatan Terbuka
Inkubator sistem perawatan terbuka adalah inkubator yang memerlukan
pembukaan ruangan jika akan melakukan perawatan bayi (perawatan tidak
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
7
dilakukan secara otomatis dari ruangan inkubator). Perawatan ini biasanya
digunakan untuk bayi yang lahir prematur dengan kebutuhan perawatan normal
(Sanjaya, 2010).
2.1.2 Inkubator Dengan Sistem Perawatan Tertutup
Pada peralatan inkubator tipe tertutup, perawatan bayi dilakukan dalam
ruangan inkubator melalui lengan atau lubang khusus yang tersedia pada
peralatan. Peralatan ini digunakan untuk bayi prematur yang lahir dengan kondisi
kritis, sehingga membutuhkan perawatan yang sangat hati–hati karena bayi
tersebut mudah terinfeksi penyakit, mempunyai kelainan pada organ tubuh dan
membutuhkan oksigen secara langsung melalui saluran pernapasan (Rakhmawan,
2010).
Gambar 2.1. Inkubator Bayi (Fajarwati, 2010)
Jika ditinjau dari sistem pengontrolannya, inkubator dibedakan menjadi 2
macam, yaitu inkubator manual dan inkubator otomatis.
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
8
2.1.3 Inkubator Manual
Pengontrolan suhu ruangan pada peralatan ini dilakukan secara manual
oleh perawat bayi dengan cara mematikan dan menghidupkan rangkaian pemanas,
berdasarkan indikator.
2.1.4 Inkubator Otomatis
Pada perawatan inkubator otomatis ini pengontrolan suhu ruangan
dilakukan secara otomatis oleh kontroler melalui sensor suhu. Perawat bayi cukup
mengamati melalui peraga (display) maupun layar monitor untuk memeriksa
keadaan bayi dalam ruangan inkubator dan baru membukanya jika terjadi hal–hal
yang tidak diinginkan. Dengan alat ini kestabilan suhu ruangan dapat lebih
terjamin, proses perawatan bayi menjadi efisien dan teliti serta lebih menghemat
tenaga perawat karena pengontrolan ruangan bayi pada inkubator yang akan
dibuat ini dilakuakan secara otomatis oleh kontroler dengan objek pengontrolan
suhu ruangan (Sanjaya, 2010).
Sementara ini inkubator yang ada hanyalah mengukur suhu pada inkubator
saja.Pada
inkubator
juga
perlu
dibuat
suatu
sistem monitoring
yang
melingkupitemperatur ruangan kamar (luar inkubator), inkubator bayi, dan bayi
itu sendiri.
2.2
Suhu yang Meliputi Inkubator
Pada inkubator terdapat berbagai suhu yang terkait, berikut pengertian tiga
jenis suhu yang terkait dengan kondisi bayi dan lingkungannya, yaitu suhu bayi,
suhu inkubator, dan suhu ruang rawat.
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
9
2.2.1 Suhu Bayi
Dibandingkan bayi cukup bulan, bayi prematur mudah terserang infeksi
karena daya tahan tubuhnya yang belum sempurna, mudah mengalami henti napas
karena ketidakmatangan paru dan susunan saraf pusat, serta sulit mempertahankan
suhu tubuh (hipotermia). Bayi prematur memiliki cadangan lemak tubuh (brown
fat) yang masih sedikit untuk menahan panas dan metabolisme yang belum
sempurna untuk memproduksi panas sendiri. Disamping itu, kehilangan panas
lebih mudah terjadi pada bayi prematur karena perbandingan luas permukaan
terhadap massa tubuhnya relatif lebih luas dibandingkan pada bayi cukup bulan.
Keadaan ini merupakan ancaman terhadap kehidupan bayi karena hipotermia
dapat mengakibatkan terjadinya penumpukan zat asam dalam darah (asidosis),
hipoglikemia, gangguan pembekuan darah, dan meningkatkan risiko distres
pernapasan pada bayi, yang pada akhirnya dapat berakibat kematian. Karena
alasan itulah bayi prematur dirawat dalam inkubator segera setelah lahir untuk
menjaga suhu tubuhnya tetap hangat, antara 36,5-37,5°C (Mordhoko dkk, 2010).
2.2.2 Suhu Kotak Inkubator
Inkubator yang berfungsi menjaga suhu bayi supaya tetap stabil.Dengan
demikian diharapkan bayi tetap berada pada suhu yang sesuai seperti saat bayi
berada dalam kandungan. Pentingnya inkubator ini dalam penanganan bayi
prematur, membutuhkan suatu sistem pengaturan suhu yang mempunyai kualitas
pengukuran dan pengaturan yang baik pada rentang suhu 36 – 38
0
C
(Rakhmawan, 2010).
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
10
2.2.3
Suhu Ruang Rawat
Pemberian udara yang baik akan menyuplai udara segar yang dibutuhkan
manusia untuk pernafasan dan metabolisme tubuh. Pemberian udara yang baik
juga berhubungan dengan terciptanya suhu ruang yang kondusif bagi tubuh,
sehingga energi dari dalam tubuh tidak akan terkuras untuk beradaptasi dengan
suhu ruang yang tidak kondusif tersebut. Suhu ruang yang kondusif adalah suhu
ruang yang sama dengan rata-rata suhu tubuh manusia normal, yaitu sekitar 27ºC
(Mordhoko dkk, 2010).
Gambar 2.2. Ilustrasi (Mordhoko dkk, 2010)
Pada Gambar 2.2. dapat diilustrasikan, bahwa inkubator yang baik adalah
memiliki sistem monitoring yang lengkap yaitu, sistem monitoring yang
melingkupisuhuruangan kamar (luar inkubator), Suhu inkubator, dan suhu bayi itu
sendiri.
2.3
Mikrokontroler ATmega16
Mikrokontroler adalah suatu keping IC (Integrated Circuit) dimana
terdapat mikroprosesor dan memori program (ROM) serta memori serbaguna
(RAM), bahkan ada beberapa jenis mikrokontroler yang memiliki fasilitas ADC,
PLL, EEPROM dalam satu kemasan (Mordhoko dkk, 2010). Ada perbedaan yang
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
11
cukup penting antara Mikroprosesor dan Mikrokontroler. Jika Mikroprosesor
merupakan CPU (Central Processing Unit) tanpa memori dan I/O pendukung dari
sebuah komputer, maka Mikrokontroler umumnya terdiri dari CPU, Memori, I/O
tertentu dan unit pendukung.Kelebihan utama dari Mikrokontroler ialah telah
tersedianya
RAM
dan
peralatan
I/O
Pendukung
sehingga
ukuran
boardmikrokontroler menjadi sangat ringkas.
Mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai
masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus
dengan cara khusus, cara kerja mikrokontroler sebenarnya membaca dan menulis
data.Ada beberapa contoh mikrokontroler yaitu AVR ATMega16 yang memiliki
memiliki 4 buah portinput/output 8 bit, yaitu port A, port B, port C, dan port D
(Fauzi, 2010).
Selain sebagai input/output masing-masing port juga memilik i
fungsi
yang
lain.
misalnya
portA
dapat
difungsikan sebaga i
A D C ( a n a l o g t o d i g i t a l c o n v e r t e r ) . Fungsi-fungsi yang lain dapat
dilihat pada datasheet ATMega16.Selain mempelajari port yang ada di ATMega
16 perlu juga memahami memori. Terdapat tiga kelompok memori dalam
mikrokontroler AVR ATMega16:
-
Flash memory (ruang program), ruang dimana program disimpan.
-
SRAM (static random access memory), ruang dimana program membuat
dan
-
memanipulasi variabel ketika program berjalan.
EEPROM merupakan ruang memori dimana programmer dalam
menyimpan
Skripsi
informasi dalam waktu yang panjang (permanen).
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
12
Memori Flash dan EEPROM bersifat non-volatile (informasi tetap ada
walaupun catu daya diputus). SRAM bersifat volatile, informasi akan hilang
ketika catu daya diputus.Chip ATmega16 memiliki memori Flash 16k, SRAM
1024 byte dan EEPROM 512 byte.Harap diperhatikan jumlah SRAM yang
terbatas. Sangat mudah untuk mengisinya hingga maksimal, dengan menyimpan
sejumlah besar data string dalam program.
Gambar 2.3. Kontruksi ATMega 16 (Fauzi, 2010)
Port A
Port A digunakan sebagai sebagai I/O. Disamping sebagai I/O, port A juga
memiliki fungsi lain, seperti terlihat pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1.Fungsi Alternatif Port A(Fauzi, 2010)
Pin Port
Fungsi Alternatif
PA7
ADC 7 (ADC masukan kanal 7)
PA6
ADC 6 (ADC masukan kanal 6)
PA5
ADC 5 (ADC masukan kanal 5)
PA4
ADC 4 (ADC masukan kanal 4)
PA3
ADC 3 (ADC masukan kanal 3)
PA2
ADC 2 (ADC masukan kanal 2)
PA1
ADC 1 (ADC masukan kanal 1)
PA0
ADC 0 (ADC masukan kanal 0)
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
13
Port A merupakan 8-bit port bi-directional yang memiliki internal pullup. Port ini bisa diakses secara 8-bit atau per pin (1-bit). Port ini juga memiliki
kemampuan sebagai source dan sink. Ketika reset aktif port A akan berada dalam
keadaan tri-state meskipun clock tidak berjalan.
Port B
Port ini memiliki karakteristik yang sama dengan Port A. Sebagaimana
pada Port A, Port B juga memiliki fungsi alternatif (perhatikan Tabel 2.2).
Tabel 2.2.Fungsi Alternatif Port B(Fauzi, 2010)
Pin Port Fungsi Alternatif
PB7
SCK (SPI Bus Serial Clock )
PB6
MISO (SPI Bus Master Input/Slave Output )
PB5
MOSI (SPI Bus Master Output/Slave Input)
PB4
S S (SPI Slave Select Input)
AIN 1 (Analog Comparator Negative Input)
PB3
OC0 (Timer/Counter 0 Output Compare Match Output)
AIN 0 (Analog Comparator Positive Input)
PB2
INT2 (External Interrupt 2 input)
PB1
T1 (Timer/Counter 1 External Counter Input)
T0 (Timer/Counter 0 External Counter Input )
PB0
XCK (USART External Clock Input/Output)
Pada port B ini terdapat MISO, MOSI, dan SCK yang digunakan sebagai
port komunikasi serial untuk mengisi program kepada mikrokontroler. MOSI dan
MOSI digunakan untuk memasukkan program dalam bahasa C untuk
memerintahkan mikrokontroler. Selain itu didalam port B juga bias digunakan
untuk timer atau counter dan masukan lain.
Port C
Port C memiliki fungsi dan karakteristik yang sama dengan Port A dan
Port B. Fungsi alternatif dari Port C dapat dilihat pada Tabel 2.3.
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
14
Tabel 2.3.Fungsi Alternatif Port C (Fauzi, 2010)
Pin Port Fungsi Alternatif
PC7
TOSC2 (Timer Oscillator Pin 2)
PC6
TOSC1 (Timer Oscillator Pin 1)
PC5
TDI (JTAG Test Data In)
PC4
TDO (JTAG Test Data Out)
PC3
TMS (JTAG Test Mode Select)
PC2
TCK (JTAG Test Clock)
PC1
SDA (Two-wire Serial Bus Data Input/Output Line)
PC0
SCL (Two-wire Serial Bus Clock Line)
Pada port C ini diaplikasikan sebagai PWM yang biasa digunakan pada
robotika dan pada port ini digunakan untuk keluran display LCD.
Port D
Port ini memiliki fungsi dan karakteristik sama dengan port lainnya.
Disamping sebagai I/O port ini juga memiliki fungsi khusus (perhatikan Tabel
2.4)
Tabel 2.4.Fungsi Alternatif Port D(Fauzi, 2010)
Pin Port Fungsi Alternatif
PD7
OC2(Timer/Counter2 Output Compare Match Output)
PD6
ICP1(Timer/Counter1 Input Capture Pin)
PD5
OC1A (Timer/Counter1 Output Compare A Match Output)
PD4
OC1B (Timer/Counter1 Output Compare B Match Output)
PD3
INT1 (External Interrupt 1 Input)
PD2
INT0 (External Interrupt 0 Input)
PD1
TXD (USART Output Pin)
PD0
RXD (USART Input Pin)
Pada port D ini terdapat TXD dan RXD yang digunakan sebagai port
komunikasi serial untuk data logging menyimpan data hasil masukan. Selain itu
pada port D juga dapat digunakan untuk mengatur PWM (pulse width
modulation) pada OC1A dan OC1B.
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
15
2.4
LCD (Liquid Crystal Display)
LCD adalah sebuah display dot matrix yang difungsikan untuk
menampilkan tulisan berupa angka atau huruf sesuai dengan yang diinginkan
(sesuai dengan program yang digunakan untuk mengontrolnya). Pada tugas akhir
ini penulis menggunakan LCD dot matrix karakter 2 x 16. LCD ini hanya
memerlukan daya yang kecil, tegangan yang dibutuhkan juga rendah yaitu
+5VDC. Adapun fungsi masing-masing pin pada LCD karakter 2x16 akan
dijelaskan pada Tabel 2.5.
Tabel 2.5. Fungsi pin pada LCD
No.
Simbol Level Keterangan
1
Vss
Dihubungkan ke 0 V (Ground)
2
Vcc
Dihubungkan dengan tegangan supply +5V
dengan toleransi ± 10%.
Skripsi
3
Vee
-
4
RS
H/L
5
R/W
H/L
6
E
H
7
8
9
10
11
12
13
14
15
DB0
DB1
DB2
DB3
DB4
DB5
DB6
DB7
V+BL
H/L
H/L
H/L
H/L
H/L
H/L
H/L
H/L
-
16
V-BL
-
Digunakan untuk mengatur tingkat kontras
LCD.
Bernilai logika ‘0’ untuk input instruksi dan
bernilai logika ‘1’ untuk input data.
