Dental Suction M. R. Adam(20163010019) Baru.docx

PROPOSAL TUGAS AKHIR

DENTAL SUCTION DIGITAL BERBASIS ATMEGA328

Oleh: MUHAMMAD REFQIE ADAM 20163010019

PROGRAM STUDI D3 TEKNIK ELEKTROMEDIK PROGRAM VOKASI UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA 2018

PROPOSAL TUGAS AKHIR

DENTAL SUCTION DIGITAL BERBASIS ATMEGA328 Dipersiapkan dan disusun oleh

Muhammad Refqie Adam 20163010019 Telah Dipertahankan di Depan Dewan Penguji Pada tanggal : Menyetujui

Dosen Pembimbing I

Dosen Pembimbing II

Nur Hudha Wijaya, S.T., M.Eng. NIK. 19820124 201210 183 009

Aidatul Fitriyah., S.ST. NIP.199910421 201404 2001

Mengetahui,

Ketua Program Studi Teknik Elektromedik

Meilia Safitri, S.T., M.Eng. NIK. 19900512201604183015

ii

Tugas Akhir ini Diterima Sebagai Salah Satu Persyaratan untuk Memperoleh Gelar Ahli Madya (A.Md) Tanggal:

Susunan Dewan Penguji

Nama Penguji

Tanda Tangan

Ketua Penguji

:

...............................................

.......................................

1. Penguji Utama

:

...............................................

.......................................

2. Sekretaris Penguji:

...............................................

.......................................

Yogyakarta, PROGRAM VOKASI UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA DIREKTUR

Dr. Bambang Jatmiko, S.E, M.Si. NIK. 19650106201210143097

iii

PERNYATAAN

Penulis menyatakan bahwa dalam Tugas Akhir ini tidak terdapat karya yang perna diajukan untuk memperoleh derajat Profesi Ahli Madya atau gelar kesarjanaan pada suatu perguruan tinggi dan sepanjang pengetahuan penulis juga tidak terdapat pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini serta disebutkan dalam daftar pustaka.

Yogyakarta,18 Oktober 2018 Yang menyatakan,

Muhammad Refqie Adam

iv

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Karya Tulis Ilmiah (KTI) dengan judul “Dental Suction Digital berbasis ATMega328” Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat dalam memperoleh gelar Ahli Madya pada Program Studi D3 Teknik Elektromedik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta. Dalam melakukan penelitian dan penyusunan laporan KTI ini penulis telah mendapatkan banyak dukungan dan bantuan dari berbagai pihak. Penulis mengucapkan terima kasih yang tak terhingga kepada: 1. Kepada Allah SWT, Yang Maha Esa dan tuhan seluruh alam semesta. 2. Kepada kedua orang tua dan keluarga besar yang seluruh memberikan do’a, dukungan, semangat dan motivasi. 3. Dr. Bambang Jatmiko, S.E.,M.SI. selaku Direktur Universitas Muhammadiyah Yogyakarta dan Meilia Safitri S.T.,M.Eng., selaku Ketua Program Studi Teknik

Elektromedik

Universitas

Muhammadiyah

Yogyakarta

yang

memberikan izin kepada penulis untuk belajar. 4. Nur Hudha Wijaya, S.T.,M.Eng., selaku dosen pembimbing satu, dan Aidatul Fitriyah S.ST., selaku dosen pembimbing kedua, yang telah dengan penuh kesabaran dan ketulusan memberikan ilmu dan bimbingan terbaik kepada penulis. 5. Para Dosen Program Studi Teknik Elektromedik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta yang telah memberikan bekal ilmu kepada penulis. 6. Para Karyawan/wati Program Studi Teknik Elektromedik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta yang telah membantu penulis dalam proses belajar. 7. Teman terdekat yang selalu menemani dan membantu dalam pembuatan tugas akhir ini serta memberikan cerita begitu berharga.

v

8. Teman-teman satu bimbingan yang selalu kompak saat pembuatan tugas akhir ini,

serta

seluruh

teman

teman

Teknik

Elektromedik

Universitas

Muhammadiyah Yogyakarta yang telah memberikan cerita berharga dan kenangan yang tak terlupakan. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, untuk itu semuajenis saran, kritik dan masukan yang bersifat membangun sangat penulis harapkan. Akhir kata, semoga tulisan ini dapat memberikan manfaat dan memberikan wawasan tambahan bagi para pembaca dan khususnya bagi penulis sendiri.

Yogyakarta,

M. Refqie Adam 20163010019

vi

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN .......................................................................................... ii PERNYATAAN .......................................................................................................... iv KATA PENGANTAR .................................................................................................. v DAFTAR ISI ............................................................................................................... vii DAFTAR GAMBAR ................................................................................................... ix DAFTAR TABEL ......................................................................................................... x ABSTRAK .................................................................................................................... 1 BAB I ............................................................................................................................ 2 PENDAHULUAN ........................................................................................................ 2 1.1

Latar Belakang ............................................................................................... 2

1.2

Rumusan masalah ........................................................................................... 3

1.3

Batasan masalah ............................................................................................. 3

1.4

Tujuan............................................................................................................. 3

BAB II ........................................................................................................................... 5 TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................................... 5 2.1

Penelitian Terdahulu ...................................................................................... 5

2.2

Dasar Teori ..................................................................................................... 6

2.1.1

Tekanan ................................................................................................... 6

