Transcription

Nebulizer Piezoelektrik Dilengkapi Timer dan Pemilihan Flowrate Berbasis ArduinoRida Yuanita Ananda, Triana Rahmawati,ST, M.Eng, Sumber. S.ST,MT.Jurusan Teknik ElektromedikPOLITEKNIK KESEHATAN KEMENTRIAN KESEHATAN SURABAYAAbstrakNebulizer adalah alat yang digunakan untuk memberikan terapi pengobatan bagi pasienyang terserang gangguan saluran pernapasan dengan memanfaatkan cairan uap yang sudahtercampur dengan obat. Obat akan langsung menuju ke paru-paru untuk melonggarkan saluranpernafasan yang menyempit. Untuk itu pada tugas akhir inipenulis mencoba membuat Alat“Nebulizer Piezoelektrik” dengan dilengkapi Timer dan Pemilihan Flowrate Berbasis Arduino. Dalampembuatan alat ini penulis merancang dengan menggunakan IC mikrokontroller ATMega 328sebagai pengontrol utama, yang dikontrol adalah timer dan flowrate melalui PWM dengan tampilanLCD. Dari hasil analisa dapat disimpulkan bahwa alat ini mampu berjalan dengan baik dengan nilaierror yang didapat dari pengukuran waktu adalah -0,0381% dan frekuensi dari osiloskop 1,7MHzKata kunci : Nebulizer, Piezoelektrik, Flowrate, Timer, PWMkabut serta mengatur waktu yang diperlukan.1. PENDAHULUANAlat1.1Latar Belakangmenimbulkan suatu getaran karena adanyaNebulizer adalah alat yang digunakanfrekuensi untuk memecah obat menjadi kabut.untuk memberikan terapi pengobatan ektrik yangSuradi,PenyakitParusaluranObstruksi Kronis di Indonesia menempati urutanpernapasan dengan memanfaatkan cairan uapke-5 dan dari data Organisasi Kesehatan Duniayang sudah tercampur dengan obat. Obat akan(WHO) menyebutkan bahwa pada tahun 2010langsungmenujuparu-paruuntukdiperkirakan penyakit ini akan menempatipernafasanyangurutan ke-4 sebagai penyakit yang menyebabkanpilihankematian. Nebulizer terdiri dari dua jenis, yaituterbaik pada kasus-kasus yang berhubungannebulizer compressor dan ultrasonic nebulizerdengan penderita asma atau Penyakit Parumenggunakan piezoelektrik. Nebulizer denganObstruksi Kronis (Winariani, 2002). Prinsipsistem ultrasound ini lebih praktis dan bulizermerupakankerja Nebulizer adalah dengan mengatur tebal1

serta tidak menimbulkan suara bising dibanding1.2.5dengan nebulizer compressor.Kecepatan blower high dutycycle 100- 80 %.Alat ultrasonik nebulizer sudah pernah1.2.6dibuat oleh Erly Dwiyanti (2014) dengan judulKecepatan blower medium dutycycle 70 - 50%.Nebulizer Piezoelektrik Dilengkapi Timer dan1.2.7Pemilihan Flowrate Berbasis Mikrokontroller,Kecepatan blower low dutycycle 40 20%.namun alat tersebut sudah tidak dapat digunakan1.2.8kembali/rusak, tetapi Laboratorium Life SupportTidakmembahasjenisobatyangdigunakan.sangat membutuhkan alat ini untuk ultrasonicdibuatmasih1.3adaRUMUSAN MASALAH“Dapatkah dibuat alat Nebulizerkekurangan yaitu bentuk box yang lebih besarsetelah dimodifikasi dan terpisah antara alatPiezoelektrik Dilengkapi Timer dannebulizer dan kotak pengontrolnya, sehinggaPemilihan Flowrate Berbasis Arduino?”menyusahkan pengguna untuk imasalahbermaksud membuat1.4“Nebulizer Piezoelektrik Dilengkapi Timer dan1.4.1 Tujuan UmumDibuatnya alat “NebulizerPemilihan Flowrate Berbasis Arduino”. TimerberfungsiuntukmengaturTUJUAN PENELITIANalatberapalamaPiezoelektrik Dilengkapi Timer danpenggunaan alat tersebut dan pemilihan flowratePemilihan Flowrate Berbasis Arduino”.yang berfungsi untuk mengatur tebal kabut yangdibutuhkan. Untuk ukuran box akan dibuatbentuk alat nebulizer dan pengontrolnya lebih1.4.2memudahkan pengguna untuk memakainya.Tujuan Khusus1.4.2.1 Membuat rangkaian Minimum SistemATMega 328.1.4.2.2 Membuat rangkaian Driver Osilator1.2BATASAN MASALAH1.2.1Pemilihan waktu 5 – 30 menit.1.2.2Menggunakan1.4.2.3 Membuat rangkaian Osilator1.4.2.4 Membuat rangkaian Driver Blower.mikrokontroller1.4.2.5 Membuat program untuk timer danATMega328 sebagai pengolahan untukPWM.sebagaimemecahpartikel obat menjadi kabut.1.2.4Pemilihankecepatanblower(high,medium, dan low)2

