i

DESAIN ALAT PENGONTROL KECEPATAN TETES INFUS DENGAN

MOTOR SERVO BERBASIS ARDUINO UNO Oleh,

Mozes Lawa

NIM: 642009005

TUGAS AKHIR

Diajukan kepada Program Studi Fisika, Fakultas Sains dan Matematika guna memenuhi

sebagian dari persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Sains

Program Studi Fisika

FAKULTAS SAINS DAN MATEMATIKA

UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA

SALATIGA

2016

ii

iii

iv

v

vi

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat kasih karunia dan

rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik.

Tugas akhir ini ditulis dan disusun untuk memenuhi sebagian persyaratan untuk memperoleh gelar

Sarjana pendidikan (S.Pd.) Fisika di Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga.

Penyusunan tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan, dukungan dan kerjasama dari berbagai

pihak. Atas segala bantuan dan dukungan tersebut, pada kesempatan ini penulis mengucapkan

terimakasih kepada :

1. Keluarga tercinta ibu, bapak, kakak dan adik saya, serta kekasih tercinta Dina Sonya N.M yang

selama ini terus mendoakan, memberikan dukungan baik materil, semangat dan perhatian

sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan baik.

2. Bapak Dr. Suryasatriya Trihandaru, S.Si., M.Sc.nat. selaku dosen pembimbing utama atas waktu,

tenaga, kritik dan saran serta wejangan-wejangannya dari awal hingga akhir sehingga skripsi ini

dapat terselesaikan dengan baik.

3. Ibu Made Rai Suci Shanti, N.A., S.Si., M.Pd selaku dosen pembimbing pendamping yang

telah bersedia meluangkan waktu untuk memberikan saran, motivasi, dan berbagi pengalaman.

Membimbing penulis dengan penuh kesabaran selama penelitian hingga tugas akhir ini selesai.

4. Seluruh Dosen FSM UKSW, khususnya Dosen Fisika dan Pendidikan Fisika: Bapak Suryasatriya

T., Bapak Andreas Setiawan, Bapak Adita Sutrisno, Ibu Diane Noviandini, Ibu Santi, Ibu Marmi

Sudarmi, Bapak Ferdi S. Rondonuwu, Bapak Wahyu H.K., Bapak Nur Aji Wibowo, Ibu Debora

Natalia S., dan Bapak Alva atas bimbingan dan ilmu yang diberikan kepada penulis selama

kuliah.

5. Mas Tri, Mas Sigit, dan Pak Tafip selaku Laboran Fisika dan Pendidikan Fisika FSM UKSW

atas segala bantuannya selama ini. Maaf jika selama ini selalu merepotkan.

6. Sahabat-sahabat tercinta saya yaitu teman-teman ASKARSEBA asrama mahasiswa UKSW buce,

winfrid, nelis, nexon, markus, k salo, ardi, dll. Terimakasih atas segala bantuan dan semangat

yang kalian berikan.

7. Terikasih untuk kampus UKSW yang telah memberikan saya kesempatan untuk menimbah ilmu

dan merasakan banyak pengalaman.

8. Segenap pihak yang turut membantu dan terlibat dalam pelaksanaan penelitian dan penyusunan

tugas akhir ini.

vii

Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penulisan dan penyelesaian tugas akhir ini. Oleh

karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca bagi

perbaikan penulis. Apabila dalam penyusunan tugas akhir ini ada kata-kata yang kurang berkenan di

hati pembaca, penulis mohon maaf yang sebesar-besarnya. Akhirnya penulis berharap tugas akhir ini

dapat bermanfaat bagi pembaca, khususnya bagi pihak-pihak yang berkepentingan.

Salatiga, September 2015

Penulis

viii

MOTTO

“Tetapi TUHAN adalah Allah yang benar, Dialah Allah yang hidup dan Raja yang kekal" (Yeremia 10:10a)

“Kesempatan selalu datang pada kita namun jangan berharap pada

keberuntungan semata, berusahalah senantiasa untuk kesuksesan

yang sesunguhnya ”

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ................................................................................................................ i

LEMBAR PENGESAHAN ....................................................................................................... ii

PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT ............................................................................................. iii

PERNYATAAN PERSETUJUAN AKSES ................................................................................... iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA TULIS TUGAS AKHIR ......................................................... v

KATA PENGANTAR............................................................................................................... vi

MOTTO ................................................................................................................................ viii

DAFTAR ISI ........................................................................................................................... ix

