MODIFIKASI LAMPU OPERASI LED

BERBASIS MIKROKONTROLER DILENGKAPI SENSOR GP2D12

(Eddy Irawan, H. Soegiri BE., AIM., Endro Yulianto ST., MT.)Jurusan Teknik Elektromedik Politeknik Kesehatan Surabaya

Jl. Pucang Jajar Timur No. 10 Surabaya

ABSTRAKPada kasus bedah seringkali terjadi infeksi terhadap pasien karena keteledoran user pada saat

melakukan bedah.Salah satu kasus adalah pada saat user akan melakukan tindakan bedah user sudah menggunakan handskund yang steril,setelah itu user akan menghidupkan lampu operasi dan mengatur intensitas pada alat tersebut,dari lampu operasi tersebut yang tidak steril dan tersentuh oleh user maka pasien akan terkontaminasi oleh kuman yang menempel pada lampu operasi tersebut dan mengakibatkan sang pasien akan terjadi infeksi pada luka bekas operasi tersebut. Oleh karena itu penulis akan membuat lampu operasi pada poliklinik bedah dengan menggunakan sensor infrared untuk memilih intensitas cahaya pada lampu operasi berbasis microcontroller AT MEGA89S53 agar user tidak perlu kontak langsung dengan uni.

Dari hasil pengukuran yang telah dilakukan, diperoleh error tegangan sebesar 0 % dan pengukuran timer diperoleh error sebesar 0%.

Setelah melalui proses studi literatur, eksperimen, pembuatan modul, serta pendataan, maka dapat disimpulkan jika alat “Modifikasi Lampu Operasi Led Berbasis Mikrokontroler At Mega 89s53 Dilengkapi Sensor Gp2d12” layak digunakan dan sesuai dengan perencanaan.

Kata Kunci : Lampu Operasi, sensor GP2D12, Mikrokontroler

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Banyak Rumah Sakit yang sedang berkembang,untuk mengoptimalkan pelayanan di rumah sakit maka harus ditunjang dengan peralatan yang memadai secara fungsi dan teknologi. Sehingga dalam pelayanan dapat memberikan pelayanan prima terhadap pasien yang datang. Salah satunya pada pelayanan bedah atau pada poliklinik bedah.

Pada kasus bedah seringkali terjadi infeksi terhadap pasien karena keteledoran user pada saat melakukan bedah.Salah satu kasus adalah pada saat user akan melakukan tindakan bedah user sudah menggunakan handskund yang steril,setelah itu user akan menghidupkan lampu operasi dan mengatur intensitas pada alat tersebut,dari lampu operasi tersebut yang tidak steril dan tersentuh oleh user maka pasien akan terkontaminasi oleh kuman yang menempel pada lampu operasi tersebut dan mengakibatkan sang pasien akan terjadi infeksi pada luka bekas operasi tersebut. Oleh karena itu penulis akan membuat lampu operasi pada poliklinik bedah dengan menggunakan sensor infrared untuk memilih intensitas cahaya pada lampu operasi berbasis microcontroller AT MEGA89S51 agar user tidak perlu kontak langsung dengan unit.

Identifikasi Masalah Berdasarkan latar belakang di atas, maka

penulis ingin memodifikasi alat sesuai dengan standart yang sudah ada dengan modifikasi pemilihan intensitas cahaya dengan sensor infrared.

Batasan Masalah

Agar dalam pembahasan alat ini tidak terjadi pelebaran masalah dalam penyajiannya, penulis membatasi pokok- pokok batasan yang akan dibahas yaitu :

Pemilihan intensitas cahaya dengan sensor infrared GP2D12.

Rumusan Masalah

2.12.22.12.22.3

Dapatkah dibuat alat “Lampu OperasiLED Berbasis Mikrokontroler AT MEGA 89S51 dilengkapi sensor GP2D12?”

Tujuan

Tujuan Umum

Dibuatnya alat lampu oprasi dengan dan dilengkapi sensor pemilihan intensitas otomatis berbasis mikrocontroller.