Bernilai logika ‘0’ untuk proses ‘write’ dan
bernilai logika ‘1’ untuk proses ‘read’.
Merupakan sinyal enable. Sinyal ini akan aktif
pada failing edge dari logika ‘1’ ke logika ‘0’.
Pin data D0
Pin data D1
Pin data D2
Pin data D3
Pin data D4
Pin data D5
Pin data D6
Pin data D7
Back Light pada LCD ini dihubungkan dengan
tegangan sebesar 4 – 4,2 V dengan arus 50 –
200 mA
Back Light pada LCD ini dihubungkan dengan
ground
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
16
Cara kerja menjalankan LCD akan dijelaskan sebagai berikut.
Langkah 1 : Inisialisasi LCD.
Langkah 2 : Arahkan pada alamat yang dikehendaki (lihat tabel alamat).
Langkah 3: Tuliskan data ke LCD, maka karakter akan tampil pada alamat
tersebut.
Gambar 2.4. Rangkaian LCD
Jalur EN dinamakan Enable. Jalur ini digunakan untuk memberitahu LCD
sedang mengirimkan sebuah data. Untuk mengirimkan data ke LCD, maka
melalui program EN harus dibuat logika low (0) dan diatur pada dua jalur kontrol
yang lain RS dan RW. Ketika dua jalur yang lain telah siap, mengatur EN dengan
logika (1) dan tunggu untuk sejumlah waktu tertentu (sesuai dengan datasheet
dari LCD tersebut) dan berikutnya mengatur EN ke logika low (0) lagi.
Jalur RS adalah jalur Register Select. Ketika RS berlogika low (0), data
akan dianggap sebagai sebuah perintah atau instruksi khusus (seperti clear screen,
posisi kursor, dan lainnya). Ketika RS berlogika high (1), data yang dikirim
adalah data teks yang akan ditampilkan pada tampilan LCD. Sebagai contoh,
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
17
untuk menampilkan huruf “T” pada layar LCD maka RS harus diatur pada logika
high (1).
Jalur RW adalah jalur kontrol Read/ Write. Ketika RW berlogika low (0),
maka informasi pada bus data akan dituliskan pada layar LCD. Ketika RW
berlogika high (1), maka program akan melakukan pembacaan memori dari LCD.
Sedangkan pada aplikasi umum pin RW selalu diberi logika low (0).
2.5
Sensor Suhu
Sensor adalah komponen yang dapat digunakan untuk mengkonversi suatu
besaran tertentu menjadi satuan analog sehingga dapat dibaca oleh suatu
rangkaian elektronik. Sensor merupakan komponen utama dari suatu tranduser,
sedangkan tranduser merupakan sistem yang melengkapi agar sensor tersebut
mempunyai keluaran sesuai yang kita inginkan dan dapat langsung dibaca pada
keluarannya. Suhu adalah salah satu gejala alam yang diukur dalam sebuah
sistemkontrol. Derajat atau tingkat kepanasan sesuatu atau obyek yang diukur.
Sehingga sensor suhu adalah alat yang digunakan untuk merubah besaran panas
menjadi besaran listrik yang dapat dengan mudah dianalisis besarnya (Sanjaya,
2010). Ada beberapa metode yang digunakan untuk membuat sensor ini, salah
satunya dengan cara menggunakan material yang berubah hambatannya terhadap
arus listrik sesuai dengan suhunya. Sensor sering digunakan untuk pendeteksian
pada saat melakukan pengukuran atau pengendalian.
LM35DZ milik National Semiconductor tergolong IC sensor suhu dengan
rangkaian
Skripsi
terpadu
yang
menggunakan
chip
silicon
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
untuk
kelemahan
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
18
penginderanya. Sensor jenis ini mempunyai output tegangan dan arus yang sangat
linier pada temperatur ºC. Tegangan input sebesar 5 volt dan tegangan keluaran
10mV/ ºC. Yang artinya output akan mengalami kenaikan 10mV tiap kenaikan
temperatur sebesar 1 ºC.
Gambar 2.5. LM35DZ
Sensor ini juga memiliki karakteristik sebagai berikut Dikalibrasi langsung
dalam ºC
a. Sangat linier dengan sekala 10mV/ ºC
b. Dapat beropersi dari 4V sampai 30V
c. Impedansi output rendah 0,1Ω untuk beban 1mA
d. Dapat bekerja pada range -55 sampai 150 ºC
e. Mudah didapatkan
2.6
Op-Amp (Penguat Operasional Amplifier)
Op-Amp adalah salah satu jenis rangkaian linier integrated circuit yang
paling banyak dipahami dalam berbagai bidang karena memiliki keunggulan yaitu
impedansi masukan yang besar, impedansi keluaran yang rendah dan stabil
terhadap perubahan suhu.
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
19
Gambar 2.6. Lambang Op – Amp
Op-Amp mempunyai lima terminal dasar untuk dihubungkan dengan
komponen-komponen rangkaian diluar Op-Amp. Satu terminal output, dua
terminal input. Pada input terdapat tanda (+) sehingga masukan tidak membalik
(non inverting) dan tanda (-) sehingga masukan membalik (inverting input) dan 2
terminal daya.
2.7
PWM (Pulse Width Modulation)
Pulse Width Modulation (PWM) adalah sebuah cara memanipulasi lebar
sinyal atau tegangan yang dinyatakan dengan pulsa dalam suatu perioda, yang
akan digunakan untuk mengirim data pada telekomunikasi ataupun mengatur
tegangan sumber yang konstan untuk mendapatkan tegangan rata-rata yang
berbeda. Penggunaan PWM sangat banyak, mulai dari pemodulasian data untuk
telekomunikasi, pengontrolan daya atau tegangan yang masuk ke beban, regulator
tegangan, audio effect dan penguatan, serta aplikasi-aplikasi lainnya (Suganda,
2010).
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
20
Gambar 2.7. Contoh Sinyal PWM (Suganda, 2010)
Terlihat pada Gambar 2.7, bahwa sinyal PWM adalah sinyal digital yang
amplitudo dan frekuensinya tetap, namun lebar pulsa yang aktif (duty cycle) per
periodenya dapat diubah-ubah. Dimana periodenya adalah waktu pulsa high (1)
Ton ditambah waktu pulsa low (0) Toff. Duty cycle adalah lamanya pulsa high (1)
Ton dalam satu perioda. Pada grafik PWM teratas terlihat bahwa sinyal high per
periodenya, sangat kecil (hanya 20%). Pada grafik PWM ditengah terlihat sinyal
high hampir sama dengan sinyal low (50%). Dan pada gambar paling bawah
terlihat bahwa sinyal high lebih besar dari sinyal low (80%). Maka jika tegangan
input rangkaian di atas 12 V. Maka jika digunakan PWM teratas, nilai tegangan
output rata-ratanya sebesar 2,4 V (20% dari Vsource), jika digunakan PWM yang
tengah, maka tegangan output rata-ratanya sebesar 6 V (50%). Begitu pula jika
menggunakan PWM yang paling bawah, maka tegangan output rata-ratanya
sebesar 9,6 V (80%).
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
21
2.8
Optocoupler
Optocoupler merupakan sebuah sensor yang terdiri dari dua bagian
yaitu transmitter dan receiver. Transmitter (pengirim) merupakan bagian yg
terhubung dengan rangkaian input atau rangkaian kontrol. Pada bagian ini terdapat
sebuah LED inframerah (IR LED) yang berfungsi untuk mengirimkan sinyal pada
receiver. Jika dibandingkan dengan menggunakan LED biasa, LED inframerah
memiliki ketahanan yang lebih baik terhadap sinyal tampak.
Receiver merupakan bagian yg terhubung dengan rangkaian output atau
rangkaian beban, dan berisi komponen penerima cahaya yang dipancarkan oleh
transmitter.
Pada
bagian
receiver
dibangun
dengan
dasar
komponen
fototransistor. Suatu sumber cahaya menghasilkan energi panas, begitu pula
dengan spektrum inframerah. Spekrum inframerah mempunyai efek panas yang
lebih besar dari cahaya tampak. Oleh karena itu, fototransistor lebih peka untuk
menangkap radiasi dari sinar inframerah. Adapun simbol optocoupler dapat dilihat
pada Gambar 2.8.
Gambar 2.8. Sensor optocoupler
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
22
2.9
TRIAC
TRIAC adalah komponen yang tersusun sedemikian rupa dari dua buah
SCR seperti yang ditunjukkan pada Gambar 22. Jadi secara umum perilaku
TRIAC mirip dengan SCR, namun TRIAC paling tepatuntuk mengontrol
fase tegangan AC.
.
Gambar 2.9. Rangkaian TRIAC
Terminal-terminal yang dimiliki TRIAC adalah MT1, MT2, dan gate.
Kutub pemicuannya adalah gate -MT1. Arah arus listriknya adalah dua arah, MT1
ke MT2 dan MT2 ke MT1
Gambar 2.10 Simbol TRIAC
2.10
Transistor
Transistor biasanya diklasifikasikan dalam dua pembagian besar, yaitu
Bipolar Juction Transistor (BJT) dan Field Effect Transistor (FET). Transistor
bipolar atau BJT terdiri dari 3 terminal (kaki) dan terdiri dari 2 tipe yang berbeda,
yaitu transistor NPN dan transistor PNP. Transistor NPN memilki 1 daerah p yang
diapit oleh 2 daerah n, sedangkan Transistor PNP memiliki 1 daerah n yang diapit
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
23
oleh 2 daerah p. Berdasarkan penggabungan ketiga terminal tersebut, maka
terdapat 2 persambungan (junction) antara daerah n dan daerah p. Simbol dari
transistor NPN dan PNP masing-masing dapat dilihat pada Gambar 2.11.
Bagian tengah pada transistor disebut dengan basis, sedangkan simbol
terminal dengan tanda panah menunjukkan emitor, dan lainnya disebut dengan
kolektor. Pada umumnya, transistor dapat digunakan untuk tiga fungsi, antara lain
sebagai saklar, pembentuk sinyal, dan penguat arus.
(a)
(b)
Gambar 2.11 Simbol Transistor: (a)Transistor NPN dan (b)Transistor PNP
2.11 Heater
Heater (elemen pemanas) adalah alat listrik yang berfungsi untuk
memanaskan suatu objek. Heater yang digunakan dalam pembuatan inkubator ini
yaitu jenis elemen solder. Heater jenis ini banyak dijumpai dipasaran, bahkan
untuk keperluan rumah tangga sekalipun seringkali digunakan, sehingga mudah
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
24
didapatkan. Elemen solder memiliki beberapa jenis kesesuaian dengan tingkat
dayanya. Didalam heater, jika semakin besar dayanya, maka semakin besar pula
panas yang dihasilkan.
2.12 Blower
Blower adalah alat yang dapat menghasilkan angin. Terdapat banyak jenis
dan bentuk blower yang berdar dipasaran. Blower yang digunakan untuk
keperluan rumah tangga tentunya berbeda dengan blower yang digunakan dalam
pembuatan inkubator. Blower yang digunakan dalam inkubator ini berbentuk
seperti blower untuk komputer dan bertegangan DC. Pada umumnya, blower
berfungsi untuk mendinginkan ruangan tetapi dalam pembuatan sistem kontrol
inkubator secara otomatis ini blower berperan untuk membantu menyebarkan
panas dari heater. Blower diletakan dibawah heater supaya blower dapat
meniupkan angin keatas (kearah heater) sehingga panas yang dihasilkan oleh
heater dapat menyebar keruangan inkubator dengan cepat.
2.13
Software
2.13.1 Fuzzy Logic
Fuzzy logic diperkenalkan pertama kali oleh Prof. Lotfi Zadeh dari
universitas California di Barkeley, pada pertengahan 1960. Untuk menghitung
gradasi yang tak terbatas jumlahnya antara benar dan salah, Zadeh
mengembangkan ide penggolongan set yang ia namakan set fuzzy. Tidak seperti
logika boolean, fuzzy logic memiliki banyak nilai (Nugroho, 2010). Ada beberapa
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
25
konsep dasar yang harus diketahui yang berhubungan dengan Fuzzy Logic, seperti
yang ditunjukkan pada Gambar 2.12.
Gambar 2.12. Konsep Fuzzy(Nugroho, 2010)
Pada Gambar 2.12. dijelaskan bahwa ada beberapa konsep dasar yang
behubungan dengan fuzzy logic, dapat dijelaskan sebagai berikut:
1. Derajat keanggotaan adalah derajat dimana nilai crips kompatibel dengan
fungsi keanggotaan (dari 0 sampai 1), juga mengacu sebagai tingkat
keanggotaan, nilai kebenaran, atau masukan fuzzy.
2. Label adalah nama diskriptif yang digunakan untuk mengidentifikasi
sebuah fungsi keanggotaan.
3. Fungsi keanggotaan adalah mendefinisikan fuzzy set dengan memetakan
masukan crisp dari domainnya ke derajat keanggotaannya.
4. Masukan crisp adalah masukan yang tegas dan tertentu.
5. Lingkup/domain adalah lebar fungsi keanggotaan, tempat dimana fungsi
keanggotaan dipetakan.
6. Daerah batasan crisp adalah jangkauan seluruh nilai yang mungkin dapat
divariasikan pada variabel sistem.
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
26
Menggunakan fuzzy logic untuk mencapai penyelesaian crisp pada masalah
khusus biasanya melibatkan tiga langkah yaitu: fuzzifikasi, rule evaluation, dan
defuzzifikasi.
2.13.1.1 Fuzzifikasi
Pada proses fuzzy logic proses yang pertama kali dilakukan adalah proses
fuzzifikasi. Dimana proses fuzzifikasi dapat dijelaskan melalui Gambar 2.13.