2.1.2

Dental Suction / Saliva Ejector ............................................................... 7

2.1.3

Motor....................................................................................................... 8

2.1.4

Arduino Uno ATMega 328 ..................................................................... 9

2.1.5

Liquid Crystal Display (LCD) .............................................................. 14

2.1.6

Sensor Tekanan MPX5700AP .............................................................. 16

2.1.7

Sensor Ultrasound HC-SR04 ................................................................ 17

2.1.8

Relay ..................................................................................................... 19

vii

BAB III ....................................................................................................................... 20 METODOLOGI PENELITIAN .................................................................................. 20 3.1

Diagram Blok Sistem ................................................................................... 20

3.2

Diagram Alir Sistem..................................................................................... 21

3.3

Diagram Mekanis Sistem ............................................................................. 22

3.4

Alat & Bahan ................................................................................................ 22

3.4.1

Alat ........................................................................................................ 22

3.4.2

Bahan .................................................................................................... 22

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................. 23

viii

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Stator ......................................................................................................... 9 Gambar 2.2 Rotor .......................................................................................................... 9 Gambar 2.3 Konfigurasi tiap pin pada board Arduino Uno ........................................ 10 Gambar 2.4 Skematik diagram Arduino Uno ............................................................. 14 Gambar 2.5 LCD ......................................................................................................... 15 Gambar 2.6 Sensor MPX5700AP ............................................................................... 16 Gambar 2.7 Kurva perbandingan tegangan dan tekanan vakum ................................ 17 Gambar 2.8 Sensor Ultrasound ................................................................................... 17 Gambar 2.9 Diagram Waktu HC-SR04 ...................................................................... 19 Gambar 2.10 Bentuk dan Simbol Relay...................................................................... 19 Gambar 3.1 Blok diagram ........................................................................................... 20 Gambar 3.2 Diagram Alir ........................................................................................... 21 Gambar 3.3 Diagram Mekanik alat ............................................................................. 22

ix

DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Konversi Tekanan ......................................................................................... 7 Tabel 2.2 Tekanan yang dianjurkan pada area mulut ................................................... 8 Tabel 2.3 Deskripsi Arduino Uno ............................................................................... 10

x

ABSTRAK Tujuan pembuatan tugas akhir ini adalah untuk merancang dan membuat Dental Suction Portable Digital, agar dapat melakukan proses penghisapan cairan yang tidak diperlukan pada saat proses perawatan dan oprasi pada bagian mulut .Metode yang digunakan pada project ini adalah rancang bangun teknologi dengan tahapan sebagai berikut ;(1) perancangan sistem meliputi sistem minimum mikrokontroler ATMega328 sebagai kendali utama. Masukan berupa atau input berupa sensor MPX5700AP, power supply dan keluaran atau output berupa motor vaccum dan LCD. (2) Identifikasi kebutuhan alat meliputi ATMega328, motor vaccum,

sensor MPX5700AP, Power Supply, LCD. (3) Perancangan perangkat

keras meliputi sistem minimum mikrokontroler, penampil LCD, power supply, driver motor vaccum.

(4) pembuatan sistem mekanis.(5) Pengujian. Tahap pengujian

keseluruhan rangkaian Dental Suction Portable Digital ini dilakukan dengan cara pengecekan jalur-jalur pada papan PCB ( Printed Circuit Board), pengujian driver dan motor vacuum,serta pengukuran pembacaan sensor .

1

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dalam rangka meningkatkan kesejahteraan kesehatan masyarakat dan meningkat kan mutu pelayanan kesehatan yang merupakan dasar dalam pembangunan Nasional, salah satu programnya adalah dalam bidang Kesehatan maka untuk membantu dalam meningkatkan kesejahteraan Masyarakat dalam bidang kesehatan perlu adanya Alat-alat Medis dimana kita ketahui perkembangan alat-alat medis di zaman sekarang ini semakin hari semakin maju (modern), akan sangat membantu dan Memberikan kemudahan bagi para tenaga medis, maupun operator (user) [1]. Suction pump adalah alat medis yang berfungsi sebagai penunjang untuk menghisap dan membuang cairan yang tidak diperlukan saat proses oprasi pembedahan pada tubuh pasien [2]. Untuk bagian dental memiliki Suction pump tersendiri yaitu dental suction yang dimana alat ini memiliki tekanan negatif lebih kecil dari suction pump pada umumnya [3]. Dikarenakan khusus untuk melakukan penyedotan cairan yang tidak dibutuhkan pada area mulut . Alat suction pump biasa memiliki tekanan melebihi dari batas maksimal proses perawatan di area mulut [4] . dengan besar tekanan maksimal dari compressor dapat mencapai 7 atm [5]. Jadi digunakan motor dengan tekanan negative 7.5 atm, pengaturan tekanan dilakukan dengan menggunakan valve regulator dari tekanan maksimal 1.5 MPa sampai 7.5Mpa [6]. Alat suction biasanya menggunakan pembacaan analog sehingga kesalahan pembacaan jarum penunjuk tekanan mungkin saja terjadi [7]. Berdasarkan dengan permasalahan diatas maka penulis ingin merancang “Dental Suction Digital Berbasis ATMega328” dan untuk memudahkan user maka tampilan tekanan pada dental suction di buat menjadi digital untuk memastikan daya hisap yang dihasilkan oleh alat dental suction.