1

Tujuan Khusus

Dengan acuan permasalahan di atas, maka secara operasional tujuan khusus pembuatan alat ini antara lain :1. Membuat rangkaian Target Programer. 2. Membuat program mikrokontroller untuk

mengukur umur lampu (hourmeter).3. Membuat rangkaian sensor pengaturan

intensitas.4. Membuat box lampu oprasi.

Manfaat

Manfaat Teoritis

Untuk menambah pengetahuan mahasiswa teknik elektromedik tentang peralatan medis dan bagaimana cara memodifikasinya agar dapat menjadi lebih sempurna.

Manfaat Praktis

Dengan adanya alat ini diharapkan dapat memudahkan user dalam melakukan pekerjaannya dan dapat menyelesaikan tugas fungsionalnya dengan cepat, efisien dan akurat.

TINJAUAN PUSTAKA

Lampu Operasi

Sejarah perkembangan teknologi pencahayaan untuk operasi bedah di tengah tahun 1850-an, Ruangan itu sendiri dibangun ke arah selatan-timur dengan jendela di langit-langit untuk mendapatkan keuntungan dari sinar matahari alam sebanyak mungkin. Masalah terbesar dengan ini adalah bahwa kemungkinan untuk melakukan prosedur bergantung pada waktu hari dan kondisi cuaca, tetapi juga masalah peralatan dokter, perawat atau medis mudah memblokir daerah diterangi. Sebuah pengembangan ini adalah penggunaan cermin pada empat sudut langit-langit untuk mencerminkan sinar matahari menuju meja operasi tetapi masalah di mana hanya sedikit berkurang.

Kondensor optik dalam cahaya tidak langsung juga mencoba untuk mengurangi pemanasan tetapi tidak berhasil. Ketika lampu listrik membuat mereka masuk ke ruang operasi di tahun 1880-an itu juga cepat menunjukkan masalah. Pada tahap awal listrik kemampuan untuk mengontrol cahaya yang dipancarkan sangat

rendah. Lampu dibuat masih bergerak dan menyebar dengan radiasi panas yang besar.

Dengan diperkenalkannya cahaya-emitting dioda sebagai sumber cahaya, masalah radiasi panas akan dihapus, sedangkan kebutuhan energi berkurang.

Istilah dan pengukuran Lux (lx)

Satuan untuk jumlah cahaya tampak diukur dengan LUX_METER pada titik tertentu.

Pusat penerangan (Ec)Penerangan (lx) pada jarak 1m dari permukaan memancarkan cahaya di tengah medan cahaya.

Cahaya pusat bidangTitik bidang cahaya (daerah terang) di mana pencahayaan mencapai maksimum intensitas lux. Ini adalah titik acuan untuk pengukuran kebanyakan.

Kedalaman pencahayaanJarak di bawah wilayah memancarkan cahaya di mana pencahayaan mencapai 20% dari pencahayaan pusat

Bayangan dilusiKemampuan lampu untuk meminimalkan efek dari penghalang.

Diameter bidang Cahaya (D10)Diameter bidang cahaya sekitar pusat bidang cahaya, berakhir di mana penerangan mencapai 10% dari Ec. Rata-rata dari empat bagian silang yang berbeda melalui pusat bidang cahaya.

D50?Diameter bidang cahaya sekitar pusat bidang cahaya, berakhir di mana penerangan mencapai 50% dari Ec. Rata-rata dari empat bagian silang yang berbeda melalui pusat bidang cahaya.

Norma dan persyaratan untuk cahaya bedahThe International Electrotechnical

Commission (IEC) telah menciptakan dokumen IEC 60601-2-41 - Persyaratan khusus untuk keselamatan luminer bedah dan luminer untuk diagnosis, 2000 untuk mendirikan norma dan pedoman untuk karakteristik cahaya bedah dan pemeriksaan untuk mengamankan keamanan bagi pasien serta menurunkan risiko ke tingkat yang wajar ketika cahaya yang digunakan sesuai dengan manual. Beberapa standar untuk lightheads bedah adalah sebagai berikut.

Lampu homogen Lampu harus menawarkan pencahayaan yang baik pada permukaan yang datar, sempit atau jauh di dalam rongga, meskipun menghadapi kendala seperti kepala ahli bedah 'atau tangan.