Gambar 2.13. Proses Fuzzifikasi (Fauzi, 2010)
Langkah pertama dalam memproses fuzzy logic mengandung transformasi
domain yang dinamakan fuzzifikasi. Masukan crisp ditransformasikan kedalam
masukan fuzzy (Fauzi, 2010). Untuk mengubah bentuk masukan crisp kedalam
masukan fuzzy, fungsi keanggotaan pertama kali harus ditentukan untuk tiap
masukan. Sekali fungsi keanggotaan ditentukan, fuzzifikasi mengambil nilai
masukan secara realtime, dan membandingkannya dengan informasi fungsi
keanggotaan yang tersimpan untuk menghasilkan nilai masukan fuzzy.
Pada proses fuzzifikasi ada beberapa bentuk fungsi keanggotaan fuzzyyang
ditunjukkan pada Gambar 2.14.
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
27
Gambar 2.14. Bentuk Fungsi Keangotaan (Fauzi, 2010)
Fungsi keanggotaan dinyatakan untuk memberi arti numerik pada tiap label.
Setiap fungsi keanggotaan mengidentifikasikan daerah nilai masukan yang
berkorespondensi dengan label.
2.13.1.2 Rule Evaluation
Langkah berikutnya setelah fuzzifikasi yaitu rule evaluation, kita akan
mengetahui bagaimana aturan aturan
menggunakan masukan fuzzy untuk
menentukan aksi sistem. Tiga metode yang digunakan dalam melakukan inferensi
sistem fuzzy : metode max, metode additive, metode probabilistic or (Fauzi,
2010).
2.13.1.3 Defuzzifikasi
Input dari defuzzifikasi adalah suatu himpunan yang diperoleh dari
komposisi aturan-aturan, sedangkan output yang dihasilkan merupakan suatu
bilangan pada domain himpunan fuzzy tersebut (Fauzi, 2010). Defuzifikasi
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
28
merupakan lanjutan dari proses rule base. Beberapa metode dalam defuzzifikasi
adalah :
1. Metode center of Gravity / centroid
Pada metode ini, solusi crisp diperoleh dengan cara mengambil titik pusat
daerah fuzzy, secara umum dirumuskan pada persamaan 2.1 untuk variabel
kontinyu dan persamaan 2.2 untuk variabel diskrit.
(2.1)
(2.2)
2. metode bisektor
Pada metode ini, solusi crisp diperoleh dengan cara mengambil nilai pada
domain fuzzy yang memiliki nilai keanggotaan setengah dari jumlah total
nilai keanggotaan pada daerah fuzzy. Secara umum dituliskan
pada
persamaan 2.3.
(2.3)
Dimana:
 = min{z  zZ}  = max{z  zZ}
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
29
3. metode mean of maximum
Pada solusi ini, solusi crisp diperoleh dengan cara mengambil nilai ratarata domain yang memiliki nilai keanggotaan maksimum.
4. metode largest of maximum
Pada metode ini, solusi crisp diperoleh dengan cara mengambil nilai
terbesar dari domain yang memiliki nilai kenggotaan maksimum.
5. metode smallest of maximum
Pada metode ini, solusi crisp diperoleh dengan cara mengambil nilai
terkecil dari domain yang memiliki nilai kenggotaan maksimum.
2.13.2 Pemrograman CodeVision AVR
2.13.2.1 Tinjauan CodeVision AVR
CodeVisionAVR menyediakan sebuah editor yang didesain untuk
menghasilkan program C secara otomatis untuk mikrokontroler AVR. Program C
yang akan diimplementasikan menggunakan standar ANSI C yang sesuai dengan
arsitektur AVR. CodeVisionAVR adalah sebuah compiler C yang telah dilengkapi
dengan fasilitas Integrated Development Environment (IDE) dan didesain agar
dapat menghasilkan kode program secara otomatis untuk mikrokontroler Atmel
AVR.
Integrated Development Environment (IDE) telah dilengkapi dengan
fasilitas pemrograman chip melalui metode In-System Programming sehingga
dapat secara otomatis mentransfer file program ke dalam chip mikrokontroler
AVR setelah sukses dikompilasi. Software In-System Programmer didesain untuk
bekerja ketika dihubungkan dengan development board STK500, STK600,
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
30
AVRISP, AVRISP mkII, AVR Dragon, AVRProg, Atmel JTAGICE mkII, Kanda
System STK200+STK300, Dontronics DT006, Vogel Elektronik VTEC-SIP,
Futurlec JRAVR and MicroTronics ATCPU, dan Mega2000.
Dalam rangka meningkatkan kehandalan program tersebut, maka pada
CodeVisionAVR terdapat kumpulan pustaka (library). CodeVisionAVR dapat
menghasilkan kode program secara otomatis melalui fasilitas CodeWizardAVR
Automatic Program Generator. Dengan adanya fasilitas ini maka penulisan
program dapat dilakukan dengan cepat dan lebih efisien. Seluruh kode dapat
diimplementasikan dengan fungsi sebagai berikut :
1. Identifikasi sumber reset
2. Mengatur akses memori eksternal
3. Inisialisasi port input/outpur
4. Inisialisasi interupsi eksternal
5. Inisialisasi timer/counter dan watchdog timer
6. Inisialisasi USART dan interupsi buffer untuk komunikasi serial
7. Inisialisasi komparator analog dan ADC
8. Inisialisasi interface SPI dan two wire interface (TWI)
9. Inisialisasi interface CAN
10. Inisialisasi I2C bus, sensor suhu LM75, teherometer/thermostat DS1621
dan real time clock PCF8563, PCF8583, DS1302, DS1307
11. Inisialisasi 1 wire bus dan sensor suhu DS1820/DS18S20
12. Inisialisasi modul LCD
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
31
2.13.2.2 Bahasa Pemrograman CodeVision AVR
Program harus diterjemahkan dahulu ke dalam kode mesin agar suatu
program
dapat
dimengerti
oleh mikrokontroler. Adapun penerjemah yang
digunakan bisa berupa kompiler. Kompiler adalah suatu jenis penerjemah yang
menerjemahkan baris per baris instruksi program dalam bahasa C hingga
menjadi program yang executable (dapat dieksekusi secara langsung).
Untuk memulai bekerja dengan CodeVision AVR pilih pada menu File ->
New. Maka akan muncul kotak dialog pada Gambar 2.15.
Gambar 2.15. Kotak Dialog 1
Pilih Project kemudian tekan OK, maka akan muncul kotak dialog 2 pada
Gambar 2.16.
Gambar 2.16. Kotak Dialog 2
Pilih Yes untuk
menggunakan CodeWizardAVR. CodeWizardAVR
digunakan untuk membantu dalam men-generate program, terutama dalam
konfigurasi chip mikrokontroler, baik itu konfigurasi Port, Timer, penggunaan
fasilitas-fasilitas seperti LCD, interrupt, dan sebagainya. CodeWizardAVR ini
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
32
sangat
membantu programmer untuk setting chip sesuai
keinginan. Untuk
selanjutnya fasilitas-fasilitas lainnya dapat disetting sesuai kebutuhan dari
pemrograman. Setelah selesai dengan CodeWizard AVR, selanjutnya pada
menu File, pilih Generate, Save and Exit dan simpan pada direktori yang
diinginkan, dapat dilihat pada Gambar 2.17.
Gambar 2.17. Code Wizard AVR dan Generate Program
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
33
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian alat ini akan dilakukan di Laboratorium Program Studi
Teknobiomedik Departemen Fisika Fakultas Sains dan Teknologi Universitas
Airlangga dalam jangka waktu satu semester (kurang lebih 6 bulan), mulai dari
Februari 2012 sampai dengan Juli 2012.
3.2 Alat dan Bahan Penelitian
a. Bahan yang digunakan dalam penelitian:
1.
PCB, digunakan sebagai skematik rangkaian
2.
LM35, digunakan sebagai sensor suhu yang digunakan
3.
Mikrokontroler ATMega 16, digunakan sebagai otak alat
4.
Heater, digunakan sebagai pemanas inkubator
5.
Fan, digunakan sebagai penyalur udara panas dari heater
6.
Tembaga, digunakan untuk solder
7.
LCD 16 x 2, digunakan sebagai display
8.
Adaptor, digunakan sebagai power supply
9.
Kotak inkubator, digunakan sebagai media
10. Push button, digunakan sebagai masukan set point
11. Komponen lain : IC LM358, IC regulator 7805, transistor TIP41,
dioda, MOC 3021, BT138, PC817, resistor, dan kapasitor
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
34
b. Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
1.
Downloader
Mikrokontroler,
digunakan
sebagai
penghubung
mikrokontroler dengan komputer
2.
PC (Personal Computer), digunakan untuk menulis program
3.
Multimeter, digunakan untuk mengukur tegangan
4.
Solder, digunakan untuk memanaskan timah
5.
Bor, digunakan untuk melubangi alas
6.
Peralatan lain: obeng, tang, penyedot timah, gunting, dan lem bakar
3.3. Prosedur Penelitian
Pada Penelitian ini terbagi atas dua tahap yaitu perancangan dan
pembuatan sistem hardware yang kedua adalah perancangan dan pembuatan
software sebagai pengendali operasi alat.
Diagram alir prosedur penelitian secara lengkap dapat dilihat pada Gambar
3.1
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
35
Tahap Persiapan
Analisis
Mekanik
Perancangan Hardware
- Rangkaian minimum sistem AVR
ATmega16
- - Rangkaian
LCD
- Rangkaian
sensor
suhu
Rangkaiandriver
sensorheater
suhu
--Rangkaian
-- Rangkaian
driver
heater
Rangkaian driver kipas
- Rangkaian driver kipas
Kalibrasi
Sensor
Pengujian
Linieritas
Sensor
Perancangan
Software
Pengujian
Set Point
Pengambilan Data
Analisis Data
Alat Siap Pakai
Gambar 3.1 Diagram Blok Prosedur Penelitian
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
36
3.3.1 Tahap Persiapan
Pada tahap ini, proses yang dilakukan adalah pencarian informasi dengan
studi pustaka pada beberapa jurnal ilmiah dan tugas akhir yang berhubungan
dengan inkubator, sensor suhu, dan program fuzzy serta melakukan observasi
lapangan ke rumah sakit.
Pada tahap persiapan, semua rancangan rangkaian (layout) yang akan
dirancang terlebih dahulu dibuat diagram bloknya sehingga pada tahap
perancangan akan disesuaikan dengan diagram blok inkubator berbasis fuzzy
logic. Adapun diagram blok inkubator berbasis fuzzy logic ditunjukkan pada
Gambar 3.2.
PUSH
BUTTON
1
2
4
LCD KARAKTER
OP-AMP
3
SENSOR
SUHU
MIKRO
KONTROLER
ATMEGA 16
5
7
DRIVER
HEATER
6
DRIVER
KIPAS
8
HEATER
KIPAS
Gambar 3.2. Diagram Blok Inkubator
Pada diagram blok menggambarkan sistem pada inkubator secara
keseluruhan dan hubungan antara rangkaian pendukung dengan rangkaian
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
37
minimum sistem mikrokontroler. Pemberian angka pada diagram blok tersebut
dimaksudkan untuk mengetahui prioritas kerja pada rangkaian penyusun sistem.
Adapun penjelasan mengenai diagram blok pada Gambar 3.2 yaitu :
1. Push button untuk menentukan set point suhu yang diinginkan pemakai
dengan rentang suhu normal inkubator 36-380 C dengan tombol up dan
down sebagai pilihanya serta tombol enter dan cancel untuk perintah
selanjutnya.
2. LCD digunakan sebagai tampilan masukkan set point selanjutnya
digunakan sebagai tampilan nilai set point dan suhu yang dibaca oleh
sensor lm35.
3. Setelah dimasukkan nilai set point, sensor suhu LM35 yang diletakkan
didalam inkubator akan langsung mendeteksi panas. Keluaran dari sensor
LM35 sebelumnya dikuatkan dengan op-amp menggunakan IC LM358
dengan tujuan keluaran dapat dibaca dengan lebih presisi oleh
mikrokontroler.
4. Inkubator bekerja pada suhu sekitar 25-45 oC dan tegangan sensor LM35
pada suhu itu berkisar antara 0,25-0,45 V, sedangakan mikrokontroler
bekerja pada 0-5 V. untuk memperoleh hasil yang maksimal untuk sensor
LM35 maka dilakukan penguatan sebesar 10 kali sehingga tegangan LM35
akan bekerja pada 2,5-4,5 V sehingga kerja mikrokontroler juga akan
maksimal dan tidak mubazir karena adc digunakan dengan maksimal. Pada
mikrokontroler dilakukan proses ADC (Analog Digi tal Converter) yang
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
38
memanfaatkan ADC internal mikrokontroller ATMEGA 16 dengan presisi
10 bit ADC.
5. Sebelumnya pada mikrokontroler sudah ditanamkan program fuzzy untuk
mengontrol heater dengan driver heater.
6. Mikrokontroler akan mengaktifkan mengaktifkan sinyal PWM yang akan
digunakan sebagai pengaturan tingkat kepanasan heater dengan driver
heater.
7. Pada mikrokontroler juga dimasukan program untuk mengontrol kipas
dengan driver kipas.
8. Mikrokontroler akan menggerakkan kipas dengan driver kipas sesuai
dengan perintah.
3.3.2 Tahap Perancangan
Tahap perancangan alat inkubator terbagi dalam tiga bagian, yaitu analisis
mekanik, perancangan perangkat keras (hardware), dan perancangan perangkat
lunak (software).
3.3.2.1 Perancangan Kotak Inkubator
Perancangan
sistem kendali
temperatur
inkubator
dimulai dengan
pemahaman kendali yang akan digunakan. Agar sistem pengendalian suhu lebih
efisien dan efektif, maka perlu dirancang kotak inkubator yang memiliki celah
atau lubang yang digunakan untuk pemasangan sensor LM35 dan plant yang
terlibat dalam pengontrolan suhu. Mekanik kotak inkubator berbentuk balok yang
terbuat dari bahan kaca dengan kerangka yang terbuat dari bahan aluminium.