2

1.2 Rumusan masalah Berdasarkan masalah diatas maka dapat dirumuskan sebagai berikut: 1.2.1

Tekanan berlebih pada Suction pump biasa untuk proses perawatan di area mulut yang bisa berakibat kerusakan jaringan lunak pada saat melakukan perawatan gigi.

1.2.2

Suction pump masih menggunakan pembacaan manometer yang menyulitkan user untuk pembacaan tekanan.

1.2.3

Suction pump biasa masih menggunakan footswitch sedangkan pada kedokteran gigi yang menggunakan footswitch hanyalah dental chair.

1.3 Batasan masalah 1.3.1

Menggunakan sensor MPX5700AP sebagai sensor tekanan.

1.3.2

Menggunakan sensor ultrasound HC-SR04 sebagai saklar dari alat maksimal 4 meter .

1.3.3

Menggunakan motor vacuum negative pressure dengan tekanan maksimal 0,075MPa sebagai sumber tekanan

1.4 Tujuan 1.4.1 Tujuan Umum Membuat alat Dental suction dengan tekanan negative yang sesuai serta pembacaan tekanan secara digital yang akan ditampilkan pada LCD dan saklar gerak. 1.4.2 Tujuan Khusus a. Membuat rangkaian minimum sistem. b. Membuat rangkaian sensor. c. Membuat program ADC dengan menggunakan ardiuno. d. Membuat program display LCD. e. Melakukan uji fungsi alat

3

1.5 Manfaat a. Manfaat Teoritis Meningkatkan wawasan dan ilmu pengetahuan dibidang alat-alat kesehatan, terutama pengaplikasian, penyempurnaan dan mendesain alat. b. Manfaat Praktis. Dengan adanya rancang bangun Dental suction Sebagai Alat penyedot cairan yang tidak dibutuhkan pada area mulut yang diharapkan dapat mempermudah dokter gigi dalam melakukan pekerjaannya serta dapat melakukan pembacaan nilai dari tekanan dengan akurat dan efisien.

4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Penelitian Terdahulu Pada penelitian yang dilakukan Viralia Maulina Puspasari program studi Diploma III Elektromedik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta pada tahun 2018 dengan judul “Modifikasi Suction Pump dengan Safety cairan” untuk melakukan penyedotan cairan yang tidak dibutuhkan dari tubuh. Pada penelitian ini masih digunakannya tombol sebagai saklar untuk ON/OFF [8]. Penelitian yang dilakukan oleh Donald R. Spotz yang berjudul Portable Suction Pump System pada tahun 1971, membahas tentang pembuatan suction secara portabel. Penulis berpendapat bahwa suction haruslah memiliki sistem yang portabel dan dapat mendukung beberapa kombinasi antara penyedotan dan aliran udara.

Kekurangan pada alat ini adalah suction masih menggunakan

manometer sebagai penampil yang membuat user kesulitan dalam pembacaannya, serta tekanan tidak di khususkan untuk proses perawatan bagian mulut [9]. Penelitian yang dilakukan oleh Ivo Ramella dan Ignaz Henzen yang berjudul Portable Suction Pump Unit pada tahun 2018, membahas tentang pembuatan Suction Pump dengan ukuran yang tidak telalu besar sehingga lebih mobile. Kekurangan pada alat ini adalah ukuran dari liquid holder terlalu kecil serta tidak adanya safety pada tutup agar cairan tidak masuk ke motor serta tidak adanya

filter

sebagai

pengaman

motor

saat

proses

penyedotan

yang

memungkinkan cairan masuk ke motor yang mengakibatkan kerusakan pada motor [10]. Pada penelitian yang dilakukan oleh Richard Eustis Fulton yang berjudul Dental Device And Suction Device pada tahun 2018. Membahas tentang alat Dental Suction Device untuk penyedotan cairan pada saat perawatan bagian mulut dengan tekanan rendah. Kekurangan pada alat ini adalah hanya menggunakan dua pemilihan tekanan yaitu high & low dan tidak adanya pengukur tekanan. Sehingga user tidak mengetahui besar tekanan yang digunakan [11].

5

Pada penelitian yang dilakukan oleh Alan N. Bennett yang berjudul Potrable Medical Suction Device pada tahun 1990 alat Suction Pump di desain dengan ukuran yang kecil sehingga lebih mobile untuk penggunaan. Kekurangan alat ini adalah tidak ada pegukuran tekanan serta pengaturan untuk menyedot cairan menggunakan tiga tombol yaitu high, medium, dan low. Sehingga user tidak dapat menentukan tekanan yang diperlukan jika berada di luar range ke-tiga skala tersebut [12]. Penelitian yang dilakukan oleh Wongwit Sanavongse dan Tanathawat Sutdaen yang berjudul Development of Simple Low Pressure Suction Machine pada tahun 2012 ini membahas tentang penggunaan suction dengan tekanan yang rendah. Penelitian ini dilakukan karena penulis menganggap apabila suction menggunakan tekanan yang tinggi akan membuat jaringan lunak yang ada pada bagian yang akan dilakukan suction akan ikut terambil. Penulis menggunakan Solid State Relay (SSR) dengan software dan hardware yang dapat diandalkan saat ini. Kekurangan pada alat ini adalah suction masih menggunakan manometer sebagai penampil yang membuat user kesulitan dalam pembacaannya [3]. Berdasarkan penelitian tersebut diatas penulis akan mengembangkan alat dental suction digital guna memudahkan dokter dan perawat. 2.2 Dasar Teori 2.1.1 Tekanan Tekanan adalah sebuah istilah fisika yang digunakan untuk menyatakan besarnya gaya per satuan luas. Tekanan biasanya digunakan untuk mengukur kekuatan dari suatu zat yang berupa cairan atau gas. Untuk zat padat jarang digunakan istilah tekanan karena zat pada bentuk dan volumenya tidak berubahubah. Tekanan juga sering dihubungkan dengan volume dan suhu. Semakin tinggi tekanan di suatu tempat yang volumenya sama, maka suhu pada tempat tersebut juga akan semakin tinggi. Satuan Internasional (SI) untuk tekanan adalah Pascal (Pa), pascal ini sama dengan newton per meter persegi (N/m2) [13]. Tekanan udara adalah tekanan yang menggerakkan massa udara dalam setiap satuan luas tertentu. Alat ukur yang digunakan untuk mengukur tekanan