DESAIN ALAT PENGONTROL KECEPATAN TETES INFUS DENGAN MOTOR

SERVO BERBASIS ARDUINO UNO

Abstrak……………………………………………………………………….. .................................. 1

Pendahuluan ..................................................................................................... 2

Landasa Teori .................................................................................................... 2

Bahan dan Metode Penelitian…………………………………………………………….. ......... 4

Hasil Dan pembahasan ...................................................................................... 5

Kesimpulan ........................................................................................................ 6

Saran…………………………………………………………………………. 6

Daftar Pustaka .................................................................................................. 7

1

DESAIN ALAT PENGONTROL KECEPATAN TETES INFUS

DENGAN MOTOR SERVO BERBASIS ARDUINO UNO

Mozes Lawa1, Made Rai Suci Shanti

1,2, Suryasatriya Trihandaru

1

1Fisika, Fakultas Sains dan Matematika, Universitas Kristen Satya Wacana

2 Pendidikan Fisika, Fakultas Sains dan Matematika, Universitas Kristen Satya Wacana

Jl. Diponegoro No.52-60, Salatiga (50711)

192009035@student.uksw.edu

Abstrak

Perkembangan ilmu kedokteran dan teknologi yang semakin canggih

menuntut pengamatan dan keakuratan pemberian dosis obat dan perlakuan

perawat terhadap para pasien. Demikian halnya perkembangan ilmu dan

teknologi di bidang alat-alat kesehatan. Salah satu peralatan yang ada dan

sering digunakan di rumah sakit salah satunya adalah infus. Alat infus ini

digunakan untuk memberikan cairan ataupun obat kepada pasien sehingga

memerlukan keakuratan agar tidak terjadi hal – hal yang tidak diinginkan.

Atas dasar masalah seperti yang telah dibahas maka akan di rancang

sebuah alat pengontrol kecepatan tetes infus. Alat ini dirancang dengan

berbasis pada papan programing arduino tipe arduino uno R3. Dan juga

memanfaatkan motor servo sebagai pengerak rangkaian mekanika dan

berfungsi sebagai penjepit selang infus. Kepatan tetes infuse dapat di

kendalikan dengan cara memutar potensiometer ke angka tetes/menit sesua

yang di inginkan namun pada penelitian ini inti peneliti memeberi batasan

kusus untuk tetes yang cepat saja untuk teten yang sedikit belum di sediakan.

Kata kunci: arduino,kontrol infus, servo motor, mekanika,buzzer

2

I. PENDAHULUAN

Perkembangan ilmu kedokteran dan teknologi

yang semakin canggih menuntut pengamatan dan

keakuratan pemberian dosis obat dan perlakuan

perawat terhadap para pasien. Demikian halnya

perkembangan ilmu dan teknologi di bidang alat-

alat kesehatan. Salah satu peralatan yang ada dan

sering digunakan di rumah sakit salah satunya

adalah infus. Alat infus ini digunakan untuk

memberikan cairan ataupun obat kepada pasien

sehingga memerlukan keakuratan agar tidak terjadi

hal – hal yang tidak diinginkan.

Kita ketahui dibeberapa rumah sakit infus

masih dilakukan secara manual untuk memberi

jumlah tetesan infus yang akan diberikan kepada

pasien, petugas medis harus menghitung tetesannya

sambil melihat jam tangan selama satu menit, cara

ini tentu masih jauh dari tingkat ketelitian. Adapun

beberapa faktor yang dapat mempengaruhi

pemberian dan jumlah cairan infus adalah petugas

medis yang kelelahan sehingga tidak dapat

memberikan jumlah tetesan infus yang tepat dan

posisi tangan pasien yang sering bergerak yang

bisa mempengaruhi jumlah tetesan tersebut. Sistem

otomatis alat infus sudah digunakan tapi saat ini

hanya untuk ruangan khusus atau memerlukan

biaya yang sangat mahal untuk bisa

menggunakannya. Sebagai upaya untuk mengatasi

hal tersebut maka, peneliti berusaha merancang

dan membuat sistem otomatis alat infus dalam

pemantauan jumlah tetes infus dan pengaturan

tetesan tanpa membandingkan dengan jam tangan.

Cairan infus kekentalannya beragam dan

masuknya ketubuh pun juga berbeda kapasitasnya.

Biasanya untuk penderita yang telah kritis

digunakan cairan yang mempunyai kandungan

obat-obatan yang kepekatannya tinggi, sedangkan

untuk penderita tidak terlalu kritis, hanya

digunakan cairan pembantu metabolisme.