Bahan kaca digunakan karena kerapatan yang sangat kecil sehingga mampu
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
39
mengisolasi panas dengan baik. Selain itu kaca bersifat transparan sehingga
memudahkan dalam pemantauan bayi di dalam kotak inkubator. Rancangan kotak
inkubator dapat dijelaskan melalui Gambar 3.3.
Gambar 3.3. Kotak Inkubator
Dari gambar 3.3. dapat dijelaskan bahwa bentuk kotak inkubator berupa
balok dengan ukuran panjang 70cm, lebar 45cm, dan tinggi 40cm. sedangkan di
sisi bawah terdapat ruangan lagi setinggi 12 cm sebagai tempat hardware yaitu
untuk penempatan peralatan kontrol dan beberapa plant, diantaranya heater dan
kipas. Heater dan kipas diletakkan dibawah kotak inkubator, tepatnya dibawah
lubang ventilasi, sehingga panas yang dihasilkan dapat naik kedalam kotak
inkubator melalui lubang tersebut.
Elemen pemanas yang digunakan adalah enam buah elemen solder dan
penyalur udara panas dari dasar keatas berupa kipas. Sedangkan sensor pada
inkubator ini menggunakan sensor LM35. Sensor LM35 diletakkan disisi samping
kotak agar sensor tidak terpengaruhi oleh radiasi pusat pemanas. Sensor LM35
digunakan karena lebih presisi dan stabil dalam pengukuran suhu pada range 25-
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
40
45 0C sesuai dengan suhu yang diinginkan alat. Sensor suhu menggunakan satu
buah sensor LM35 yang difungsikan untuk mengukur suhu pada inkubator.
3.3.2.2 Perancangan Hardware
3.3.2.2.1 Rangkaian Minimum Sistem AVR ATmega16
Fungsi mikrokontroler adalah sebagai otak dari suatu alat sehingga mampu
menjalankan proses yang telah diprogram. Pada rangkaian mikrokontroler
membutuhkan rangkaian RESET yang berfungsi untuk membuat mikrokontroler
memulai kembali pembacaan program. Hal tersebut dibutuhkan pada saat
mikrokontroler mengalami gangguan dalam mengeksekusi program.
Pada rangkaian minimum sistem ini, semua port I/O digunakan untuk
mengontrol rangkaian pendukung pada inkubator. Berikut koneksi pin pada
mikrokontroler dengan rangkaian lainnya.
1. Pin A.0 difungsikan sebagai ADC untuk rangkaian sensor LM35
2. Port B dihubungkan ke rangkaian LCD
3. PIN C.0-C.3 digunakan untuk pin push button sebagai input 2 dari
rangkaian untuk setting menu pada sistem.
2.1. PIN C.0 sebagai fungsi nilai penambahan set point
2.2. PIN C.1 sebagai fungsi penurunan nilai set point
2.3. PIN C.2 sebagai fungsi Menu
2.4. PIN C.3 sebagai fungsi OK, atau Enter
4. Pin D.4 yaitu OCR1A dihubungkan ke rangkaian driver kipas
5. Pin D.5 yaitu OCR1B dihubungkan ke rangkaian driver heater.
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
41
Gambar 3.4 merupakan rangkaian minimum sistem AVR ATmega16 dari
skema rangkaian keseluruhan dari inkubator.
Gambar 3.4 Rangkaian Minimum Sistem AVR ATmega16
Pada sistem yang dibuat menggunakan 2 interupsi yakni interupsi untuk
menngaktifkan PWM heater dan kipas. Maka dibutuhkan crystal yang
bernilailebih dari 4000MHz
agar interupsi-interupsi yang digunakan berjalan
dengansemestinya. Rangkaian ini dilengkapi juga dengan rangkaian LCD display.
3.3.2.2.2 Rangkaian Push button
Push button pada alat ini digunakan sebagai pengganti dari keypad untuk
memasukkan nilai set point (sp) suhu yang diinginkan. Saat tombol ditekan, maka
tegangan inputan push button akan terhubung singkat, sehingga tegangan tersebut
akan masuk sebagai input dari mikrokontroler dengan inisialisasi byte 1.
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
42
Pada rangkaian ini terdapat 4 buah push button yang masing-masing tombol
memiliki fungsi sendiri-sendiri, tombol yang digunakan yaitu:
1. Up, untuk menambah nilai sp yang diinginkan
2. Down, untuk mengurangi nilai sp yang diinginkan
3. Ok, untuk perintah menjalankan sistem
4. Cancel, untuk mengulangi lagi ke printah masukan nilai set point
Skema rangkaian LCD dapat dilihat pada Gambar 3.5.
Gambar 3.5 Rangkaian Push button
3.3.2.2.3 Rangkaian Sensor Suhu
Pada inkubator, sensor yang digunakan untuk mendeteksi suhu digunakan
sensor LM35DZ. LM35DZ memiliki perubahan linier setiap kenaikan 1oC
sebanding dengan 10mv. Sensor LM35DZ akan mengukur suhu didalam
inkubator, keluaran sensor suhu berupa tegangan. Tegangan keluaran dari sensor
suhu sangat kecil sehingga perlu dikuatkan terlebih dahulu sebelum diolah di
mikrokontroler. Penguatan tegangan keluaran sensor suhu dilakukan oleh LM358
sebesar 10 kali, nilai perbesaran didapat dari:
=
=1+
2
18
=1+
= 10
1
2
Keluaran yang telah dikuatkan maka akan langsung dimasukkan ke
mikrokontroler pada PortA.0 untuk proses ADC. Dengan demikian saat terjadi
perubahan tegangan pada keluaran sensor, maka ADC pada mikrokontroler akan
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
43
langsung mengkonversi tegangan tersebut ke derajat celcius. Kemudian perubahan
tersebut akan ditampilkan pada LCD. Skema rangkaian sensor suhu dapat dilihat
pada Gambar 3.6.
Gambar 3.6 Rangkaian Sensor Suhu
3.3.2.2.4 Rangkaian Driver Heater
Driver heater pada alat inkubator ini adalah untuk mengontrol tingkat
kepanasan dari heater. Prinsip kerja rangkaian driver heater adalah dengan
memanfaatkan suatu masukan dengan arus searah 15 mA untuk menghidupkan
LED MOC3021. Sinyal pemicuan dari mikrokontroler yang berupa pulsa high
selama waktu tertentu akan mengalirkan arus ke dalam komponen LED dari MOC
3021. Selanjutnya LED akan mengaktifkan output yaitu triac. Akibatnya triac
BT139 akan terpicu sehingga pemanas (heater) akan teraliri arus listrik. Dengan
diaturnya waktu pemberian sinyal pemicuan maka besarnya tegangan yang
diterima pemanas (heater) juga akan bervariasi, maksudnya adalah nilai pwm
yang dikeluarkan oleh mikrokontroler untuk mengatur tingakt kepanasan dari
heater. Keuntungan penggunaan rangkaian ini adalah lebih terjaminnya keamanan
rangkaian pengendali dari pengaruh jala-jala listrik. Hal ini disebabkan
terpisahnya aliran arus antara beban dengan rangkaian pengendali oleh
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
44
penggandeng cahaya di dalam MOC3021. Skema rangkaian driver heater dapat
dilihat pada Gambar 3.7.
Gambar 3.7 Rangkaian Driver Heater
3.3.2.2.5 Rangkaian Driver Kipas
Kipas pada inkubator ini berfungsi untuk membantu menyalurkan udara
panas dari bawah keatas sehingga udara panas dapat bersikulasi dengan baik. Pada
rangkaian driver kipas ini memanfaatkan PC817 dan transistor TIP41 untuk
mematikan dan menyalakan kipas. Prinsip kerja driver kipas ini yaitu pada saat
nilai input bernilai high, maka led PC817 akan menyala dan transistor pada
PC817 juga menyala sehingga keluaran dihubungkan dengan transistor TIP41 dan
memicu kipas untuk menyala. Skema rangkaian sensor suhu dapat dilihat pada
Gambar 3.8.
Gambar 3.8 Rangkaian Driver Kipas
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
45
3.3.2.3 Perancangan Software
Setelah perancangan prinsip kerja alat maka proses alur kerja software yang
digunakan seperti Gambar 3.9.
FUZZIFIKASI
DEFUZZIFIKASI
Gambar 3.9. Diagram Alir Pembuatan Software
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
46
Alat ini bekerja berprinsip kepada fuzzy. Data yang berasal dari sensor
LM35 diproses dengan menggunakan algoritma fuzzy. Proses dalam algoritma
fuzzy akan dibagi menjadi 3, yaitu : fuzzifikasi, rule evaluation, dan defuzzifikasi.
3.3.2.3.1 Fuzzifikasi
Tahap fuzzifikasi adalah tahap pembentukan fungsi keanggotaan.Fuzzifikasi
dibagi menjadi 2 kelompok, yaitu fuzzifikasi error dan fuzzifikasi delta error.
Kedua buah kelompok fuzzifikasi ini digunakan untuk menambah parameter dari
himpunan fuzzy.
Nilai masukan (crisp) fuzzifikasi Error berasal dari selisih nilai dari set
point yang diinginkan dan nilai suhu yang ditampilkan oleh sensor. Sedangkan
untuk fuzzifikasi delta error nilai masukan (crisp) berasal dari selisih nilai error
saat itu dan nilai error sebelumnya. Secara matematis ditunjukkan pada
persamaan berikut :
Error = SP – PV…………………………………………………………………... (3.1)
Delta error = e(n) – e(n-1………………………………………………………. (3.2)
Keterangan :
SP = Harga Set Point
PV = Harga Output pada saat t
e(n) = Harga error pada saat t
e(n-1) = Harga error pada saat t-1
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
47
Masukkan pada fuzzy yaitu error dan delta error dan untuk range
maksimumya yaitu 6 sampai -6 karena diasumsikan suhu kamar 300 C sehingga
error maksimum = 36 – 30 = 6.
-6
-3
3
6
Gambar 3.10. Fuzzifikasi Nilai Error
-6
-3
3
6
Delta error
Gambar 3.11. Fuzzifikasi Nilai Delta Error
3.3.2.3.2 Rule Evaluation
Pada tahap ini tiap-tiap keluaran dari tahap fuzzifikasi yang berupa derajat
keanggotaan dan variabel linguistik baik dari error ataupun delta errorakan
digabung dengan menggunakan rule evaluation. Dari rule evaluation akan
diketahui variasi tingkat kepanasan heater.
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
48
Berikut adalah Tabel 3.1 sebagai tingkat kepanasan heater:
Tabel 3.1 Rule Heater
E
NB
NS
Z
PS
PB
Mati
Mati
Agak
dE
NB Mati
Mati
Hangat
NS
Mati
Mati
Mati
Agak
Hangat
Hangat
Z
Mati
Mati
Agak
Hangat Panas
Hangat
PS
Mati
Agak
Hangat Panas
Hangat
PB
Agak
Hangat
Hangat Panas
Sangat
Panas
Sangat
Sangat
Panas
panas
Pada Tabel 3.1 adalah tabel aturan dari heater, dimana tabel diatas
menunjukkan bahwa ada beberapa variasi tindakan untuk tingkat kepanasan
heater untuk setiap perbandingan antara fuzzifikasi error dan fuzzifikasi delta
error yaitu mati, agak hangat, hangat, panas, dan sangat panas.
Dalam rule evaluation terdapat aturan linguistik untuk menentukan aksi
kontrol terhadap nilai masukan dari fuzzifikasi. Langkah pertama adalah evaluasi
hubungan atau derajat antecedent setiap aturan. Berikutnya dilakukan pencarian
derajat kebenaran untuk setiap rule, dengan menggunakan hubungan “AND” atau
nilai minimum. Setelah didapat derajat kebenaran untuk tiap aksi yang sama akan
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
49
dicari nilai tertinggi. Metode ini dinamakan inference “MIN-MAX” Tabel 3.1
merupakan rule untuk keluaran heater. Rule yang bagus akan didapat berdasarkan
percobaan yang berulang-ulang.
3.3.2.3.3 Defuzzifikasi
Hasil keluaran dari tahap rule evaluation akan digunakan sebagai rule yang
paling benar dan akan dikalikan dengan nilai dari derajat keanggotaannya. Metode
yang digunakan pada defuzzifikazi adalah Center of Gravity (COG) atau centroid.
Yaitu hasil penjumlahan semua keluaran fungsi keanggotaan yang dikalikan
dengan singleton dari masing-masing aksi. Dari hasil tersebut kemudian diratarata dengan total keluaran fuzzy. Berikut adalah keluaran proses defuzzifikasi
merupakan crisp untuk heater:
crispheater=mati*(0)+ agak hangat*(0) +hangat*(225)+panas*(250) +sangat
panas*(250);
crispheater=crispheater/(mati+agak hangat+hangat+panas+sangat panas);
mati
Agak
hangat
hangat
0
225
Panas
250
Sangat
panas
250
Gambar 3.12. Membership Function Keluaran Heater
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
50
3.3.3 Tahap Pengujian
Pada tahap ini dilakukan pengujian mekanik, hardware, dan software.
Pada pengujian hardware inkubator dilakukan pada setiap rangkaian pendukung.
Setelah hardware, dan software selesai dikerjakan, maka dilakukan uji kinerja
alat. Adapun uji kinerja alat yang dilakukan adalah sebagai berikut:
1. Pengujian linieritas suhu terhadap tegangan, yaitu pengujian yang
bertujuan untuk mengetahui kelinieritas tegangan keluaran sensor suhu
yang telah dikuatkan dengan cara mengamati mengamati setiap kenaikan
suhu yang dibaca oleh termometer dan mengukur tegangan keluaran dari
sensor suhu yang telah dikuatkan pada saat pemanasan dilakukan
(kalibrasi).