1.5MANFAAT PENELITIAN1.5.1Manfaat TeoritisBerbeda dengan alat MDI (Metered DoseInhaler) dan DPI (Dry Powder Inhaler)dimana alat dan obat merupakan satu1.5.1.1 Menambah pengetahuan tentangkesatuan.alat elektromedik khususnya yangumumnya sering digunakan:terutama Nebulizer.1.5.1.2 Sebagaireferensi1)penelitianNebulizer jet : menggunakan jet gasterkompresi (udara atau oksigen) untukselanjutnya.memecah larutan obat menjadi aerosol.2)1.5.2Manfaat PraktisNebulizer ultrasonik : menggunakanvibrasi ultrasonik yang dipicu secaraelektronik untuk memecah larutan obatDengan adanya alat ini pengaturanwaktu dan flowratenya dapat dikontrol danmenjadi aerosol.dilihat pada LCD, sehingga petugas dapatAlat terapi inhalasi nebulizer harusmengetahui berapa lama pemakaiaan alatterusdijagakebersihannyauntuktersebut untuk terapi.menghindari pertumbuhan mikroba dankemungkinan adanya infeksi. Sebaiknya alatnebulizer2. TINJAUAN PUSTAKAdicucisetiapsetiapselesaidigunakan atau sedikitnya sekali sehari.NebulizerInstruksi dari pabrik pembuatnya harusAlat nebulizer dapat mengubah obatdiikuti secara benar untuk menghindariberbentuk larutan menjadi aerosol secarakerusakan plastik pembungkusnya (Ikawati,terus-menerus, dengan tenaga yang berasal2007).dari udara yang dipadatkan atau gelombangKelebihanterapiinhalasimenggunakan nebulizer adalah tidak atauultrasonik. Aerosol merupakan suspensisedikitberbentuk padat atau cair dalam bentuk gasmemerlukankoordinasipasien,hanya memerlukan pernapasan tidal, dandengan tujuan untuk menghantarkan obat kedidalamnyatarget organ dengan efek samping minimalterdapatcampurandaribeberapa jenis obat (misalnya salbutamoldan dengan keamanan dan efektifitas yangdan ipratropium bromida). Kekurangannyatinggi. Partikel aerosol yang dihasilkanadalah alat ini cukup besar sehingga kurangnebulizer berukuran antara 2-5 μ, sehinggapraktis, memerlukan sumber listrik, dandapat langsung dihirup penderita denganrelatif mahal (Rahajoe, 2008).menggunakan mouthpiece atau masker.3

Nebulizer Ultrasonicsesuai kebutuhan kita. Bahasa pemrogramanAlat ini menghasilkan aerosol melaluiArduino adalah bahasa C. Tetapi bahasa iniosilasi frekuensi tinggi dari piezo-electricsudah dipermudah menggunakan fungsi-crystal yang berada dekat larutan dan cairanfungsi yang sederhana sehingga pemula punmemecah menjadi aerosol. Keuntungan jenisbisa mempelajarinya dengan cukup mudah.nebulizer ini adalah tidak menimbulkansuara bising dan terus menerus dapat 5vmengubahlarutanmenjadi 5v 5vJ4aerosol,R10220R110K21 5vCON2D2sedangkan kekurangan alat ini mahal danSW1 C310uFR11100kLEDResetJ254321memerlukan biaya perawatan lebih 9910prinsipC4kerjanya adalah dengan mengatur 78202122R210k 5v 0A1/PC1A2/PC2A3/PC3A4/PC4A5/PC5J51driv er osiup 5vdownpiezoelektrik8/PB0 (ICP)9/PB1 (OC1A)10/PB2 (OC1B)11/PB3 (MOSI)12/PB4 (MISO)13/PB5 (SCK)14/PB6 (XT1)15/PB7 6 (RESET) 5v16MHz22pFC522pFkabutLCDU21R7Q1NPN BCELS1entersuatuRESISTOR12BUZZERgetaran akibat adanya suatu frekuensi untukmemecahcairanobatmenjadikabut.Gambar Minimum Sistem ATM328Frekuensi tersebut dihasilkan oleh suatuOsilatorrangkaian osilator.Osilator adalah suatu rangkaian yangmenghasilkan keluaran yang amplitudonyaMinimum oler itu sendiri adalah chipwaktu. Keluaran dapat berupa gelombangatau IC (integrated circuit) yang bisasinusoidal, gelombang persegi gelombangdiprogram menggunakan komputer. Tujuanpulsa, gelombang segitiga atau gelombangmenanamkan program pada mikrokontrolergergaji.adalah agar rangkaian elektronik dapatOsilator Colpitts adalah salah satumembaca input, memproses input tersebuttopologi osilator yang efektif digunakandan kemudian menghasilkan output sesuaiuntuk pembangkit gelombang sinus padayang diinginkan.rentang frekuensi antara 10kHz hingga10MHz.Karena komponen utama ArduinoOsilatorinimenggunakanrangkaian LC dan umpan balik positifadalah mikrokontroler, maka Arduino punmelalui suatu pembagi tegangan kapasitif.dapat diprogram menggunakan komputerAdapun beberapa bagian yang menjadi4