6

udara disebut barometer. Satuan dari tekanan udara adalah milibar (mb). Besarnya tekanan udara akan berbanding terbalik dengan ketinggian suatu tempat, semakin tinggi tempat tersebut, maka semakin rendah tekanan udaranya, demikian pula sebaliknya [14]. Tabel 2.1 Konversi Tekanan [15]. Pa

Bar

Kgf/cm2

Atm

mmHg (Torr)

1

1 x 10-5

1,019 72 x 10-5

9,869 23 x 10-6

7,500 62 x 10-3

1 x 105

1

1,019 72

9,869 23 x 10-4

7,500 62 x 102

9,806 65 x 104

9,806 65 x 10-1

1

9,678 41 x 10-1

7,355 59 x 102

1,013 25 x 105

1,013 25

1,033 23

1

7,600 00 x 102

9,806 65 1,333 22 x 102

9,806 63 x 10-5 1,333 22 x 10-3

1,000 0 x 10-4 1,359 51 x 10-3

9,678 41 x 10-5 1,315 79 x 10-3

7,355 59 x 10-2 1

2.1.2 Dental Suction / Saliva Ejector Dental suction adalah suatu alat yang yang dipergunakan untuk menghisap cairan yang tidak dibutuhkan pada proses perawatan pada bagian mulut alat ini sangat dibutuhkan untuk melakukan perawatan pada pasien yang menderita Hiper salivasi ( produksi air liur berlebih) [16]. Alat ini menggunakan penggerak berupa motor penggerak sistem hisap dan tabung vakum sebagai tempat medium yang dihisap nantinya, dua buah lubang pada tutup tabung ini masing-masing berfungsi sebagai hisap dan buang, pada selang hisap di ujungnya terdapat Saliva ejector sebagai pencegahan jaringan mulut pasien ikut tersedot saat proses vakum dan selang buang dihubungkan dengan sistem hisap dari motor, sistem penghisap ini ada dua macam yaitu menggunakan kipas dan piston [16]. Kekuatan daya hisap dikontrol dengan menggunakan regulator, biasanya diatur saat suction dipakai untuk kondisi hisapan yang berbeda-beda, ketika cairan terlalu kental maka regulator diatur dengan kemampuan hisap yang lebih besar sedang untuk kondisi cairan yang lebih encer maka sebaliknya.

7

Tabel 2.2 Tekanan yang dianjurkan pada area mulut [6].

Botol vakum, fungsi dari botol vakum adalah untuk memberikan kevakuman udara pada saat digunakan. Selain itu asesoris lain yang digunakan adalah selang untuk vakum yang besarnya disesuaikan dengan lubang chamber dan panjangnya disesuaikan antara jarak penghisap dan botol [17]. Dental suction di gunakan pada proses perawatan gigi untuk menyedot cairan yang mengganggu saat proses perawatan gigi berlangsung. 2.1.3 Motor Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Begitu juga dengan sebaliknya yaitu alat untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik yang biasanya disebut dengan generator atau dinamo. Motor listrik dapat kita temukan di peralatan rumah tangga seperti: kipas angin, mesin cuci, pompa air, mixer dan penyedot debu. Adapun motor listrik yang digunakan untuk kerja (industri) atau yang digunakan dilapangan seperti: bor listrik, gerinda, blower, penggerak kompresor, pengangkat bahan dan lain sebagainya. Motor Ac adalah sebuah motor lisatrik yang digerakkan oleh alternating current atau arus bolak balik (AC). Umumnya motor AC terdiri dari dua komponen utama yaitu stator dan rotor. a. Stator Stator

merupakan

bagian

dari

motor

yang

tidak

bergerak

(stasioner/statis). Stator berupa kumparan yang dialiri dengan arus bolakbalik untuk menghasilkan medan magnet yang berputar. Stator ini terbentuk atas lapisan plat-plat tipis dengan sejumlah pole yang tersusun melingkar, seperti jari-jari pada roda. Seutas kawat tembaga dililitkan sebanyak sekian lilitan/putaran di tiap-tiap pole. Berikut adalah bentuk fisik dari strator:

8

Gambar 2.1 Stator[18]

b. Rotor Rotor merupakan bagian dari motor listrik yang mengalami perputaran. Perputaran rotor disebabkan karena adanya medan magnet dan lilitan kawat pada rotor. Sedangkan torsi dari perputaran rotor di tentukan oleh banyaknya lilitan kawat dan juga diameternya. Pada rotor terdapat kutubkutub magnet dengan lilitan-lilitan kawatnya dialiri oleh arus searah. Berikut adalah bentuk dari rotor:

Gambar 2.2 Rotor[18]

Salah satu kelemahan dari jenis motor AC adalah arus tinggi yang harus mengalir melalui kontak berputar. Memicu pemanasan pada kontak-kontak dan dapat menghabiskan energi juga memperpendek masa pakai motor [18]. 2.1.4 Arduino Uno ATMega 328 Arduino Uno adalah board berbasis mikrokontroler pada ATMega328. Board ini memiliki 14 digital input / output pin (dimana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack listrik tombol reset. Pin-pin ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler, hanya terhubung ke computer dengan kabel USB atau sumber tegangan bisa didapat dari adaptor AC-DC atau baterai untuk menggunakannya .

9

Konfigurasi tiap pin pada board Arduino Uno ditunjukan pada gambar 2.3 Berikut :

Gambar 2. 3 Konfigurasi tiap pin pada board Arduino Uno

Berikut deskripsi Arduio Uno dapat dilihat pada table di bawah ini. Tabel 2. 3 Deskripsi Arduino Uno

Pada Gambar 2.3 terlihat konfigurasi pin pada board Arduino Uno. Pin-pin tersebut terdiri dari: a. Pin 0 – pin 13 Pin ini dapat digunakan sebagai pin input dan output digital. Artinya pin-pin ini hanya dapat digunakan untuk keluar data

10

digital. Bila pin – pin ini diatur sebagai pin output, maka pin – pin hanya dapat mengeluar tegangan 0V untuk kondisi OFF dan mengeluarkan tegangan 5V untuk kondisi ON. Dalam penulisan program sketch, 0V dinyatakan dengan kondisi LOW dan 5V dinyatakan dengan kondisi HIGH. Jika pin-pin digital ini diatur sebagai pin input , maka pin-pin ini hanya dapat menerima data digital. Bila pin diberi tegangan 0V, maka pin mendapat logika rendah (LOW) dan jika pin mendapat tegangan 5V, maka pin mendapat logika tinggi (HIGH). b. Pin A0 – pin A5 Pin A0 – pin A5 adalah pin analog, artinya pin ini dapat menerima dan mengeluarkan data data analog. Pin A0 – pin A5 terhubung ke ADC (analog to digital converter). Board Arduino Uno menggunakan mikrokontroller ATMega 328 yang mempunyai 2 macam konfigurasi ADC yaitu ADC 8 bit dan ADC 12 bit. Pin analog ini dapat mengolah tegangan analog dari tegangan 0 V hingga 5 V. Selain dapat digunakan untuk data analog, pin ini juga dapat difungsikan sebagai pin input /output digital. c. Terminal USB Terminal USB digunakan untuk menghubungkan board arduino

dengan

computer,

terminal

ini

digunakan

untuk

memprogram mikrokontroller dan juga dapat digunakan untuk komunikasi mikrokontroller dengan computer (serial komunikasi). d. Terminal Catudaya eksternal Board arduino selain dapat menggunakan catudaya dari USB computer, juga dapat diberi catudaya eksternal melalui termina catudaya ini. Pada board arduino telah dilengkapi dengan regulator tegangan 5V, sehingga board arduino ini dapat diberikan tegangan eksternal berkisar dari 5 V hingga 12 VDC. Pin-pin dayanya adalah sebagai berikut:

11

1. VIN. Tegangan input ke Arduino board ketika board sedang menggunakan sumber supply eksternal (seperti 5 Volt dari koneksi USB atau sumber tenaga lainnya yang diatur). Kita dapat menyuplai tegangan melalui pin ini, atau jika penyuplaian tegangan melalui power jack, aksesnya melalui pin ini. 2. 5V. Pin output ini merupakan tegangan 5 volt yang diatur dari regulator pada board. Board dapat disuplai dengan salah satu suplai dari DC power jack (7-12V), USB connector (5V), atau pin VIN dari board (7-12). Penyuplaian tegangan melalui pin 5V atau 3,3V membypass regulator, dan dapat membahayakan board. Hal itu tidak dianjurkan. 3. 3V3. Sebuah suplai 3,3 volt dihasilkan oleh regulator pada board. Arus maksimum yang dapat dilalui adalah 50 mA. 4. GND. Pin ground. 5. Pin Aref ; pin ini untuk memberikan tegangan referensi eksternal pada ADC. 6. Pin reset; pin ini untuk reset mikrokontroller. 7. Tombol reset Tombol reset digunakan untuk mereset mikrokontroller. 8. Terminal Header ISP Terminal boatloader

Header

ISP

digunakan

mikrokontroller.

untuk

Supaya

pemograman mikrokontroler

ATMega328 dapat bekerja pada board arduino, maka ATMega 328 harus diisi dengan program boatloader berlebih dahulu. Pada saat kita membeli board arduino, board telahdilengkapi dengan

sebuah

IC

ATMega

328

yang

telah

diisi

denganprogram boatloader, tetapi jika kita hendak mengganti IC ATMega 328 dengan yang baru, maka IC tersebut terlebih dahulu harus diisi dengan program boatloader dengan

12

menggunakan terminal header ISP yangdihubungkan ke downloader lain. 9. Input dan Output Setiap 14 pin digital pada Arduino Uno dapat digunakan sebagai input dan output, menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(),

dan

digitalRead().