2. Pengujian ketelitian dan ketepatan (linieritas) sensor suhu terhadap
termometer. Untuk mengetahui ketelitian dan ketepatan suhu, maka
dilakukan pengujian pada alat. Hasil yang dicatat meliputi keluaran suhu
pada LCD dan pengukuran manual dengan termometer digital. Hasilnya
akan dibandingkan untuk menentukan prosentase kesalahan dan tingkat
kinerja alat.
3. Pengujian kestabilan dan kesesuaian set point suhu terhadap sensor suhu
pada alat. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui kinerja dari seluruh
rangkaian, dimana alat akan dimasukkan nilai set point dan sensor akan
membaca suhunya kemudian dibiarkan selama 1 jam untuk mengetahui
apakah nilai set point akan selalu sama dengan suhu yang dibaca sensor,
serta untuk mengetahui kestabilan dari rangkaian keseluruhan.
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
51
3.3.4 Tahap Pengambilan Data
Pengambilan data dilakukan untuk menguji seberapa besar kinerja alat
serta untuk mengetahui hasil dari kerja alat tersebut. Dengan mengkalibrasi sensor
suhu LM35 dengan termometer digital yang sudah ada. Kemudian mengamati
kestabilan dan kesesuaian set point suhu terhadap sensor suhu pada alat.
3.3.5 Analisis Data
Pada tahap ini, analisis data pada perancangan inkubator berbasis fuzzy
logic adalah untuk mendapatkan akurasi sensor suhu yang bagus dan dapat
mengontrol suhu sesuai dengan suhu yang diinginkan.
Data pengamatan yang diambil dari masing-masing pengujian digunakan
untuk menentukan kelayakan dari alat yang telah dibuat. Analisis data pada
inkubator fuzzy logic dilakukan dengan mencari kesesuaian parameter yaitu pada
set point (sp) dan suhu yang dideteksi sensor suhu. Dengan rumus :
Prosentase Simpangan =
Simpangan rata-rata =
Skripsi
∑
∑
100%……………... (3.3)
…………………………………………(3.4)
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
52
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada bab ini dimaksudkan untuk mengetahui secara keseluruhan hasil
pengujian analisis dari perencanaan hardware dan software yang telah dibuat, dengan
demikian akan diketahui ketelitian alat dan prosentase kesalahaan alat apakah sesuai
dengan harapan.
4.1
Hasil Perancangan Alat
4.1.1 Analisis Mekanik
Perangkat mekanik sangat berpengaruh terhadap keberhasilan dibuatnya
inkubator. Perangkat mekanik yang sesuai akan mendukung hardware dan software
sehingga inkubator sesuai dengan yang diharapkan. Pada penelitian ini, yang
dimaksud dengan perangkat mekanik yaitu adalah perangkat kotak inkubator. Adapun
bentuk kotak inkubator ditunjukkan pada Gambar 4.1.
(a)
(b)
Gambar 4.1 Kotak Inkubator: (a) Inkubator Tampak Luar, (b) Inkubator Tampak Atas
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
53
Perangkat kotak inkubator pada Gambar 4.1 terdiri dari 6 buah elemen
pemanas dan 2 buah kipas yang ditempatkan disebelah sisi kanan inkubator dan
sebelah sisi kiri inkubator. Masing-masing sisi terdiri dari 3 buah elemen pemanas
dan 1 buah kipas. Elemen pemanas dan kipas ditempatkan sejajar dimaksudkan agar
udara panas dapat cepat didistribusikan ke atas dan penempatan kipas yang miring
dimaksudkan agar udara panas dapat menjangkau keseluruhan dari inkubator. Pada
setiap sisi inkubator juga terdapat lubang yang berfungsi sebagai jalan masuk udara
panas dari bawah.
Berdasarkan
penelitian
yang
dilakukan,
perangkat
inkubator
secara
keseluruhan dapat digunakan dengan baik. Elemen Heater dan kipas berfungsi semua
dengan baik dan dapat menyalurkan udara panas dari bawah menuju keatas melalui
lubang-lubang kecil yang berada didalam inkubator.
4.1.2 Hasil Pembuatan Hardware
Dari beberapa tahapan proses kerja maupun pengumpulan bahan dan dasar
teori,
akhirnya telah dibuat
Rancang Bangun
Sistem Monitoring
dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic. Alat ini telah
mampu menjalankan system dengan urut sesuai listing program yang telah ditentukan
dengan keluaran berupa tampilan suhu dalam inkubator dan dapat mengontrol suhu
didalam inkubator dengan logika fuzzy. Alat ini terdiri dari perangkat hardware yang
berupa rangkaian sensor suhu beserta penguat, rangkaian minimum sistem beserta
LCD, rangkaian push button, rangkaian driver heater, dan rangkaian driver kipas.
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
54
4.1.2.1 Hasil Pembuatan Rangkaian Sensor Suhu
Rangkaian sensor suhu yang dimaksud pada penelitian ini adalah suatu
rangkaian lengkap untuk mendeteksi suhu yang digunakan didalam inkubator.
Rangkaian sensor suhu ini terdiri dari LM35DZ sebagai sensor suhu itu sendiri dan
LM358 sebagai penguat. Hasil pembuatan rangkaian sensor suhu dapat dilihat pada
Gambar 4.2.
3
1
4
2
Gambar 4.2. Rangkaian Sensor Suhu
Keterangan gambar:
1. LM35DZ sebagai sensor suhu untuk mengukur suhu
2. LM358 sebagai penguat untuk keluaran sensor suhu yang berupa tegangan
3. Perbandingan resistor untuk nilai perbesaran 10 kali, dengan resistor 2K dan
18K
4. Penambahan kapasitor dan resistor untuk filter
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
55
Rangkain sensor suhu akan mendeteksi suhu yang ada didalam inkubator, ketika
terjadi perubahan suhu pada inkubator maka terjadi perubahan pula terhadap
tegangan dari sensor suhu. Hasil dari perubahan tegangan inilah yang akan dikonversi
menjadi derajat celcius. Pada Tabel 4.1 merupakan hasil perubahan dari sensor LM35
ketika terjadi perubahan suhu yang terjadi dalam inkubator.
Tabel 4.1 Keluaran Tegangan LM35
Termometer (oC)
Tegangan (V)
26.3
26.9
0.26
0.27
27.7
0.27
28.5
0.28
29
0.28
29.7
0.28
30.4
0.29
31.4
0.3
32.3
0.31
33.2
0.32
34.1
35
0.33
0.34
35.9
0.35
36.8
0.36
37.9
0.37
38.7
39.6
0.38
0.39
40.6
0.4
41.6
0.4
Dari hasil pengamatan sensor yang telah didapat, dapat dikatakan bahwa sensor
bekerja dengan baik karena sensor mengalami perubahan tegangan ketika terjadi
perubahan suhu didalam inkubator. Hasil ini sesuai dengan literatur bahwa, LM35DZ
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
56
memiliki perubahan yang liniear dimana setiap kenaikan 1 derajat celcius sebanding
dengan 10 mv.
Suhu yang digunakan pada inkubator adalah sekitar 25-45oC. Dan terlihat
pada Tabel 4.1 nilai keluaran dari LM35 sekitar 0,26-0,4 V. Nilai keluaran ini sangat
kecil dikarenakan kapasitas mikrokontroler hingga 5V, maka perlu ditambahkan
rangkaian penguat. Penguat pada rangkaian ini dilakukan oleh LM358 dengan
perbesaran gain sebesar 10 kali agar kerja mikrokontroler dapat maksimal. Nilai
perbesaran gain didapatkan dari rumus sebagai berikut:
=
= 1+
2
18
=1+
= 10
1
2
4.1.2.2 Hasil Pembuatan Rangkaian Minimum Sistem
Rangkaian minimum sistem AVR ATmega16 yang telah dirancang ini, telah
mampu mengolah data yang dimasukkan melalui push button untuk masukan nilai set
point suhu yang dikehendaki. Rangkaian ini juga berfungsi untuk mengubah analog
ke digital dengan ADC untuk keperluan sensor suhu, serta berfungsi untuk
mengontrol heater dan kipas. Pada minimum sistem ini juga dilengkapi dengan LCD.
LCD dot matriks dengan karakter 2 x 16, kaki-kakinya berjumlah 16 pin. Pada
rangkaian juga ditambahkan resistor variabel untuk memberi tegangan kontras pada
matriks LCD. Hasil pembuatan rangkaian minimum sistem dapat dilihat pada
Gambar 4.3.
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
57
7
5
12
10
11
9
2
6
1
3
4
8
Gambar 4.3. Rangkaian Minimum Sistem
Keterangan gambar:
1. Port A digunakan digunakan untuk ADC
2. Port B digunakan untuk LCD
3. Port C digunakan untuk rangkaian push button
4. Port D digunakan sebagai rangkaian driver heater dan kipas
5. Masukkan untuk adaptor
6. Regulator untuk mengubah tegangan masukkan menjadi 5V
7. Tempat untuk downloader, 10 pin standart downloader
8. Vcc dan ground untuk keperluan rangkaian lain
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
58
9. Led sebagai indikator minimum sistem
10. Tombol reset untuk mengulangi program ke sistem awal
11. LCD
12. VR untuk pengaturan tampilan LCD
4.1.2.4 Hasil Pembuatan Rangkaian Push Button
Pada penelitian ini , rangkaian push button digunakan sebagai pengganti dari
keypad untuk mengatur nilai set point suhu yang diinginkan. Rangkaian push button
yang telah dirancang dapat memasukkan nilai set point sebagai nilai suhu yang
diinginkan. Hasil pembuatan rangkaian push button dapat dilihat pada Gambar 4.4.
3
1
4
2
Gambar 4.4. Rangkaian Push Button
Keterangan gambar:
1. Tombol Up, untuk menambah nilai sp yang diinginkan
2. Tombol Down, untuk mengurangi nilai sp yang diinginkan
3. Tombol Cancel, untuk mengulangi lagi ke perintah masukan nilai set point
4. Tombol Ok, untuk perintah menjalankan sistem
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
59
Pada Gambar 4.4 diperlihatkan deretan Push Button yang memiliki fungsi
spesifik sebagai pengaturan konfigurasi alat. Pada saat alat ini memulai kerja pertama
kali, alat akan meminta set point awal sebagai acuan suhu yang diinginkan. Dengan
menekan tombol nomor up, dengan otomatis nilai pada set point LCD akan
bertambah. Sebaliknya jika menekan tombol nomor down, maka nilai setting pada
LCD akan berkurang. Setelah selesai menentukan nilai, tombol nomor ok ditekan.
Setelah menekan tombol ok, nilai tersebut akan otomatis muncul pada LCD dan
diinialisasi sebagai set point suhu. Saat ingin mengganti nilai yang dimasukkan pada
awal, pengguna hanya menekan tombol cancel maka menu pengaturan set point awal
akan muncul kembali.
4.1.2.5 Hasil Pembuatan Rangkaian Driver Heater
Pada penelitian ini, Driver heater telah mampu digunakan untuk mengontrol
tingkat kepanasan dari heater sesuai dengan teori optocoupler dan triac. Rangkaian
ini sebagai pengganti dari relay. Prinsip kerja rangkaian driver heater adalah dengan
memanfaatkan suatu masukan dengan arus searah 15 mA untuk menghidupkan LED
MOC3021. Sinyal pemicuan dari mikrokontroler yang berupa pulsa high selama
waktu tertentu akan mengalirkan arus ke dalam komponen LED dari MOC 3021.
Selanjutnya LED akan mengaktifkan output yaitu triac. Akibatnya triac BT139 akan
terpicu sehingga pemanas (heater) akan teraliri arus listrik. Dengan diaturnya waktu
pemberian sinyal pemicuan maka besarnya tegangan yang diterima pemanas (heater)
juga akan bervariasi, maksudnya adalah nilai pwm yang dikeluarkan oleh
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
60
mikrokontroler untuk mengatur tingkat kepanasan dari heater. Hasil pembuatan
rangkaian deriver heater dapat dilihat pada Gambar 4.5.
4
2
3
1
5
Gambar 4.5. Rangkaian Driver Heater
Keterangan gambar:
1. MOC3021 sebagai optocoupler
2. BT139 sebagai TRIAC
3. Fuse sebagai pengaman
4. Untuk menghubungkan ke heater dan 220V
5. Untuk dihubungkan ke OCR1B
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
61
4.1.2.6 Hasil Pembuatan Rangkaian Driver Kipas
Pada penelitian ini, rangkaian driver kipas telah mampu mengontrol kipas
sesuai dengan teori optocoupler dan transistor. Driver kipas pada inkubator ini
berfungsi mengaktifkan kipas untuk membantu menyalurkan udara panas dari bawah
keatas sehingga udara panas dapat bersikulasi dengan baik. Prinsip kerja driver kipas
ini yaitu pada saat nilai input bernilai high, maka led PC817 akan menyala dan
transistor pada PC817 juga menyala sehingga keluaran dihubungkan dengan
transistor TIP41 dan memicu kipas untuk menyala. Hasil pembuatan rangkaian
deriver kipas dapat dilihat pada Gambar 4.6.
3
1
4
2
Gambar 4.6. Rangkaian Driver Kipas
Keterangan gambar:
1. PC817 sebagai optocoupler
2. TIP41 sebagai transistor
3. Untuk menghubungkan ke kipas
4. Untuk menghubungkan ke mikrokontroler
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
62
4.1.3 Hasil Pembuatan Software
Perangkat lunak (software) berupa program Inkubator ditulis dengan bahasa C
melalui CodeVisionAVR. Selanjutnya dilakukan pengisian ke IC mikrokontroler
melalui CodeVisionAVR menggunakan downloader ISP DT-HiQ dengan kabel USB.
Software yang telah dibuat pada CodeVisionAVR sebelumnya dilakukan compile
terlebih dahulu untuk mengetahui apakah pada program masih terdapat error atau
tidak.
Gambar
4.7
merupakan
tampilan
proses
compile
pada
software
CodeVisionAVR.
Gambar 4.7 Proses Compile
Jika pada proses compile program tidak terdapat error, maka program tersebut
disimpan. Selanjutnya untuk proses transferring program ke mikrokontroler
melakukan proses seperti pada Gambar 4.8.