syarat untuk sebuah osilator agar terjadiosilasi yaitu adanya rangkaian penguat,Keterangan:1.LCD 2X16.rangkaian feedback, dan rangkaian tank2.Warna hijau: untuk UP/DOWN(timer dan pemilihan Flowrate).circuit.suatu3.Warna merah 1: untuk enter.rangkaian umpan balik yang sebagian sinyal4.Warna merah 2: untuk start.keluarannya dikembalikan lagi kemasukan,5.Warna kuning : untuk reset.hal ini salah satu sistem agar terjadinya6.Indikator merah: untuk high.tegangan dan phase yang sama antara input7.Indikator biru : untuk medium.dan output. Pada umumnya rangkaian8.Indikator hijau : untuk low.Rangkaianfeedbackyaitufeedback menggunakan komponen pasifyaitu R dan C (Malvino, 1993).3.2 Blok DiagramTank circuit adalah rangkaian yangmenentukan frekuensi kerja dari n komponen L dan C semakintinggi frekuensinya maka makin kecil hargakomponen yang digunakan.Gambar Bentuk LM35Gambar 3.2 Blok Diagram2METODOOGI3.1 Blok Diagram MekanismeCara Kerja Blok DiagramTekan tombol ON/OFF pada posisiON untuk mengaktifkan catu daya yangterhubung ke seluruh rangkaian. Settingtimer berfungsi untuk mengatur berapa lamapenggunaan alat digunakan. Setting PWMpada5motorblowerberfungsiuntuk

mendorong dan mengatur banyak sedikitnyatimer untuk memilih berapa lama waktuuapMikrokontrollerdilakukan terapi (5 – 30 menit denganATMega 328 berfungsi sebagai pengolahankelipatan 5 menit). Setelah itu masuk padadata. Tampilan setting timer dan blowerpemilihanakan ditampilkan pada display LCD 2x16.kecepatan pada blower. Pada pemilihanDrivermengaktifkankecepatan blower High dutycycle yangrangkaian oscilator. Rangkaian oscilatorditentukan yaitu 100 – 80%, pada pemilihanberfungsi sebagai pembangkit frekuensikecepatan blower Medium dutycycle yanguntukpiezoelektrik.ditentukan yaitu 70 – 50%, sedangkan padaPiezoelektrik akan menghasilkan getaranpemilihan kecepatan blower Low dutycycleuntuk memecah obat menjadi partikel kabut.yang ditentukan yaitu 40 - 20%. Saat tombolDriver blower berfungsi untuk mendorongstartuap dan sebagai pengatur banyak sedikitnyamengaktifkan blower yang berfungsi untukuap yang masuk ke mouthpiece. Apabilamendorong dan mengatur banyak sedikitnyatimer habis maka buzzer akan berbunyi.uap yang masuk ke mouthpiece. Driver3.3 Diagram Aliroscilator mengaktifkan rangkaian dan mengaktifkan piezoelektrik sehinggaterjadi pemecahan obat menjadi partikelpartikelkabut.Timerbekerjauntukmenghitung berapa lama waktu penggunaan.Ketika timer habis, proses pengobatan akanberhenti dan buzzer berbunyi.3ANALISA DATATabel 4.1 pengukuran tegangan RangkaianDriver OsilatorTegangan dariVbMikro (Volt)(Volt)00.020 .02OFF14.760.76ONLogikaGambar 3.3 Diagram Alir PengirimSaat pertama kali alat dihidupkan,display LCD akan menampilkan judul alatdan nama pembuat. Selanjutnya setting6Osilator