Fungsi-fungsi

tersebut

beroperasi di tegangan 5 volt. Setiap pin dapat memberikan atau menerima suatu arus maksimum 40 mA dan mempunyai sebuah resistor pull-up (terputus secara default) 20-50 kOhm. Selain itu, beberapa pin mempunyai fungsi-fungsi spesial: a) Serial: 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan memancarkan (TX) serial data TTL (TransistorTransistor Logic). Kedua pin ini dihubungkan ke pin-pin yang sesuai dari chip Serial ATMega 8U2 USB-ke-TTL. b) External Interrupts: 2 dan 3. Pin-pin ini dapat dikonfigurasikan

untuk

dipicu

sebuah

interrupt

(gangguan) pada sebuah nilai rendah, suatu kenaikan atau penurunan yang besar, atau suatu perubahan nilai. Lihat fungsi attachInterrupt() untuk lebih jelasnya. c) PWM: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Memberikan 8-bit PWM output dengan fungsi analogWrite(). d) SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin-pin ini mensupport komunikasi SPI menggunakan SPI library. e) LED: 13. Ada sebuah LED yang terpasang, terhubung ke pin digital 13.Ketika pin bernilai HIGH LED menyala, ketika pin bernilai LOW LED mati. Arduino Uno mempunyai 6 input analog, diberi label A0 sampai A5, setiapnya memberikan 10 bit resolusi (contohnya 1024 nilai yang berbeda). Secara default, 6 input analog tersebut mengukur dari ground sampai tegangan 5 volt, dengan itu

13

mungkin untuk mengganti batas atas dari rangenya dengan menggunakan pin AREF dan fungsi analogReference(). Di sisi lain, beberapa pin mempunyai fungsi spesial: f) TWI: pin A4 atau SDA dan pin A5 atau SCL. Mensupport komunikasi TWI dengan menggunakan Wire library. Ada sepasang pin lainnya pada board: g) AREF. Referensi tegangan untuk input analog. Digunakan dengan analogReference(). h) Reset. Membawa saluran ini LOW untuk mereset mikrokontroler.

Secara

khusus,

digunakan

untuk

menambahkan sebuah tombol reset untuk melindungi yang memblock sesuatu pada board [19]. Berikut adalah diagram skematik arduino dengan menggunakan ATMega 328

Gambar 2.4 Skematik diagram Arduino Uno

2.1.5 Liquid Crystal Display (LCD) LCD adalah suatu jenis media tampilan yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD 2 x 16 karakter adalah penampil dengan display 2 baris dan 16 kolom.

14

Gambar 2.5 LCD

Modul LCD berukuran 2 x 16 karakter dengan fasilitas backlighting memiliki 16 pin yang terdiri dari 8 jalur data, 3 jalur kontrol dan jalur-jalur catu daya, dengan fasilitas pin yang tersedia maka LCD 2 x 16 karakter dapat digunakan secara maksimal untuk menampilkan data yang dikeluarkan oleh microcontroller [20]. Berikut adalah penjelasan dari pin – pin LCD karakter : a. Pin 1 dan 2 Merupakan sambungan catu daya, Vss dan Vdd. Pin Vdd dihubungkan dengan tegangan positif catu daya, dan Vss pada 0V atau ground. Meskipun data menentukan catu 5 Vdc (hanya pada beberapa mA), menyediakan 6V dan 4.5V yang keduanya bekerja dengan baik, bahkan 3V cukup untuk beberapa modul. b. Pin 3 Merupakan pin kontrol Vee, yang digunakan untuk mengatur kontras display. Idealnya pin ini dihubungkan dengan tegangan yang bisa dirubah untuk memungkinkan pengaturan terhadap tingkatan kontras display sesuai dengan kebutuhan, pin ini dapat dihubungkan dengan variable resistor sebagai pengatur kontras. c. Pin 4 Pin 4 merupakan Register Select (RS), masukan yang pertama dari tiga command control input. Dengan membuat RS menjadi high, data karakter dapat ditransfer dari dan menuju modulnya.

15

d. Pin 5 Read/Write (R/W), untuk memfungsikan sebagai perintah write maka R/W low atau menulis karakter ke modul. R/W high untuk membaca data karakter atau informasi status dari register-nya. e. Pin 6 Enable (E), input ini digunakan untuk transfer aktual dari perintahperintah atau karakter antara modul dengan hubungan data. Ketika menulis ke display, data ditransfer hanya pada perpindahan high atau low. Tetapi ketika membaca dari display, data akan menjadi lebih cepat tersedia setelah perpindahan dari low ke high dan tetap tersedia hingga sinyal low lagi. f. Pin 7-14 Pin 7 sampai 14 adalah delapan jalur data/data bus (D0 sampai D7) dimana data dapat ditransfer ke dan dari display. g. Pin 15 Pin 15 dihubungkan kedalam tegangan 5 Volt untuk memberi tegangan dan menghidupkan lampu latar/Back Light LCD. 2.1.6 Sensor Tekanan MPX5700AP Berikut adalah bentuk dari sensor MPX5007AP:

Gambar 2.6 Sensor MPX5700AP

MPX5700AP merupakan sensor tekanan dengan output analog, sensor ini merupakan sensor produk dari Fresscal Semikonduktor, Inc. MPX5700 dapat mengukur tekanan udara, oli maupun cairan lain dengan batas tekanan maksimum sebesar 700 kPa. Sensor MPX5700 dapat mengukur tekanan dengan 3 macam mode pengukuran yaitu, pengukuran Gauge, Absolute maupun Differential.