Atas dasar masalah seperti yang telah dibahas

maka akan di rancang sebuah alat pengontrol

kecepatan tetes infus. Alat ini dirancang dengan

berbasis pada papan programing arduino tipe

arduino uno R3, serta memanfaatkan motor servo

sebagai pengerak rangkaian mekanik yang

berfungsi sebagai penjepit selang infus.

II. LANDASAN TEORI

ARDUINO UNO

Arduino uno adalah sebuah papan mikrokontroler

yang dapat diprogram sesuai keinginan. Arduino

uno memiliki 14 pin I/O, serta 6 buah pin sebagai

input analog. Arduino adalah sebuah plat form dari

physical computing yang bersifat open source.

Gambar 1. papan arduino uno R3

Tabel 1. data seet board Arduino

Mikrokontroler ATmega328

Tegangan

pengoperasian

5V

Tegangan input yang

di sarankan

7V-12V

Batas tegangan input 6V-20V

Jumlahl pin I/O 14 pin (6 di antaranya

adalah keluaran PWM)

Jumlah pin input

analog

6 pin

Arus dc tiap pin I/O 40 mA

Arus dc untuk pin

3,3 V

50 mA

Memori flash 32 KB (ATmega328)

sekitar 0,5 KB di gunakan

sebagai boot loader

SRAM 2 KB (ATmega328)

EEPROM 1 KB (ATmega328)

Clock 16 Hz

PEMROGRAMAN ARDUINO

Salah satu kelebihan dari arduino Uno ini adalah

didukung oleh software Arduino IDE (Integrated

Development Enviroment) untuk melakukan

penulisan pemrograman. Bahasa

pembrogramannya berdasarkan bahasa C yang

mudah untuk dpelajari dan sudah didukung oleh

library yang lengkap. Pada gambar 2 merupakan

sebuah contoh program yang di buat untuk

menyalakan 1 buah LED yang di pasang pada pin

13, selama 1 detik.

3

Gambar .2. contoh program sederhana arduino

MOTOR SERVO

Motor servo disusun dari sebuah motor DC,

gearbox, variabel resistor (VR) atau potensiometer

dan rangkaian kontrol. Potensiometer berfungsi

untuk menentukan batas maksimum putaran sumbu

(axis) motor servo. Sedangkan sudut dari sumbu

motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang

pada pin kontrol motor servo.

Gambar 3. konponen penyusun motor Servo

SENSOR PHOTODIODA

Photodioda adalah suatu jenis dioda yang

nilai resistansinya berubah-ubah apabila intensitas

cahaya yang mengenai photodioda beubah-ubah.

Di dalam gelap nilai tahanannya sangat besar,

sehingga tidak ada arus yang mengalir. Semakin

besar intensitas cahaya yang mengenai photodioda,

maka nilai resistansinya semakin kecil sehingga

arus yang mengalir semakin besar. Photodioda

lebih pekah terhadap cahaya infrared dari pada

cahaya tampak. Pada penelitian yang dilakukan di

gunakan LED infrared sebagai sumber cahaya yang

diterima oleh photodiode.

MEKANIKA (GEAR)

Teori gear sama persis dengan teori hubungan

antara kecepatan sudut dan kecepatan linear pada

roda. Pada gambar 2 terlihat bahwa tepi gear 1 dan

2 saling berhubungan (tidak slip), maka kecepatan

liniar gear 1 dan 2 akan sama. Namun pada gear 1

dan 3 kecepatan linearnya tidak sama, yang sama

adalah kecepatan sudut dari kedua gear tersebut.

Hubungannya adalah :

Gambar .2. susunan dari 3 gear yang berbeda jari-jari

PRINSIP KERJA INFUS

Prinsip kerja dari infus sama dengan sifat dari air

yaitu mengalir dari tempat yang tinggi ke tempat

yang rendah sebab di tarik oleh gaya grafitasi

bumi. Pada sistem alat infus, terdapat sebuah klem

yang dapat mengatur laju tetesan permenit. Jika

klem digerakan untuk mempersempit jalur aliran

pada selang maka laju cairan akan menjadi lambat

ditandai dengan sedikitnya jumlah tetesan infus per

menit yang keluar dan sebaliknya bila klem

digerakan untuk memperlebar jalur aliran pada

selang infus maka laju airan infus akan menjadi

cepat ditandai dengan banyaknya jumlah tetesan

infus per menit.Perawat akan mengatur dan

menyamakan dengan menit pada jam sesuai dari

dosis yang telah di berikan oleh dokter.