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
63
Gambar 4.8 Proses Transsfering
Dengan memilih ‘Program the chip’ pada pilihan tersebut, maka setelah proses
compile sukses program yang telah dibuat akan otomatis terkirim (ter download) ke
dalam mikrokontroler melalui proses build all. Selaian itu dengan memilih ‘Program
the chip’ maka langkah chip erasure (menghapus program yang telah ada
sebelumnya), flash and erasure blank check, flash programming and verification
(pengecekan program), dan fuse and lock bits programming. Perangkat lunak
(software) yang telah berhasil dibuat pada penelitian ini meliputi program program
tampilan LCD, program untuk push button, program untuk sensor suhu, program
fuzzy logic, dan program untuk mengontrol kipas.
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
64
4.1.3.1 Program ADC pada mikrokontroler ATmega16
Program ADC dilakukan dengan menghubungkan rangkaian sensor suhu ke
port A rangkaian minimum sistem mikrokontroler. Program yang digunakan untuk
memberikan instruksi pada rangkaian sensor suhu untuk mendeteksi suhu adalah
sebagai berikut :
#include
#include
#include
#include
<lcd.h>
<stdio.h>
<delay.h>
<math.h>
Deklarasi menggunakan ATmega16
#define ADC_VREF_TYPE 0x00
// Read the AD conversion result
deklarasi menggunakan
unsigned int read_adc
ADC
(unsigned char adc_input)
ADMUX : register ini
{
mengatur tegangan
ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff);
referensi yang
// Delay needed for the
digunakan ADC, format
stabilization of the ADC input voltage
data output dan
delay_us(10);
saluran ADC.
// Start the AD conversion
ADCSRA|=0x40;
ADCSRA :Register 10
// Wait for the AD conversion to complete
bit yang berfungsi
while ((ADCSRA & 0x10)==0);
untuk melakukan
ADCSRA|=0x10;
manajemen sinyal
return ADCW;
control dan status ADC
}
// Analog Comparator initialization
// Analog Comparator: Off
Deklarasi apabila
// Analog Comparator Input Capture
analog comparator
by Timer/Counter 1: Off
by timer/counter1
: off
ACSR=0x80;
SFIOR=0x00;
// ADC initialization
// ADC Clock frequency: 1000,000 kHz
// ADC Voltage Reference: AREF pin
// ADC Auto Trigger Source: None
ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff;
ADCSRA=0x82;
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
65
---------sensor suhu------------vin=read_adc(0);//pembacaan adc
suhu=vin/19.8;//kalibrasi nilai suhu
display=vin/1.98;//suhu untuk masuk rumus
pul=(display/100)%10;//display untuk tampilan saja
sat=(display/10)%10;
kom=display%10;
Setelah
program selesai
dideklarasikan
cara
pengujiannya
software
pada
mikrokontroler atmega 16 untuk mengukur suhu. ADC menggunakan Vcc = +5 Volt
sebagai tegangan referensi. Dalam hal ini jangkauan masukan analog mulai dari 0
Volt sampai 5 Volt (skala penuh), karena ADC memiliki output 10 bit.
1 Byte = Tegangan Skala
1024
= 5 Volt = 0,0048 Volt
1024
Tabel 4.2 Suhu dan ADC
Tegangan
Op-Amp
ADC
Suhu
(V)
26.9
2.58
533
28
2.66
556
30
2.84
594
32
3.05
634
34
3.25
674
35
3.35
693
36
3.45
714
37
3.54
734
38.7
3.71
767
39.6
3.8
785
40.6
3.9
804
Tabel 4.2 adalah tabel yang menunjukkan nilai tegangan yang telah dikuatkan
dengan nilai ADC untuk mikrokontroler. Terlihat pada tabel setiap kenaikan 1oC pada
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
66
sensor LM35 akan menaikkan tegangan berkisar 0.1 Volt dan akan menaikkan 20 bit
ADC.
4.1.3.2 Program Fuzzy Logic Driver Heater
Alat ini bekerja berprinsip kepada fuzzy. Data yang berasal dari sensor LM35
diproses dengan menggunakan algoritma fuzzy. Program fuzzy logic pada alat ini
memanfaatkan PWM (Pulse Width Modulation) untuk mengatur tingkat kepanasan
dari heater. PWM pada mikrokontroler disini mengunakan OCR untuk membuat
program yang mengatur tingkat kepanasan dari heater. Pengaturan PWM dilakukan
dengan mengatur nilai dari OCR pada timer yang bersangkutan. Jika mengubah nilai
OCR maka akan langsung mengubah lebar pulsa yang dihasilkan. Maka Software
dengan PWM Mikrokontroler sebagai berikut :
------inisialisasi Timer Mengaktifkan PWM---------// Timer/Counter 1 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: 3,906 kHz
//Deklarasi PWM
// Mode: Fast PWM top=00FFh
menggunakan
// OC1A output: Non-Inv.
//Timer/Counter 1
// OC1B output: Non-Inv.
//Mode: Fast PWM
// Noise Canceler: Off
top=FFh
// Input Capture on Falling Edge
//Menggunakan OCR1A dan
// Timer 1 Overflow Interrupt: Off
OCR1B
// Input Capture Interrupt: Off
// Compare A Match Interrupt: Off
// Compare B Match Interrupt: Off
TCCR1A=0xAf;
TCCR1B=0x0A;
TCNT1H=0x00;
TCNT1L=0x00;
ICR1H=0x00;
ICR1L=0x00;
OCR1AH=0x00;
OCR1AL=0x00;
OCR1BH=0x00;
OCR1BL=0x00;
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
67
Proses dalam algoritma fuzzy akan dibagi menjadi 3, yaitu : fuzzifikasi, rule
evaluation, dan defuzzifikasi.
4.1.3.2.1 Fuzzifikasi
Tahap fuzzifikasi adalah tahap pembentukan fungsi keanggotaan.Fuzzifikasi
dibagi menjadi 2 kelompok, yaitu fuzzifikasi error dan fuzzifikasi delta error. Kedua
buah kelompok fuzzifikasi ini digunakan untuk menambah parameter dari himpunan
fuzzy. Pada program ini akan dibuat persamaan error dan delta error yang akan
membentuk suatu kurva yang dijadikan nilai patokan dari aturan-aturan selanjutnya.
Adapun listing program adalah sebagai berikut :
//==================persamaan error==================
for(n=0;n<=4;n++)//pengulangan for
{er[n]=(-1.00);}
if(error<(-6))//jika nilai error<-6
er[0]=1.00;//maka error=1
if(error>6)//jika nilai error>6
er[4]=1.00;//maka error=1
c=(-3)/3;
for(n=0;n<=3;n++)
{ if(er[n]<0.00||er[n]>1.00)//mencari nilai diantara 0 dan 1
er[n]=((-error)/(3))+c;//untuk nilai bawah kurva
c=c+1.00;}
c=6/3;
for(n=1;n<=4;n++)
{if(er[n]<0.00||er[n]>1.00)//mencari nilai diantara 0 dan 1
er[n]=(error/(3))+c;//untuk nilai atas kurva
c=c-1.00;}
//===============persamaan delta error===================
for(n=0;n<=4;n++)//pengulangan for
{de[n]=(-1.00);}
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
68
if(d_error<(-6))//jika nilai delta error<-6
de[0]=1.00;//maka delta error=1
if(d_error>6)//jika nilai delta error>6
de[4]=1.00;//maka nilai delta error=1
c=(-1.00);
for(n=0;n<=3;n++)
{ if(de[n]<0.00||de[n]>1.00)//mencari nilai diantara 0 dan 1
de[n]=((-d_error)/(3))+c;//untuk nilai bawah
c=c+1.00;}
c=2.00;
for(n=1;n<=4;n++)
{if(de[n]<0.00||de[n]>1.00)//mencari nilai diantara 0 dan 1
de[n]=(d_error/(3))+c;//untuk nilai atas
c=c-1.00;}
Program diatas merupakan program untuk membuat program fuzzifikasi atau
program untuk membuat grafik kurva membership fuction pada fuzzy logic. Dibagi
menjadi 2 function yaitu persamaan error dan persamaan delta error.
4.1.3.2.2 Rule Evaluation
Pada tahap ini tiap-tiap keluaran dari tahap fuzzifikasi yang berupa derajat
keanggotaan dan variabel linguistik baik dari error ataupun delta error akan
digabung dengan menggunakan rule evaluation. Dari rule evaluation akan diketahui
variasi tingkat kepanasan heater. Pada program ini, dibuat sebuah aturan-aturan untuk
menginstruksikan kinerja dari heater. Adapun listing program adalah sebagai berikut:
//==============rule heater===========================
cros=0;
mati=0;
agakhangat=0;
hangat=0;
panas=0;
sangatpanas=0;
for(k=0;k<=4;k++)
{for(l=0;l<=4;l++)
{if((er[k]>=0.00
&&
er[k]<=1.00)&&(de[l]>=0.00
de[l]<=1.00)){
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
&&
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
69
//pilih minimum untuk metode min-max
if(er[k]<de[l])//memilih nilai paling kecil
{cros=er[k];}//jika ada nilai atas dan bawah pada kurva
else //nilai itu yang menjadi cros
{cros=de[l];}
//pilih maksimum
//k atau l=0 (NB)
//k atau l=1 (NS)
//k atau l=2 (z)
//k atau l=3 (PS)
//k atau l=4 (PB)
if(k==0)
{
if(l==0||l==1)
if(mati<cros)
mati=cros;
if(l==2)
if(mati<cros)
mati=cros;
if(l==3)
if(mati<cros)
mati=cros;
if(l==4)
if(agakhangat<cros)
agakhangat=cros;}
if(k==1)
{
if(l==0||l==1)
if(mati<cros)
mati=cros;
if(l==2)
if(mati<cros)
mati=cros;
if(l==3)
if(agakhangat<cros)
agakhangat=cros;
if(l==4)
if(hangat<cros)
hangat=cros; }
if(k==2)
{
if(l==0||l==1)
if(mati<cros)
mati=cros;
if(l==2)
if(agakhangat<cros)
agakhangat=cros;
if(l==3)
if(hangat<cros)
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
70
hangat=cros;
if(l==4)
if(panas<cros)
panas=cros;}
if(k==3)
{
if(l==0)
if(mati<cros)
mati=cros;
if(l==1)
if(agakhangat<cros)
agakhangat=cros;
if(l==2)
if(hangat<cros)
hangat=cros;
if(l==3)
if(panas<cros)
panas=cros;
if(l==4)
if(sangatpanas<cros)
sangatpanas=cros;}
if(k==4)
{
if(l==0)
if(agakhangat<cros)
agakhangat=cros;
if(l==1)
if(hangat<cros)
hangat=cros;
if(l==2)
if(panas<cros)
panas=cros;
if(l==3||l==4)
if(sangatpanas<cros)
sangatpanas=cros;
} } } }
Program diatas digunakan untuk menentukan aturan-aturan apa saja yang
digunakan antara perlakuan nilai error dan perlakuan nilai delta error.
4.1.3.2.3 Defuzzifikasi
Hasil keluaran dari tahap rule evaluation akan digunakan sebagai rule yang
paling benar dan akan dikalikan dengan nilai dari derajat keanggotaannya. Metode
yang digunakan pada defuzzifikazi adalah Center of Gravity (COG) atau centroid.
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
71
Yaitu hasil penjumlahan semua keluaran fungsi keanggotaan yang dikalikan dengan
singleton dari masing-masing aksi. Dari hasil tersebut kemudian dirata-rata dengan
total keluaran fuzzy. Pada program ini, merupakan hasil nilai keluaran yang nantinya
akan digunakan untuk mengontrol PWM dari heater. Adapun listing program adalah
sebagai berikut :
//rumus menghitung nilai keluaran untuk PWM
crispheater=mati*0+agakhangat*0+hangat*250+panas*250+sangatpan
as*250;
pwmheater=crispheater/(mati+agakhangat+hangat+panas+sangatpana
s);
heater=(pwmheater);
Program diatas adalah program untuk menentukan nilai keluaran dari fuzzy
sehingga juga mendapatkan keluaran nilai PWM untuk mengatur tingkat kepanasan
dari heater.
Setelah mikrokontroler ditanamkan program maka rangkaian driver heater
akan langsung bekerja sesuai dengan perintah yang diberikan. Pengujian ini meliputi
nilai PWM dari keluaran mikrokontroler yang akan dijalankan oleh driver heater,
yaitu dengan memasukkan nilai error yang bervariasi dan mencatat nilai PWM yang
dikeluarkan di LCD. Hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 4.3
Tabel 4.3 Ketepatan Kinerja Rangkaian Driver Heater
Nilai Error
Nilai PWM
Duty Cycle (%)
-1
0
0
0
0
0
1
75
29,4
2
150
58,8
3
225
88,3
4
233
91,3
5
242
94,9
6
250
98,1
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
72
Keterangan :
Error = SP – PV
SP = Harga Set point
PV = Suhu LM35
=
255
100%
Tebel 4.3 adalah hasil kinerja dari driver heater, dimana setiap nilai error
memiliki nilai PWM yang berbeda-beda dan memiliki nilai duty cycle untuk
memvariasi tingkat kepanasan dari heater. Pada Tabel 4.3 dapat dilihat, bahwa heater
akan menyala penuh jika nilai error yang terjadi sebesar 6 derajat celcius, nilai PWM
255 dan artinya heater menyala dengan keadaan penuh. Nilai error semakin
mendekati nol maka nilai PWM akan semakin kecil pula. Dan ketika nilai error=0
atau nilai set point=nilai suhu LM35 maka nilai PWM=0 yang berarti heater dalam
kondisi mati. Begitu juga jika nilai error=-1 maka hetaer akan dalam kondisi mati.
Pada Tabel 4.3 terlihat bahwa duty cycle dengan nilai error=1 sebesar 29,4%.