16

Berikut kurva perbandingan sensor dengan tekanan vakum:

Gambar 2. 7 Kurva perbandingan tegangan dan tekanan vakum

Konfigurasi pin sensor MPX5700 terdiri dari 6 pin dan yang digunakan hanya 3 pin saja, yaitu pin 1 sebagai tegangan output, pin 2 sebagai ground sedangkan pin 3 sebagai masukan dari tegangan supply sebesar 5 volt, sedangkan 3 pin yang lain NC (Not Connects). Dari spesifikasi, sensor MPX5700 bekerja pada tegangan 5 volt. Tingkat sensitivitas dari sensor sebesar 6,4 mV/kPa dengan tegangan output dari 0,2 volt hingga maksimum 4,7 volt[21]. 2.1.7 Sensor Ultrasound HC-SR04 HC-SR04 adalah Sensor Ultrasonik yang memiliki dua elemen, yaitu elemen Pendeteksi gelombang ultrasonik, dan juga sekaligus elemen Pembangkit gelombang ultrasonik. Sensor Ultrasonik adalah sensor yang dapat mendeteksi gelombang ultrasonik, yaitu gelombang suara yang memiliki frekuensi ultrasonik atau frekuensi di atas kisaran frekuensi pendengaran manusia

Gambar 2.8 Sensor Ultrasound [22].

17

a.

Fungsi Pin-pin HC-SR04 1. VCC = 5V Power Supply. Pin sumber tegangan positif sensor. 2. Trig = Trigger/Penyulut. Pin ini yang digunakan untuk membangkitkan sinyal ultrasonik. 3. Echo = Receive/Indikator. Pin ini yang digunakan untuk mendeteksi sinyal pantulan ultrasonik. 4. GND = Ground/0V Power Supply. Pin sumber tegangan negatif sensor.

b.

Karakteristik HC-SR04 1. Tegangan sumber operasi tunggal 5.0 V 2. Konsumsi arus 15 mA 3. Frekuensi operasi 40 KHz 4. Minimum pendeteksi jarak 0.02 m (2 cm) 5. Maksimum pendeteksian jarak 4 m 6. Sudut pantul gelombang pengukuran 15 derajat 7. Minimum waktu penyulutan 10 mikrodetik dengan pulsa berlevel TTL 8. Pulsa deteksi berlevel TTL dengan durasi yang bersesuaian dengan jarak deteksi 9. Dimensi 45 x 20 x 15 mm

c. Diagram Waktu HC-SR04 HC-SR04 memerlukan sinyal logika ‘1’ pada pin Trig dengan durasi waktu 10 mikrodetik (us) untuk mengaktifkan rentetan (burst) 8x40KHz gelombang ultrasonik pada elemen Pembangkitnya. Selanjutnya pin Echo akan berlogika ‘1’ setelah rentetan 8×40 KHz tadi, dan otomatis akan berlogika ‘0’ saat gelombang pantulan diterima oleh elemen Pendeteksi gelombang ultrasonik.[22].

18

Berikut diagram waktu pulsa HC-SR04:

Gambar 2.9 Diagram Waktu HC-SR04 [22].

2.1.8 Relay Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan dengan listrik dan merupakan komponen electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni elektromagnet (Coil) dan mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan prinsip elektromagnetik untuk menggerakkan kontak saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan relay yang menggunakan elektromagnet 5V dan 50mA mampu menggerakan armature relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan listrik 220V 2A[23]. Berikut adalah bentuk fisik serta datasheet dari relay:

Gambar 2.10 Bentuk dan Simbol Relay [23].

19

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Diagram Blok Sistem Blok diagram dibuat untuk memetakan proses suatu kerja. Blok diagram berfungsi untuk memudahkan seseorang dalam memhami cara kerja itu sendiri Pada gambar 3.1 berikut ini adalah diagram blok dari sistem mekanisme alat Dental Suction Digital

Gambar 3. 1 Blok diagram Berdasarkan diagram blok diatas maka sumber 220VAC yang di peroleh dari PLN menyalakan power supply yang kemudian akan menyalakan Microcontroller sebagai control utama dari alat. Kondisi awal LCD menampilkan angka 0 sebagai tekanan awal ketika Sensor ultrasound terhalang bidang pantul (tangan) maka driver akan menyalakan motor vacuum negative pressure lalu tekanan akan di deteksi dengan sensor tekanan MPX5700AP yang nilainya akan di konversikan lalu ditampilkan pada LCD.