oscilator4.2berfungsisebagaipembangkitHasil Gelombang Osilator terhadapfrekuensi untuk mengaktifkan piezoelektrik.OsiloskopPiezoelektrik akan menghasilkan getaran untukmemecah obat menjadi partikel kabut. Driverblower berfungsi untuk mendorong uap dansebagai pengatur banyak sedikitnya uap yangmasuk ke mouthpiece. Apabila timer habis makabuzzer akan berbunyi. Pada driver blowertegangan tang diperlukan untuk mengaktifkanblower adalah 12VDC, dan diatur kecepatannyadengan PWM. Duty cycle yang dikehendaki saathigh (100-80%), saat medium (70-50%) dan low4PEMBAHASAN(40-20%).5.1 Rangkaian KeseluruhanHasil Gelombang PWM saat Flowrate 5v 5v 5vJ4R10220R110K21 5vCON2D2 16151413121110987654321J3PC6 (RESET)8/PB0 (ICP)9/PB1 (OC1A)10/PB2 (OC1B)11/PB3 (MOSI)12/PB4 (MISO)13/PB5 (SCK)14/PB6 (XT1)15/PB7 /0PD1/1PD2/2PD3/3PD4/4PD5/5PD6/6PD7/723456111213 ADC3)(SDA)(SCL)VCCGNDAVCCAREFAGND78202122R210k 5v 5vATMEGA328J5J61STARTR320K1blowerdriv er osiup 5vdownHighR7Q1NPN BCELS1enterRESISTOR12BUZZERGambar 4.2 bentuk gelombang yangTekan tombol ON/OFF pada posisiON untuk mengaktifkan catu daya yangdihasilkan saat flowrate highterhubung ke seluruh rangkaian. Setting timerHasil Gelombang PWM saat gunaan alat digunakan. Setting PWM padamotor blower berfungsi untuk mendorong leruapATMegayang328berfungsi sebagai pengolahan data. Tampilansetting timer dan blower akan ditampilkan padadisplay LCD 2x16. Driver oscilator akanmengaktifkan rangkaian oscilator. Rangkaian7

Gambar 4.2 bentuk gelombang yang4.Berdasarkan hasil pengukuran, timer stabil.dihasilkan saat flowrate medium5.Berdasarkanhasilpengukuran,padarangkaian driver osilator ketika mikroHasil Gelombang PWM saat Flowratemengeluarkan logika 1 yaitu 5V maka relayLowakan bekerja. Saat mikro mengeluarkanlogika 0 yaitu 0V maka relay akan mati.6.Berdasarkan pengukuran driver blowerketika mikro mengeluarkan logika 0 yaitu0V maka blower akan mati. Saat mikromengeluarkan logika 1 yaitu 5V makablower akan bekerja.6.2 SaranGambar 4.2 bentuk gelombang yang1) Dapatdihasilkan saat flowrate lowmemperbanyakkabutyangdihasilakn2) Desain yang lebih minimalis.Tabel pengukuran Timer3) Meminimalkanpenggunaantombo,perbanyak software.4) Tegangan yang di dapat osilator lebih distabilkan.DAFTAR PUSTAKAAlissa, Ridha Mustika. 2013. Hubungan Antara6.11.Self-efficacy Dalam Mencegah SeranganKesimpulan.AsmaSetelah melakukan percobaan, didapatkanStressMahasiswa.Universitashasil bahwa pada rangkaian mikrokontrolerPadaPendidikanIndonesia.ketika tegangan input sebesar 5v makadapat diatur untuk memasukkan afifaBerdasarkan hasil pengukuran, pada patkan(diakses tanggal 5 Desember 2015).nilaierrorrata-ratayaitu 0,0038%.3.ArtikelBerdasarkan hasil pengukuran pada dpress.com/2010/06/01,7MHz.8

zer.html (diakses tanggal 5tanggal 6 Desember 2015).Desember 2015).Depok, instrument, 2012. PWM (Pulse ments.com/?s pwmcomponrnts/16x2lcd-module-datasheet,(diakses tanggal 23 Mei 2016)tanggal 19 September spot.co.id/20(diakses tanggal 10 Desember 2015)14/01/nebulizer.html (diakses tanggal 5Desember 2015)BIODATA PENULISErly, 2014. Modifikasi Nebulizer ilihanMikrokontroller.Tugas akhir tidak diterbitkan. Prodi D-3,Teknik Elektromedik Surabaya, stangggal6Desember 2015).Hasbullah, marwan. 2015. Penyakit ne/penyakit-pernafasan-asma.html(diakses tanggal 6 Desember 2015).Pambudi, Wahyu. 2010, Sensor Quatz pot.co.id/2010/02/sensor-qcm.html (diakses tanggal 7Desember r gspot.co.id/2013/07/ultra9Nama: Rida Yuanita A.NIM: P27838013039TTL: Sidoarjo, 6 Juni 1995Alamat: PERUM Bluru Permai, SidoarjoPendidikan: SMAN 3 Sidoarjo

10

2 serta tidak menimbulkan suara bising dibanding dengan nebulizer compressor. Alat ultrasonik nebulizer sudah pernah dibuat oleh Erly Dwiyanti (2014) dengan judul Nebulizer Piezoelektrik Dilengkapi Timer dan Pemilihan Flowrate Berbasis Mikroko