Lux penerangan pusat tidak dapat melebihi 160 000 lux dan tidak boleh lebih rendah dari 40 000 lux. Diameter bidang cahaya D50 tidak boleh melebihi 50% dari diameter D10.

2

Rendition Warna Untuk tujuan warna jaringan membedakan benar dalam rongga, penyerahan indeks warna (Ra) harus antara 85 dan 100.

Kemungkinan cadangan Dalam kasus gangguan pasokan listrik, cahaya harus dikembalikan dalam waktu 5 detik dengan setidaknya 50% dari intensitas lux sebelumnya, tetapi tidak kurang dari 40 000 lux. Dalam 40 detik cahaya harus benar-benar dikembalikan ke jumlah awal lux.

Pengumuman Dokumen IEC juga menyebutkan apa yang perlu diberitahukan kepada pengguna. Misalnya, harus konsumsi tegangan dan daya ditempelkan pada atau dekat fiting lampu serta pada lengah. Dalam petunjuk penggunaan info berikut ini harus diumumkan.

Meja Operasi

Dua pokok klasifikasi meja operasi adalah sistem dan mobile. Sebuah sistem meja operasi pada dasarnya terdiri dari tiga komponen yaitu kolom meja operasi, bagian atas meja dan transporter. Sistem operasi modern tabel yang tersedia baik sebagai stasioner dan mobile unit. Ada berbagai meja puncak yang dapat digunakan baik untuk bedah umum dan untuk disiplin spesialis. Tabel operasi mobile, bagaimanapun, cenderung dilengkapi dengan disiplin tertentu dalam pikiran. Bagian atas dasar, kolom dan bentuk tabel unit.

Karena kolom tabel untuk sistem meja operasi stasioner terpasang dengan tertanam ke lantai, perangkat medis tambahan yang diperlukan dengan mudah dapat dibawa ke daerah operasi dan ditempatkan. Perangkat ini meliputi, misalnya, x-ray peralatan, yang dapat dengan mudah meluncur di bawah bagian atas meja. Untuk personel, sistem ini menawarkan ruang kaki lebih baik karena geometri kaki mengganggu tidak lagi hadir.

Elemen tambahan dapat disesuaikan dengan meja operasi. Fleksibilitas ini sangat penting karena memungkinkan tabel harus disesuaikan dengan pasien yang relevan atau disiplin bedah.

Keuntungan dari meja operasi mobile, di sisi lain, adalah bahwa posisi meja dapat diubah dalam ruang operasi. Namun, kaki meja membatasi ruang kaki yang tersedia untuk tim bedah. Segmen individu atas meja dapat dengan mudah dihapus dan diganti. Mereka juga mengizinkan x-ray dan listrik melakukan.

Fitur lain khusus dari sistem meja operasi adalah kemampuan untuk menggunakan modul antarmuka yang tepat untuk menjalin komunikasi dengan sistem diagnostik, misalnya, angiografi, MR dan CT. Hal ini hanya mungkin dengan kolom stasioner karena sistem memerlukan titik tetap.

LED

Lampu LED atau kepanjangannya Light Emitting Diode adalah suatu lampu indikator dalam perangkat elektronika yang biasanya memiliki fungsi untuk menunjukkan status dari perangkat elektronika tersebut.

Misalnya pada sebuah komputer, terdapat lampu LED power dan LED indikator untuk processor, atau dalam monitor terdapat juga lampu LED power dan power saving.

Lampu LED terbuat dari plastik dan dioda semikonduktor yang dapat menyala apabila dialiri tegangan listrik rendah (sekitar 1.5 volt DC). Bermacam-macam warna dan bentuk dari lampu LED, disesuaikan dengan kebutuhan dan fungsinya.

LED mempunyai beberapa keunggulan dibandingkan dengan lampu pijar konvensional. LED tidak memiliki filamen yang terbakar, sehingga usia pakai LED jauh lebih panjang daripada lampu pijar, LED tidak memerlukan gas untuk menghasilkan cahaya. Selain itu bentuk dari LED yang sederhana, kecil dan kompak memudahkan penempatannya. Dalam hal efisiensi, LED juga memiliki keunggulan. Pada lampu pijar konvensional, proses produksi cahaya menghasilkan panas yang tinggi karena filamen lampu harus dipanaskan. LED hanya sedikit menghasilkan panas, sehingga porsi terbesar dari energi listrik yang ada digunakan untuk menghasilkan cahaya dan membuatnya jauh lebih efisien.