Gambar 4. Sistem kerja infus

4

III. BAHAN DAN METODE

PENELITIAN

Bahan

Dalam penelitian digunakan bahan-bahan yang

di pakai untuk merangcang alat pemantau tetes

infus dan suhu badan dengan tampilan digital serta

alarm pengingat. Bahan utama yang di gunakan

adalah, papan Arduino uno, LCD 16 x 2, keypad 4

x 4, sensor cahaya photodiode, buzzer, serta

rangkaian komperator-histerisis.

Alat ukur yang dipakai adalah multimeter

berfungsi sebagai pengukur nilai tegangan keluaran

untuk masing-masing sensor. Stopwatch berfungsi

untuk mencari tahu selang waktu antara tiap tetes.

Tabel 2. Daftar bahan yang digunakan dalam pembuatan alat

No Bahan Jumlah keterangan

1 leptop 1 Pengkodingan program

2 Arduino Uno 1 Papan programing

3 LCD 16x2 1 Sebagai output

4 Keypad 4x4 1 Input nilai tetes seharusnya

5 Motor Servo 1 Sebagai mesin pengerak

rangkayan mekanik

6 Photodiopda 1 Sensor pendeteksi tetes

7 LED Infrared 1 Sumber photodiode

8

9

Komperator-

histerisis

Rangkayan

mekanik

1 Penghindar noise untuk

photodioda

Sebagai penjepit selang

infuse

Metode Penelitian

Secara umum metodologi perancangan

penelitian ini terdiri dari beberapa tahap. Langkah

pengerjaan penelitian tersebut dapat dilihat melalui

diagram blok.

Gambar 5. Diagram blok pengerjaan penilitian

Sensor photodioda

Untuk rangkaian led-infrared dan photodioda

rangkai terpisah, dengan kabel yang panjang agar

dapat di pasang pada botol infus yang telah di

gantung.

Gambar 6. Rangkaian sensor photodioda

Komperator-histerisis

Membuat rangkaian komperator dengan

histerisis untuk photodioda. Pada gambar Vinput

merupakan V dari photodioda yang masuk ke

komperator. Vcc adalah 5v yang merupakan

tegangan dari arduino, dan Vout masuk ke board

arduino.

Gambar 7. Kooperator - histerisis menggunakan IC LM339

LCD (Liquid Crystal Display)

Untuk dapat menampilkan data karakter ke

LCD maka koneksi mikrokontroller dan LCD

dapat dijelaskan sebagai berikut. Data masukan

untuk penampil LCD diberikan melalui pin output

3-8 pada arduino. Sedangkan untuk mengontrol

LCD Pada rangkaian display dipasang komponen

potensio meter 5K Ohm yang berfungsi sebagai

pengatur kecerahan dari LCD. Sumber tegangan

yang diberikan sebesar 5 V.

Sistem mekanika penjepit selang infus

Untuk rangkaian mekanikanya dipakai pemutar

DVD bekas kemudian dibuat tambahan desain

sehingga gear dapat menjepit selang infus. Pada

5

gambar 8 terlihat bahwa ujung dari rangkaian

mekaniknya akan bersentuhan langsung dengan

selang infus. Pada sisi yang lainnya, terdapat motor

servo yang akan memutar rangkaian gear pada saat

menekan dan merenggangkan selang. Putaran

motor servo dikontrol oleh board arduino yang

sudah diprogram.

Gambar 8. Gambar rangkaian mekanik penjepit selang infus.

Secara keseluruhan langkah-langkah dari

penggunaan alat adalah :

1. Pemasangan botol infus dan pemasangan

selang infus pada alat.

2. Input nilai tetes pada keypad dengan resep

dari dokter . pada saat tetes tidak sesuai

dengan jumlah tetes permenit yang sudah di

tentukan, maka alarm akan berbunyi.

3. Putar potensiometer ke angka tetes yang

dibutuhkan pasien.

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada tabel 3 merupakan data hasil dari

pengaturan tetes infus dari alat untuk 200

tetes/menit. Terlihat bahwa pada menit ke-2

data mulai tidak sesuai dengan pengaturan yang

sudah ditetapkan. Tetes infus mengalami

penurunan sampai 6 tetes dan mengakibatkan

alaram berbunyi. Error dari pengambilan data

di menit ke-2 3%. Namun pada detik ke-5

kondisi berbalik lagi jumlah tetes mengalami

kenaikan 3 tetes permenit dari tetes yang

seharusnya. Error dari keadaan dimenit ke-5

adalah 1,5%.