20

3.2 Diagram Alir Sistem Sebelum proses berlangsung microcontroller menginisialisasi program yang akan dijalankan. Setelah proses inisialisasi selesai kemudian LCD menampilkan nilai tekanan awal sebesar 0 lalu ketika sensor gerak terhalang bidang pantul maka motor akan ON perubahan tekanan lalu akan di tampilkan di LCD lalu ketika sensor gerak terhalang bidang pantul kembali maka motor akan mati Pada gambar 3.2 berikut adalah diagram alir sistem dari alat Dental Suction yang dirancang penulis :

BEGIN

INISIALISASI LCD

SENSOR MPX5700AP

NO SENSOR GERAK

YES MOTOR VACUUM ON/OFF

END

Gambar 3.2 Diagram Alir

21

3.3 Diagram Mekanis Sistem Dalam pembuatan modul didesain dengan bentuk yang lebih portable agar tidak menggangu penempatan alat lain pada proses perawatan gigi . Pada gambar 3.3

berikut adalah rancangan mekanisme dari alat Dental Suction yang dibuat penulis PIPA

Filter cairan Sensor Gerak

Tabung cairan Valve Regulator LCD Saklar

Saliva Ejector

Gambar 3.3 Diagram Mekanik alat 3.4 Alat & Bahan 3.4.1 Alat 1. Toolset 2. Timah 3. Bor 3.4.2 Bahan 1. PCB 2. ATMega328 3. LCD karakter 16 x 2 4. Sensor Ultrasound HC-SR04 5. Penampung Cairan 6. Selang 7. Filter cairan 8. Motor vacuum 9. Valve regulator 10. Sensor MPX5700AP 11. Relay

22

[1]

Daftar Pustaka S. B. Dr. Dr. P. Sudiharto, “Pengembangan Teknologi Kesehatan Untuk Menjawab Tantangan Dan Kebutuhan Masa Depan Demi Kemandirian Bangsa,” Univ. Gadjah Mada, 2009.

[2]

Royli, “Rancang Bangun Suction Pump,” Akad. Tek. Elektromedik Andakara Jakarta, 2012.

[3]

W. Senavongse And T. Sutdaen, “Development Of Simple Low Pressure Suction Machine,” Dev. Simple Low Press. Suction Mach., Vol. 44, Pp. 100–104, 2012.

[4]

A. A. Hendy Lesmana1 , Tri Wahyu Murni2, “Analisis Dampak Penggunaan Varian Tekanan Suction Terhadap Pasien Cedera Analisis Dampak Penggunaan Varian Tekanan Suction Terhadap Pasien Cedera Kepala Berat The Use Of Different Pressure Of Suction And Its Impact On Oxygen Saturation Among Patients With,” No. December 2015.

[5]

H. W. Pitaloka, “Dental Unit,” Makal. Politek. Kesehat. Kemenkes Jakarta Ii, 2014.

[6]

D. G. Charlton, “Determination Of Minimum Suction Level Necessary For Field Dental Units,” Mil Med, Vol. 175, No. 4, Pp. 285–288, 2010.

[7]

M. Junia Dyah Permata Wibisono, “‘ Digital Pressure Meter ( Dpm ) Va Cum Pressure ,’” Jur. Tek. Elektromedik Politek. Kesehat. Kementrian Kesehat. Surabaya, 2017.

[8]

T. Akhir, “Modifikasi Suction Pump Dilengkapi Safety Cairan,” 2018.

[9]

D. R. Spotz And A. L. Burgess, “United States Patent A Muffler St,” 1971.

[10] I. And I. H. Ramella, “Portable Suction Pump Unit,” United States Pat., Vol. 2, 2018. [11] R. E. Fulton, “Dental Device And Suction Device,” Ndental , Llc, Vol. 1, 2018. [12] A. N. Bennett, “Potrable Medical Suction Device,” Hosp Way, Carlsbad, Calif, No. 19, 1990. [13] Aha, “Tekanan : Pengertian, Jenis, Rumus, Satuan,” Http//Www.Ilmudasar.Com/2017/10/Pengertian-Jenis-Rumus-SatuanTekanan-Adalah.Html Diakses Pada 17 Oktober 2018, 2017. [14] A. E. Art, “Tekanan,” Http//Aeronautikadanseni.Blogspot.Co.Id/2013/11/Tekanan.Html. Diakses Pada 17 Oktober 2018,

23

[15] P. A. Tipler, “Fisika Untuk Sains Dan Teknik Jilid 1,” Jakarta: Erlangga, 1998. [16] S. F. Roca And R. Cited, “Saliva Ejector,” United States Pat., Vol. 2, No. 12, 2006. [17] A. M. Service, “Suction Pump,” Http//Amedevice.Blogspot.Co.Id/2010/06/Suction-Pump.Html Diakses Pada 15 Oktober 2018. [18] W. Saputra, “Motor Ac,” Http//Wandasaputra93.Wordpress.Com/2015/01/10/Motor-Ac/. Diakses Pada 15 Oktober 2018. [19] L. D. A, “Mikrokontroler Arduino Uno,” Https//Lutfianadwi.Wordpress.Com/2015/12/18/PengertianMikrokontroler-Arduino-Uno/ Diakses Pada 17 Oktober 2018. [20] “Liquid Crystal Display Lcd 16x2,” 2018. [21] Freescale, “Mp5700integrated Silicon Pressure Sensor On-Chip Signal Conditioned, Temperature Compensated And Calibrated,” Sensors (Peterborough, Nh), Pp. 2007–2009. [22] D. Instruments, “Hc-Sr04 (Ultrasonic Sensor),” Https//Depokinstruments.Com/2016/02/23/Hc-Sr04-Ultrasonic-Sensor/ Diakses Pada 17 Oktober 2018. [23] D. Kho, “Pengertian Relay Dan Fungsinya,” Http//Teknikelektronika.Com/Pengertian-Relay-Fungsi-Relay/ Diakses Pada Tanggal 17 Oktober 2018.

24