Gambar 2.1. LED

LED mempunyai waktu fungsi yang jauh lebih panjang disbanding teknologi pencahayaan tradisional. Tetapi, tidak seperti beberapa anggapan, umur pakai LED adalah terbatas bergantung pada warna dan desain chip. Kinerja LED akan menurun bersama waktu. 

Sebuah LED dapat bertahan selama 30,000 sampai 100,000+ jam,atau 50 kali lebih panjang dibanding sumber cahaya  pijar biasa (200 jam) atau sampai 10 kali lebih panjang dibanding lampu neon (10.000 jam).

Komponen

Mikrokontroler

3

Gambar 2.2. Konfigurassi PIN mikrokontroler

AT89s51 adalah salah satu mikrokontroler keluaran ATMEL yang memiliki EEPROM (Electrical Erasable, reprogarammable) yaitu isi memory dapat diisi ulang atau dihapus berkali – kali, pemprograman dilakukan secara pararel dan seri. Memory ini biasa digunakan untuk menyimpan perintah / instruksi dengan menggunakan bahasa assembly sebagai bahasa pemprograman. Instruksi – instruksi tersebut digunakan untuk menjalankan fungsi – fungsi logika, seperti pendeteksian logika pada pin – pin yang dipakai sebagai inputan, pencacah, urutan proses, timer, aritmatika dan fungsi lainnya dengan cara memprogramnya.

Mikrokontroler MCS – 51 mempunyai 40 pin, dengan 32 pin yang dapat difungsikan sebagai port pararel input – output. Yang terdiri dari 4 port, yaitu Port 0, Port 1, Port 2 dan Port 3. Ke empat port ini dipakai untuk keperluan interfacing dengan komponen – komponen eksternal seperti ADC, DAC, motor stepper, Keypad, LCD, ROM external (untuk memasukkan data ke IC AT89S51) dllBAGIAN IC AT89S51

Didalam IC mikrokontroler AT89S51 terdapat beberapa bagian yang penting, diantaranya :1. CPU (Central Processing Unuit)

Berperan sebagai pengatur lalu lintas data sekaligus sebagai pemproses utama.

2. RAM (Random Accses Memory)Biasanya digunakan untuk menyimpan data atau variable yang bersifat sementara.

3. EEPROM (Electrical Erasable reProgrammable)Fasilitas ini digunakan untuk menghapus isi dari memory (berupa program) kemudian isi memory yang sudah dihapus tersebut dapat diprogran ulang.

4. Input / Output (I / O)Merupakan pin – pin yang dipakai sebagai input atau output tergantung dari pemakaian yang berjumlah 32 pin, terdiri dari Port 0, Port 1, Port 2 dan Port 3.

Sensor pengatur intensitas

Infrared type GP2D12 merupakan detector jarak berukuran kecil yang dapat mendeteksi jarak dari 10cm sampai dengan 80cm. Prinsip kerjanya adalah apabila infrared dipancarkan pada jarak

tertentu maka akan diterima atau dibaca dalam bentuk tegangan analog. Infrared ini mempunyai 3 pin yaitu: power, ground,dan tegangan output.

TransistorTransistor tersusun atas gabungan bahan

semi konduktor jenis P dan jenis N. Karena tersusun dari bahan semikonduktor maka transistor dapat berubah sifatnya dari setengah penghantar menjadi bahan penghantar. Transistor memiliki tiga titik penyambung, yaitu basis (B), emitor (E), dan colektor (C). Symbol untuk transistor bisa dilihat di bawah ini.

Kerangka Konseptual

Diagram Blok

Gambar 3.1. Diagram Blok

Saat saklar dihubungkan dengan jala-jala PLN, maka rangkaian supply bekerja dan memberi tegangan pada rangkaian semua rangkaian.