Maka jika tegangan input rangkaian di atas 220 V. Maka jika digunakan PWM
dengan nilai error 1, nilai tegangan output rata-ratanya sebesar 64,8 V (29,4% dari
Vsource).
Jadi pengaturan nilai dari keluaran PWM sangat mempengaruhi dalam proses
defuzzifikasi ini, nilai keluaran PWM harus benar-benar diatur sedemikian hingga
agar heater dapat bekerja dengan maksimal. Dan pada penelitian ini program dapat
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
73
dijalankan dengan baik dan dapat mengontrol tingkat kepanasan heater sesuai dengan
aturan-aturan fuzzy yang telah diberikan.
4.1.3.3 Program Driver Kipas
Pada mikrokontroler ditanamkan perintah atau program untuk mengontrol
kipas yang bertujuan untuk mengontrol nyala atau tidaknya kipas, maka rangkaian
driver kipas akan langsung bekerja sesuai instruksi yang diberikan. Program pada
rangkaian driver kipas yaitu apabila nilai suhu > nilai set point maka kipas akan mati.
Dan juga sebaliknya apabila nilai suhu <= nilai set point maka kipas akan menyala.
Adapun listing program driver kipas adalah sebagai berikut.
//========kipas=========
if (suhu>sp) {//jika suhu>sp
kipas=0;}//maka kipas mati
else
{
kipas=150;}; }//selain itu kipas nyala
Program akan ditanamkan pada
mikrokontroler
dan
mikrokontroler
akan
memerintahkan rangkaian driver kipas untuk menjalankan perintah dengan kontrol
PWM. PWM=150 yang berarti 150/255=58,5%. Jadi tegangan keluaran rata-rata
kipas 12V sebesar 7,02V (58,5% dari Vsource). Hasil pengujian dapat dilihat pada
Tabel 4.4.
Tabel 4.4 Ketepatan Kinerja Driver Kipas
Set point
36
36
36
Skripsi
Suhu LM35
32
36
38
Kipas
Menyala
Menyala
Mati
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
74
Tabel 4.4 adalah hasil kinerja dari driver kipas, dimana setiap nilai error akan
memiliki instruksi yang berbeda-beda untuk kipas. Kinerja kipas disini mengikuti
kinerja heater dimana jika heater menyala maka, kipas akan ikut menyala begitu juga
sebaliknya. Tujuan dari kesamaan pemberian kerja dari kedua sistem ini adalah untuk
membantu sirkulasi yang baik, menyalurkan udara panas dari bawah keatas.
4.2
Hasil Pengujian Alat dan Analisis Data
Pada penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil pengujian, antara lain
pengujian linieritas suhu terhadap tegangan, pengujian ketelitian dan ketepatan
(linieritas) sensor, dan pengujian kestabilan dan kesesuaian set point suhu terhadap
sensor suhu pada alat.
4.2.1 Pengujian Linieritas Suhu Terhadap Tegangan
Pengujian linieritas suhu terhadap tegangan dilakukan dengan cara mengukur
tegangan yang dihasilkan sensor yang telah dikuatkan dan mencatat suhu yang
dideteksi oleh termometer. Data pengujian ini dapat dilihat pada Tabel 4.5.
Tabel 4.5. Hasil Perbandingan Antara Termometer dengan Tegangan
Tegangan Op-Amp (V)
Termometer (oC)
26.9
2.58
28
2.66
30
2.84
32
3.05
34
3.25
36
3.45
37
3.54
38.7
3.71
39.6
3.8
40.6
3.9
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
75
Tabel 4.5 adalah hasil perbandingan antara nilai suhu yang terbaca
termometer digital dengan tegangan keluaran dari sensor yang telah dikuatkan yang
digunakan untuk keperluan kalibrasi. Pada Tabel 4.5 menunjukkan bahwa nilai
tegangan keluaran sensor suhu tidak menunjukkan perbedaan yang terlalu jauh
dengan teori yaitu setiap kenaikan 1 derajat adalah 10 mv. Pada hasil menunjukkan
bahwa setiap kenaikan 1 derajat celcius adalah 100 mv karena nilai tegangan keluaran
sensor telah dikuatkan 10 kali. Sehingga sensor LM35 pada inkubator dapat membaca
suhu mulai dari 0-500 Celcius karena mikrokontroler bekerja pada 0-5 Volt. dengan
kepresisian sensor suhu LM35 yaitu
=
= 0,0048
Ketelitian sensor LM35 pada inkubator adalah 0-500C ± 0,0048V. Untuk hasil
linieritas sensor dapat dilihat pada Gambar 4.9.
0,45
0,4
0,35
0,3
0,25
0,2
0,15
0,1
0,05
0
y = 0,013x + 0,262
R² = 0,977
Tegangan
40,6
39,6
38,7
37
36
35
34
32
30
28
Linear (tegangan(V))
26,9
TEGANGAN (V)
Grafik kelinieritasan sensor
SUHU ( OC )
Gambar 4.9. Grafik Kelinieritas Sensor
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
76
Pada Gambar 4.9 adalah grafik kelinieritasan sensor yaitu nilai tegangan
terhadap suhu dari termometer digital yang telah terkalibrasi. Dari grafik terlihat
bahwa nilai tegangan dan suhu yang terkalibrasi menunjukkan kelinieritas yang baik.
Sensor suhu yang digunakan yaitu LM35DZ memiliki linieritas sebesar 0,985 yang
artinya mendekati angka 1. Secara teori, semakin mendekati angka 1 maka data yang
digunakan semakin baik. Jadi hal ini dapat dikatakan, bahwa sensor dapat digunakan
dengan baik. Sensor suhu pada inkubator dapat bekerja secara baik dengan kata lain
linieritas pada suhu 30-40 0C.
4.2.2 Pengujian Ketepatan Sensor Suhu Terhadap Termometer
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, didapatkan data pengukuran
nilai sensor suhu yang terbaca dan telah dikonversi dalam derajat celcius pada
tampilan LCD terhadap termometer digital sebagai pembanding. Data pengujian ini
dapat dilihat pada Tabel 4.6.
Tabel 4.6. Hasil Perbandingan Antara Termometer dengan Sensor Suhu
Selisih
Kesalahan(%)
Sensor Suhu (oC) Termometer (oC)
26,7
26,9
0,2
0,74
27,6
28
0,4
1,42
28,1
28,4
0,3
1,05
29,4
30
0,6
2
30,2
30,5
0,3
0,98
31,6
32
0,4
1,25
33,7
34
0,3
0,88
34,7
35
0,3
0,85
35,7
36
0,3
0,83
36,7
37
0,3
0,81
38
38,3
0,4
1,04
40
40,4
0,4
0,99
Rata-rata kesalahan :
1,07
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
77
Tabel 4.6 adalah hasil perbandingan antara sensor suhu dengan termometer
digital untuk mendapatkan nilai kesalahan dari sensor suhu yang telah dibuat.
Berdasarkan Tabel 4.6 dapat dilihat bahwa nilai rata-rata prosentase selisih suhu
tersebut sebesar 1,07 dan tingkat ketepatan (akurasi) pada rangkaian sensor suhu
dihitung melalui persamaan :
Ketepatan(akurasi) = 100% − persentasekesalahanrata − rata
= 100% − 1,07%
= 98,93%
Jadi, tingkat akurasi rangkaian sensor suhu terhadap termometer yang ada dipasaran
adalah sebesar 98,93%.
4.2.3 Pengujian Kestabilan dan Kesesuaian Set point Suhu Terhadap Sensor
Suhu Pada Alat
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui kinerja dari seluruh rangkaian,
dimana alat akan dimasukkan nilai set point dan sensor akan membaca suhunya
kemudian dibiarkan selama 1 jam untuk mengetahui apakah nilai set point akan selalu
sama dengan suhu yang dibaca sensor, serta untuk mengetahui kestabilan dari
rangkaian keseluruhan. Hasil pengujian dapat dilihat pada Lampiran 2 dan pada hasil
grafik dapat dilihat pada Gambar 4.10.
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
78
Suhu Inkubator SP = 36 o C
35
30
Suhu
25
1 3 5 7 9 11131517192123252729313335373941434547495153555759
Gambar 4.10. Grafik Suhu Inkubator Pada SP=36oC
Gambar 4.10 adalah grafik respon sistem kendali temperatur udara yang
dirancang yaitu nilai PV (nilai yang dibaca sensor) terhadap waktu. Garis lurus
menunjukkan nilai SP (set point) dari sistem. Dari grafik ini terlihat bahwa Pada
heater dapat dikontrol dengan baik oleh fuzzy logic dan suhu yang diinginkan hampir
stabil atau dengan sedikit osilasi pada set point suhu yang ditentukan dengan selisih
±0,3 oC. Sedangkan untuk respon dari sistem ini menunjukkan bahwa untuk
mencapai suhu yang diinginkan sedikit lama yaitu sekitar menit ke-15. Ini disebabkan
oleh kemampuan heater yang relatif kurang cepat panas dikarenakan watt yang
kurang besar. Tetapi untuk sistem dari kontrol suhu sudah berjalan dengan baik.
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
79
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Kesimpulan
Berdasarkan analisis data dan pembahasan yang dilakukan dalam
penelitian ini dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut :
1. Sensor suhu LM35 dapat bekerja baik pada rancang bangun sistem
monitoring dan pengendalian suhu pada inkubator bayi berbasis Fuzzy
Logic, hal ini dikarenakan sensor suhu yang dihubungkan ke
mikrokontroler mampu mengukur suhu dengan prosentase tingkat
kesalahannya sebesar 1,07% terhadap pembacaan termometer sebagai
pembanding atau kalibrator dan ketelitian sensor suhu yang mampu
membaca suhu 0-500C ± 0,0048V.
2. Fuzzy Logic dapat digunakan sebagai pengendali yang baik pada rancang
bangun sistem monitoring dan pengendalian suhu pada inkubator bayi
berbasis Fuzzy Logic. Hal ini dikarenakan heater dapat dikontrol dengan
baik dan suhu yang diinginkan hampir stabil pada set suhu yang
ditentukan dengan selisih ±0,3 oC.
5.2
Saran
Berikut ini adalah beberapa saran yang dapat dipertimbangkan untuk
penyempurnaan penelitian lebih lanjut :
1. Agar memanaskan dengan cepat dibutuhkan heater dengan watt besar.
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
80
2. Perlu ditambahkannya sensor suhu pada beberapa titik pada inkubator
untuk mengetahui pemerataan suhu di dalam inkubator dengan baik.
3. Perlu ditambahkannya sensor suhu yang juga dapat memonitoring suhu
pada bayi dan suhu pada ruang rawat bayi (pasien monitoring).
4. Perlu ditambahkan sistem monitoring dan kontrol lain seperti, kelembaban
dan oksigen.
5. Perlu ditambahkan sistem keamanan seperti tanda peringatan untuk tanda
kelebihan panas dan kekurangan panas.
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
81
DAFTAR PUSTAKA
Adrianto, Heri, 2008, Pemrograman Mikrokontroler AVR ATMEGA16, BI-Obses,
Penerbit Informatika, Bandung.
Alfiyanti, Dera, 2010, Pendekatan Baru Dalam Monitoring Bayi Baru Lahir Di
Neonatal Intensive Care Unit (NICU) Dengan Menggunakan Wearable
Sensor, Tesis Program Pasca Sarjana, Fakultas Ilmu Keperawatan,
Univeristas Indonesia, Jakarta.
Atmoko, Praju T., 2006, Sisstem Pendeteksi Gas Elpiji, Skripsi, Teknik Elektro,
Universitas Negeri Semarang, Semarang.
Fajarwati, Y.D., dan Nurdinkhaq, A.A., 2010,Analisa Kinerja Inkubator Bayi,
Laporan Praktek Kerja Lapangan di BPFK, Jurusan Fisika, Universitas
Airlangga,Surabaya.
Fauzi, Achmad Z., 2010, Pengenalan PolaRuangan Pada Mobile Robot
Menggunakan Metode Neural Network, Skripsi, Jurusan Teknik Elektro,
ITS, Surabaya.
Hannawati.A, Thiang, dan Resmana, 2001, PrototipeSistem Kendali Temperatur
Berbasis Fuzzy Logic Pada Sebuah Inkubator, Makalah Proyek,Jurusan
Teknik Elektro, Universitas Petra, Surabaya.
Masruroh, Luluk, 2006, Perancangan dan Pembuatan Otomatisasi Pada Alat
Pengeringan Sale Pisang Berbasis Mikrokontroler Renesas R8C/13,
Skripsi, Jurusan Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam
Negeri Malang, Malang.
Mordhoko, K.., Hariyanto, G., dan Rachman, F.N., 2010,Thermo Monitoring
Inkubator , Laporan Praktek Kerja Lapangan di RSIA Nur Ummi Numbi,
Jurusan Teknobiomedik, Universitas Airlangga, Surabaya.
Nugroho,Aji B., 2010, penentuan kualitas enamel gigi dari image sistem laser
speckle iamging (lsi) berbasis fuzzy histogram, skripsi, departemen
fisika.fakultas sains dan teknologi, universitas airlangga, surabaya.
Rakhmawan,Syahid.P., 2010, Penerapan Standar IEC-60601 Untuk Pengujian
Keselamatan Listrik Pada Infant Incubator, Laporan Kerja Praktek di
BPFK, Jurusan Teknik Fisika, ITS,Surabaya.
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
82
Riza, F.F., Setiawan, I., dan Sumardi, 2008, Perancangan Sistem Pengendali
Suhu Dan Memonitoring Kelembaban Berbasis ATmega8535 Pada Plant
Inkubator, Jurnal Penelitian, Jurusan Teknik Elektro, Universitas
Diponegoro, Semarang.
Sanjaya, Muhammad N., 2010, Rancang Bangun Inkubator Dilengkapi Indikator
Bayi Ngompol, Tugas Akhir, Program Studi DIII Otomatisasi Sistem
Instrumentasi, Universitas Airlangga, Surabaya.