Secara keseluruhan, rata-rata dari pemantauan

alat untuk 200 tetes/menit untuk 6 kali

pengambilan data : rata-rata jumlah tetes :

198,7 tetes/menit, rata-rata error 0,67 %.

Tabel 3. Data untuk 200 tetes/menit

atur 200 tetes/menit

Pengukuran /menit

Tetes/menit %

otomatis perhitungan

manual error

ke-1 200 200 0,00

ke-2 194 200 3,00

ke-3 195 200 2,50

ke-4 199 200 0,50

ke-5 203 200 -1,50

ke-6 201 200 -0,50

Rata-rata 198,7 200 0,67

Pada tabel 4 merupakan data hasil dari pengaturan

tetes infus dari alat untuk 300 tetes/menit. Terlihat

bahwa pada menit pertama data sudah mulai tidak

sesuai dengan pengaturan yang sudah ditetapkan.

Tetes infus mengalami penurunan sampai 4 tetes

dan mengakibatkan alaram berbunyi. Error dari

pengambilan data di menit pertama 1,33%. Namun

pada detik ke-4 kondisi infus dalam keadaan stabil.

Secara keseluruhan, rata-rata dari pemantauan alat

untuk 300 tetes/menit untuk 6 kali pengambilan

data : rata-rata jumlah tetes : 296,5 tetes/menit,

rata-rata error 1,17 %.

Pada gambar 9 merupakan grafis dari data untuk

300 tetes/menit. Tabel 4. Data untuk 300 tetes/menit

atur 300 tetes/menit

Pengukuran /menit

Tetes/menit %

otomatis perhitungan

manual error

ke-1 296 300 1,33

ke-2 297 300 1,00

ke-3 297 300 1,00

ke-4 300 300 0,00

ke-5 294 300 2,00

ke-6 295 300 1,67

Rata-rata 296,5 300 1,17

6

Gambar 9. Gambar grafik kondisi tetes selama 6 menit

V. KESIMPULAN

Berdasarka penelitian dan pengujian system dari

alat infus pasien yang dibuat, maka dapat

disimpulkan beberapa hal terkait dengan

pelaksanaan dan hasil dari pengambilan data:

1. Kecepatan tetes infus dapat di kendalikan

dengan cara memutar potensiometer ke

angka tetes/menit sesuai yang di inginkan

namun pada penelitian ini inti tetes yang

sedikit belum di sediakan.

2. Jumlah tetes infus per menit selalu dipantau

oleh alat.

3. Untuk tiap percobaan yaitu 200 tetes/menit

dan 300 tetes/menit memiliki rata-rata nilai

error berturut-turut 0,67 % dan 1,17 %

Saran

Untuk pengembangan selanjutnya di sarankan agar

memaksimumkan kerja dari alat pengontrol

kecepatan tetes infus:

1. Rangkaian komperator histerisis harus lebih

baik lagi karena pada alat ini, di tempat

yang sangat terang sensor photodiode

mengalami kesulitan dalam membaca tetes

infus.

2. Penggunaan sensor tambahan pada botol

infus akan lebih baik karena dapat

mengetahui kapan infus akan habis.

3. Perancangan sistim mekanika dari alat

harus lebuh baik lagi agar dapat mengatur

sampai tetes yang lebih kecil lagi.

4. Dibuat kesing pembungkus keseluruhan

alat dengan tampilan yang menarik..

293

294

295

296

297

298

299

300

301

0 5 10

Series1

Series2

7

VI. REFERENSI

Artikel jurnal

1. D.F. Anggraini. 2012. Pengembangan

Sistem Monitoring Tetesan Infus Pada

Ruang Perawatan Rumah Sakit, Tersedia

di, http: www.Distrodoc.com /287211,

diakses 2 Mei 2015.

2. Kokoh S A. 2011. Rancang bangun alat

pengaturan jumlah tetes pada pasien dan

monitoring jarak jauh dengan PC. ITS.

3. Djuandi. 2011. Pengenalan arduino. Dari

www.tokobuku.com

4. Yusmaninita. 2009. Rasionalitas

penggunaan obat. RSUP. H. Adam Malik

5. R. C. Gupta. 2005. Desing and

implementation of controlled drug infusion

system . Journal of Scientific & Industrial

Research Vol.64, October 2015, pp. 761-

766

Buku

1. Michael Margolts. 2012. Arduino

CookBook. ISBN: 978-1-449-31387-6

2. Kimmo Karvinen & Tero Karvinen. 2014.

Measure the World with Electronics,

Arduino, and Raspberry Pi. ISBN: 978-1-

449-36708-4