Setelah lampu ON maka lampu dan 7segmen akan menyala, user tidak perlu menyentuh lagi bagian dari alat tersebut untuk mengatur intensitas cahaya, user hanya perlu mendekatkan tangannya ke sensor infrared. Sensor infrared akan mendeteksi pantulan dari tangan user dan sensor akan memberikan sinyal ke IC mikrokontroller ATMEGA 89S51, dan IC ATMEGA 89S51 akan menggerakkan driver lampu sehingga lampu bisa menyala sesuai dengan yang diinginkan kecerahannya. Selain daripada itu unit dilengkapi dengan hourmeter yang ditampilkan oleh 7segmen, hourmeter ini akan bekerja saat alat tersebut menyala dan akan menyimpan data saat alat dimatikan. Dan alat ini juga dilengkapi dengan pengaturan tinggi dan rendahnya lampu operasi dengan menggunakan foot switch.

Diagram Alir Program

4

Gambar 3.2. Diagram Alir Program

Saat program dimulai dan tombol ON/OFF ditekan, maka 7segmen pada hourmeter menyala. Pada saat lampu dinyalakan maka program akan mulai berjalan dan melakukan inisiaalisi dan setelah inisialisasi maka user menghalangi sensor jarak dan akan terkondisi pada kondisi 1 yaitu lampu akan menyala terang atau kondisi (H), dan apabila user merasa kondisi itu terlalu terang maka user akan mendekatkan tangannya ke sensor sehingga user akan mendapatkan kondisi 2 yaitu lampu akan menyala medium (M),dan apabila user merasa kondisi itu masih tidak memungkinkan dengan kondisi 2 maka user akan mendekatkan tangannya kembali untuk mendapatkan kondisi 3 yang lebih redup atau kondisi (L). Setelah memilih intensitas user juga dapat mengatur tinggi rendahnya lampu operasi dengan menggunakan foot switch.

Rancang Bentuk Alat

Gambar 3.1. Diagram Mekanis Alat

METODOLOGI PENELITIAN

Urutan Kegiatan

Dalam penelitian dan pembuatan modul ini, penulis terlebih dahulu mengadakan urutan kegiatan persiapan untuk kelancaran jalannya proses pembuatan dan pengamatan yang meliputi di bawah ini :1. Mempelajari teori – teori yang berhubungan

dengan permasalahan yang dibahas melalui studi kepustakaan.

2. Mempelajari dan merancang teknis pembuatan modul tersebut.

3. Merencanakan anggaran biaya pembuatan modul.

4. Membuat diagram blok dengan perancangan secermat mungkin.

5. Membuat diagram alir sebagai urutan cara kerja alat.

6. Menyiapkan bahan berupa komponen, box dan peralatan yang dibutuhkan dalam pembuatan modul.

7. Membuat jadwal kegiatan untuk mengatur waktu pembuatan modul.

8. Menyusun proposal tugas akhir.9. Merancang diagram, rangkaian dan menguji

coba pada project board.10. Membuat skematik dan layout rangkaian pada

PCB11. Memasang komponen pada PCB12. Menguji dan mengukur output rangkaian13. Membuat box alat dan menguji coba alat

secara keseluruhan14. Menyusun KTI

Jenis Penelitian

Jenis penelitian dan pembuatan modul ini menggunakan metode eksperimen.

Waktu dan Tempat

Penulis menyusun jadwal kegiatan menurut kalender Akademik yang ada di Politeknik Kesehatan Jurusan Teknik Elektromedik Surabaya.

HASIL DAN ANALISIS

Pengukuran I : Intensitas Lampu

Data berikut ini merupakan data yang diperoleh dari hasil pengukuran terhadap 4 lampu yang digunakan.

Tabel 5.1. Pengukuran Intensitas Lampu (satuan = Lux)

5

Tabel 5.2. Hasil Pengukuran Intensitas Lampu (satuan = Lux)

Pengukuran II : Tegangan pada tiap Port (Port P2.0 dan Port P2.1)

Data berikut diperoleh dari hasil pengukuran tegangan pada port P2.0 dan P2.1.