Sasmito,Adityan I., 2010, Rancang Bangun Sistem Monitoring Pengendalian
Temperatur Dan Pengukuran Kelembaban pada Inkubator Bayi Berbasis
Mikrokontroller AT89S51,Tugas Akhir, Program Studi DIII
Instrumentasi Dan Elektronika, Universitas Diponegoro, Semarang.
Setyaningsih, Noor Y.D., 2010, Pembuatan Perangkat Lunak Monitoring
Temperatur Dan Kelembaban Pada Inkubator Bayi Menggunakan
Borland Delphi 7.0, Tugas Akhir, Program Studi DIII Instrumentasi Dan
Elektronika, Universitas Diponegoro, Semarang.
Suganda, Sumithra W., 2010, Rancang Bangun Kendali Spektrum Warna LED
RGB Sebagai Cahaya Background Mikroskop Kamera, Tugas Akhir,
Program Studi DIII Otomatisasi Sistem Instrumentasi, Universitas
Airlangga, Surabaya.
.
Suprapto, Tjahjono, A., dan Sunarno, E., 2009, Rancang Bangun Mesin Penetas
Telur Ayam Berbasis Mikrokontroller Dengan Fuzzy Logic Controller,
jurnal Penelitian,Teknik Elektro Industri, PENS ITS, Surabaya.
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
Lampiran 1
Hasil Alat Inkubator
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
Lampiran 2
Tabel Hasil Penelitian
Tabel 1. Nilai set point 36 derajat celcius
Menit Ke1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
Skripsi
Suhu LM35
26.7
27.5
28.5
29.4
30.2
31.1
31.8
32.3
33.2
33.8
34
34.3
34.6
35
35.3
35.6
36
36.1
35.9
35.8
35.7
35.8
35.9
36
36.1
36
35.9
36
35.9
36
36.1
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
Skripsi
36
35.9
35.9
36
35.9
36
36.1
35.9
35.8
35.7
35.7
35.8
35.9
36
36.1
35.9
35.8
35.7
35.9
36.1
36
36
36
35.8
35.7
35.8
35.9
35.9
36
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
Lampiran 3
Listing Program
/*****************************************************
This program was produced by the
CodeWizardAVR V1.25.5 Professional
Automatic Program Generator
© Copyright 1998-2007 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l.
http://www.hpinfotech.com
Project :
Version :
Date : 31/05/2012
Author : Fadil
Company : UNAIR
Comments:
Chip type
: ATmega16
Program type
: Application
Clock frequency : 4,000000 MHz
Memory model
: Small
External SRAM size : 0
Data Stack size : 256
*****************************************************/
#include <mega16.h>
// Alphanumeric LCD Module functions
#asm
.equ __lcd_port=0x18 ;PORTB
#endasm
#include <lcd.h>
#include <stdio.h>
#include <delay.h>
#include <math.h>
#define heater OCR1B
#define kipas OCR1A
#define sw_ok PINC.4
#define sw_cancel PINC.5
#define sw_down PINC.6
#define sw_up PINC.7
#define ADC_VREF_TYPE 0x00
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
int pwmheater,n,k,l,sp,pv,error,d_error,error1;
unsigned int vin,suhu,temp,display;
char pul,sat,kom;
char lcd_buffer[33];
double er[9],de[9],crispheater,c;
double cros,mati,agakhangat,hangat,panas,sangatpanas;
// Read the AD conversion result
unsigned int read_adc(unsigned char adc_input)
{
ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff);
// Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage
delay_us(10);
// Start the AD conversion
ADCSRA|=0x40;
// Wait for the AD conversion to complete
while ((ADCSRA & 0x10)==0);
ADCSRA|=0x10;
return ADCW;
}
void seting_awal()
{
set:
sp=sp;
if(sw_up==0)//jika menekan tombol up
{
if(sp>=60)
{sp=20;}//sp antara 20-60
else
{sp=sp+1;}//maka sp akan bertambah 1
}
if(sw_down==0)//jika menekan tombol down
{
if(sp<=20)
{sp=60;}//sp diantara 20-60
else
{sp=sp-1;}//maka sp akan berkurang 1
}
lcd_clear();//menghapus LCD
lcd_gotoxy(0,0);// menempatkan tulisan pada kolom 0 baris 0
lcd_putsf("****************");//menampilkan string
lcd_gotoxy(0,1); // menempatkan tulisan pada kolom 0 baris 1
sprintf(lcd_buffer,"Nilai sp=%i",sp);//menampilkan nilai sp
lcd_puts(lcd_buffer);//library tampilan LCD
delay_ms(100);//delay
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
if(sw_ok==0)//jika tombol ok ditekan
{
delay_ms(150);//delay
goto oke;//maka akan masuk ke tampilan selanjutnya 'oke'
}
else goto set;
//====================================
oke:
lcd_clear();//menghapus LCD
delay_ms(10);//delay
sp=sp;//maka sp akan ter set
}
void call_fuzzy()
{
sp=sp;
vin=read_adc(0);//pembacaan adc
suhu=vin/19.8;//kalibrasi nilai suhu
display=vin/1.98;//suhu untuk masuk rumus
pul=(display/100)%10;//display untuk tampilan saja
sat=(display/10)%10;
kom=display%10;
//==rumus===
pv=suhu;
error=sp-pv;//rumus error
d_error=error-error1;//rumus delta error
error1=error;
sprintf(lcd_buffer,"sp=%d",sp);//menampilkan nilai sp
lcd_gotoxy(0,0);//menempatkan tulisan pada kolom 0 baris 0
lcd_puts(lcd_buffer);//library untuk LCD
sprintf(lcd_buffer,"suhu=%d%d,%d'C",pul,sat,kom);//menampilkan suhu
lcd_gotoxy(0,1);//menempatkan tulisan pada kolom 0 baris 1
lcd_puts(lcd_buffer);//library untuk LCD
delay_ms(100);//library delay
//==================persamaan error==================
for(n=0;n<=4;n++)//pengulangan for
{er[n]=(-1.00);}
if(error<(-6))//jika nilai error<-6
er[0]=1.00;//maka error=1
if(error>6)//jika nilai error>6
er[4]=1.00;//maka error=1
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
c=(-3)/3;
for(n=0;n<=3;n++)
{ if(er[n]<0.00||er[n]>1.00)//mencari nilai diantara 0 dan 1
er[n]=((-error)/(3))+c;//untuk nilai bawah kurva
c=c+1.00;}
c=6/3;
for(n=1;n<=4;n++)
{if(er[n]<0.00||er[n]>1.00)//mencari nilai diantara 0 dan 1
er[n]=(error/(3))+c;//untuk nilai atas kurva
c=c-1.00;}
//===================persamaan delta error======================
for(n=0;n<=4;n++)//pengulangan for
{de[n]=(-1.00);}
if(d_error<(-6))//jika nilai delta error<-6
de[0]=1.00;//maka delta error=1
if(d_error>6)//jika nilai delta error>6
de[4]=1.00;//maka nilai delta error=1
c=(-1.00);
for(n=0;n<=3;n++)
{ if(de[n]<0.00||de[n]>1.00)//mencari nilai diantara 0 dan 1
de[n]=((-d_error)/(3))+c;//untuk nilai bawah
c=c+1.00;}
c=2.00;
for(n=1;n<=4;n++)
{if(de[n]<0.00||de[n]>1.00)//mencari nilai diantara 0 dan 1
de[n]=(d_error/(3))+c;//untuk nilai atas
c=c-1.00;}
//=============================rule
heater==================================
cros=0;
mati=0;
agakhangat=0;
hangat=0;
panas=0;
sangatpanas=0;
for(k=0;k<=4;k++)
{for(l=0;l<=4;l++)
{if((er[k]>=0.00 && er[k]<=1.00)&&(de[l]>=0.00 && de[l]<=1.00)){
//pilih minimum untuk metode min-max
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
if(er[k]<de[l])//memilih nilai paling kecil
{cros=er[k];}//jika ada nilai atas dan bawah pada kurva
else //nilai itu yang menjadi cros
{cros=de[l];}
//pilih maksimum
//k atau l=0 (NB)
//k atau l=1 (NS)
//k atau l=2 (z)
//k atau l=3 (PS)
//k atau l=4 (PB)
if(k==0)
{
if(l==0||l==1)
if(mati<cros)
mati=cros;
if(l==2)
if(mati<cros)
mati=cros;
if(l==3)
if(mati<cros)
mati=cros;
if(l==4)
if(agakhangat<cros)
agakhangat=cros;}
if(k==1)
{
if(l==0||l==1)
if(mati<cros)
mati=cros;
if(l==2)
if(mati<cros)
mati=cros;
if(l==3)
if(agakhangat<cros)
agakhangat=cros;
if(l==4)
if(hangat<cros)
hangat=cros; }
if(k==2)
{
if(l==0||l==1)
if(mati<cros)
mati=cros;
if(l==2)
if(agakhangat<cros)
agakhangat=cros;
if(l==3)
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
if(hangat<cros)
hangat=cros;
if(l==4)
if(panas<cros)
panas=cros;}
if(k==3)
{
if(l==0)
if(mati<cros)
mati=cros;
if(l==1)
if(agakhangat<cros)
agakhangat=cros;
if(l==2)
if(hangat<cros)
hangat=cros;
if(l==3)
if(panas<cros)
panas=cros;
if(l==4)
if(sangatpanas<cros)
sangatpanas=cros;}
if(k==4)
{
if(l==0)
if(agakhangat<cros)
agakhangat=cros;
if(l==1)
if(hangat<cros)
hangat=cros;
if(l==2)
if(panas<cros)
panas=cros;
if(l==3||l==4)
if(sangatpanas<cros)
sangatpanas=cros;
} }} }
//rumus menghitung nilai keluaran untuk PWM
crispheater=mati*0+agakhangat*0+hangat*250+panas*250+sangatpanas*250;
pwmheater=crispheater/(mati+agakhangat+hangat+panas+sangatpanas);
heater=(pwmheater);
//========kipas=========
if (suhu>sp) {//jika suhu>sp
PORTD.0=0;}//maka kipas mati
else {
PORTD.0=1;};//selain itu kipas nyala
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
}
void tampilan_awal()
{
lcd_gotoxy(0,0); // Menempatkan tulisan pada kolom 0 baris 0
lcd_putsf(" LapanTech");//menampilkan string
delay_ms(500);//memanggil delay dari library
lcd_gotoxy(6,1);//menempatkan tulisan pada kolom 6 baris 1
lcd_putsf("Present");//menampilkan string
delay_ms(1000);//memanggil delay dari library
lcd_clear();//menghapus tampilan LCD
lcd_gotoxy(0,0);
//menempatkan tulisan pada kolom 0 baris 0
lcd_putsf("Fadillah NR");//menampilkan string
delay_ms(500);//memanggil delay dari library
lcd_gotoxy(0,1);//menempatkan tulisan pada kolom 0 baris 1
lcd_putsf("Fuzzy Inkubator");//menampilkan string
delay_ms(1000);//memanggil delay
lcd_clear();//menghapus LCD
}
// Declare your global variables here
void main(void)
{
// Declare your local variables here
// Input/Output Ports initialization
// Port A initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In
Func0=In
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T
PORTA=0x00;
DDRA=0x00;
// Port B initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In
Func0=In
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T
PORTB=0x00;
DDRB=0x00;
// Port C initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In
Func0=In
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
PORTC=0xff;
DDRC=0x00;
// Port D initialization
// Func7=In Func6=In Func5=Out Func4=Out Func3=In Func2=In Func1=In
Func0=In
// State7=T State6=T State5=0 State4=0 State3=T State2=T State1=T State0=T
PORTD=0x00;
DDRD=0xff;
// Timer/Counter 0 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: Timer 0 Stopped
// Mode: Normal top=FFh
// OC0 output: Disconnected
TCCR0=0x00;
TCNT0=0x00;
OCR0=0x00;
// Timer/Counter 1 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: 3,906 kHz
// Mode: Fast PWM top=00FFh
// OC1A output: Non-Inv.
// OC1B output: Non-Inv.
// Noise Canceler: Off
// Input Capture on Falling Edge
// Timer 1 Overflow Interrupt: Off
// Input Capture Interrupt: Off
// Compare A Match Interrupt: Off
// Compare B Match Interrupt: Off
TCCR1A=0xAf;
TCCR1B=0x0A;
TCNT1H=0x00;
TCNT1L=0x00;
ICR1H=0x00;
ICR1L=0x00;
OCR1AH=0x00;
OCR1AL=0x00;
OCR1BH=0x00;
OCR1BL=0x00;
// Timer/Counter 2 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: Timer 2 Stopped
// Mode: Normal top=FFh
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman
ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga
// OC2 output: Disconnected
ASSR=0x00;
TCCR2=0x00;
TCNT2=0x00;
OCR2=0x00;
// External Interrupt(s) initialization
// INT0: Off
// INT1: Off
// INT2: Off
MCUCR=0x00;
MCUCSR=0x00;
// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization
TIMSK=0x00;
// Analog Comparator initialization
// Analog Comparator: Off
// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off
ACSR=0x80;
SFIOR=0x00;
// ADC initialization
// ADC Clock frequency: 1000,000 kHz
// ADC Voltage Reference: AREF pin
// ADC Auto Trigger Source: None
ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff;
ADCSRA=0x82;
// LCD module initialization
lcd_init(16);//library LCD
lcd_clear();//menghapus lcd
tampilan_awal();//memanggil tampilan awal
sp=60;
seting_awal();//memanggil setting awal
while (1)
{
if (sw_cancel==0)//jika tombol cancel ditekan
{ seting_awal();//akan kembali ke setting awal sp
};
call_fuzzy();//memanggil fuzzy
}}
Skripsi
Rancang Bangun Sistem Monitoring dan
Pengendalian Suhu Pada Inkubator Bayi Berbasis Fuzzy Logic
Fadillah Nufinda Rachman