Tabel 5.3. Pengukuran II (Tegangan pada tiap Port (Port P2.0 dan Port P2.1)

Tabel 5.4. Hasil Pengukuran II (Tegangan pada tiap Port (Port P2.0 dan Port P2.1)

Pengukuran III : Tegangan pada Lampu pada saat Hidup dan Mati

Pengukuran dilakukan dengan mengukur tegangan satu per satu lampu pada saat mati maupun menyala. Sehingga akan diperoleh data sebagai berikut:

Tabel 5.5. Pengukuran Tegangan saat Lampu Hidup dan Mati

Tabel 5.6. Hasil Pengukuran Tegangan saat Lampu Hidup dan Mati

Analisa Keseluruhan Data Pengukuran

Dari hasil pengukuran tegangan, didapat hasil yang cukup stabil.

PEMBAHASAN

Rangkaian Sensor

+

-

U 1

LM 3 1 1

2

37

5 64 1

8

5 V BR 6

22 0 TP 6

TE S T P O I N T

1

Q 190 1 3

J 4

C O N 3

123

5 V B

D 3

3v 6

5V B

R 31K

P 3. 2

5V BJ 2

s e n s o r

12

R 922 0

R 122 0

D 1

LE D

R 1 010 K1

3

2

5V

5V

R 722 0

R 415 0 K / 2K 2 / 3 K 3

5V B

Gambar 6.1 Rangkaian sensor

Pada saat sensor mendapat trigeran, maka komparator akan membandingkan tegangan referensi dengan tegangan dari sensor. Output komparator akan mentriger transistor NPN, sehingga pada output (test point) akan mengeluarkan logika 0 untuk diteruskan ke port P3.2 pada IC mikro.

Rangkaian Driver Lampu

6

P 3. 3

J 5 2

L1 3

12

J 5 1

G R D 1 3

1

J 5 0

V C C 1 3

1

K 12

R E LA Y S P D T

35

412

D 12

20 V

Q 12P N P

3

12

R 12

1 K

C 1310 0 u F

J 5 0

V C C 1 3

1

m e d

R 13

1 K

R 13

1 K

J 5 1

G R D 1 3

1

5 V

K 13

R E LA Y S P D T

35

412

D 13

J 4 6

V C C 1 21

15 V

J 5 2

L1 3

12

P 3 . 2

C 1310 0 u F

P 3 . 1 J 4 7

G R D 1 2

1

13P N P

3

12

h igh

K 13

R E LA Y S P D T

35

412

5 V

D 13lo w

13P N P

3

12

5 V

12 V

J 4 8

L1 2

12

C 1210 0 u F

s u p ly -

J 4 9

LA M P U 1 2 A

12

Gambar 6.3. Rangkaian Driver Lampu

Port P3.1 akan mentriger logika 0 untuk mengaktifkan transistor PNP yang selanjutnya akan membuat relay tersambung dengan ground. Ketika relay bekerja, maka lampu akan menyala pada intensitas high. Port P3.2 untuk intensitas medium, dan port P3.3 untuk intensitas low. PENUTUP

Kesimpulan

Setelah melakukan proses pembuatan dan study literatur perencanaan, pengujian alat dan pendataan, maka penulis dapat menyimpulkan sebagai berikut :- Alat dapat menampilkan 3 kondisi lampu,

sangat redup, redup dan terang- Alat dapat menyalakan lampu - Alat dapat mangaktifkan hourmeter- Setelah dilakukan pengukuran, didapatkan nilai

error rata rata pengukuran, yaitu sebesar 0%

Saran

Karena berbagai faktor mungkin alat yang penulis buat ini masih jauh dari sempurna, baik dari segi perencanaan bentuk fisik ataupun kinerjanya. Adapun kekurangan yang ada pada alat penulis adalah kurang rapinya pengerjaan box.

DAFTAR PUSTAKA

Triwiyanto. 2005. Tutorial Mikrokontroller Atmel AT89S51. Surabaya: Labcomp Tekmed.

Biodata Penulis Nama : Eddy IrawanTTL : Surabaya, 29 Juli 1991Alamat : Jalan Raya Tandes Lor No. 3A SurabayaEmail : eddy.irawan29@ymail.com

7