BAB I - UNNOCS | Indonesian electronics for … · Web viewHanya dibatasi untuk paramerer warna...
-
Upload
truonghanh -
Category
Documents
-
view
213 -
download
0
Transcript of BAB I - UNNOCS | Indonesian electronics for … · Web viewHanya dibatasi untuk paramerer warna...
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Sejalan dengan semakin pesatnya kemajuan teknologi yang
mendorong manusia untuk berfikir melakukan kegiatan maupun aktifitas
dengan mudah dan ringan, sehingga cara-cara lama dan butuh waktu yang
lama semakin ditinggalkan. Di bidang kedokteran perkembangan teknologi
ini akan mempermudah pengoperasian alat kedokteran, salah satunya adalah
alat kedokteran gigi.
Sebagaimana diketahui bahwa gigi merupakan bagian yang penting
dalam proses pencernaan. Dengan adanya pengaruh genetic maupun
pengaruh luar seperti pola makan serta perbedaan sensitifitas gigi, dapat
mempengaruhi warna gigi. Menurut pengamatan penulis terhadap
pemeriksaan perubahan warna gigi saat ini masih dilakukan secara manual
yaitu dengan cara menyamakan dengan kartu pengukuran warna gigi.
Dengan alasan tersebut maka dalam tugas akhir ini penulis ingin
merancang sebuah “ ALAT UJI WARNA GIGI” secara otomatis. Alat ini
nantinya penulis berharap dapat mengurangi human error dari petugas medis
yang melakukan pemeriksaan. Selain hal – hal tersebut alat ini juga sangat
berguna untuk menentukan warna –warna gigi sesuai dengan parameter
yang ada.
1
1
1.2 BATASAN MASALAH
Adapun batasan masalah pada penyusunan Tugas Akhir ini adalah:
Hanya dibatasi untuk paramerer warna gigi putih, kuning dan coklat.
1.3 RUMUSAN MASALAH
1.3.1 Dapatkah dibuat alat uji warna gigi menggunakan sensor LED dan
LDR?
1.3.2 Bagaimana pembacaan warna gigi menggunakan LED dan LDR?
1.4 TUJUAN
1.4.1 Tujuan Umum
Merancang’’ALAT UJI WARNA GIGI ’’ secara otomatis.
1.4.2 Tujuan Khusus
Membuat rangkaian sensor gigi
Membuat rangkaian ADC 0804
Membuat rangkaian mikrokontroller beserta software
Membuat rangkaian LCD sebagai outputan akhir.
1.5 MANFAAT
1.5.1 Manfaat Teoritis
Menambah pengetahuan mahasiswa tentang macam-macam warna gigi.
1.5.2 Manfaat Praktis
Memudahkan para petugas medis untuk menentukan warna gigi pasien.
2
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 GAMBARAN UMUM
Gigi mempunyai fungsi yang sangat berarti bagi manusia yaitu untuk
membantu mengunyah, memotong makanan. Maka dari itu gigi haruslah
dirawat dengan benar. Walaupun sudah dilakukan perawatan namun masih
juga terdapat perubahan warna gigi.
Perubahan warna gigi adalah kelainan warna gigi rata – rata yang dapat
dilihat secara klinis. Perubahan warna dapat dibedakan atas kategori sebagai
berikut :
Perubahan warna Formatif
Perubahan warna jenis ini bersifat turun temurun atau congenital.
Penyebab perubahan warna formatif ini adalah:
a. Erythroblastosis Fetalis
Erythroblastosis Fetalis adalah Anemi hemolitis congenital,
pecahnya darah yang mengakibatkan gangguan struktur dan perubahan
warna gigi – geligi. Hal ini terjadi karena ketidak cocokan protein dalam
foetus dan darah ibu, yang dinamakan rhesusfactor ( Rh ). Akibat dari
3
3
rhesusfactor adalah suatu anemi hemolitis parah, yang muncul sebagai
penyakit kuning ( Icterus Gravis Neonatorum ).
Perubahan warna gigi yang akan terjadi sangatlah bervariasi
diantaranya: hijau, biru, abu – abu, kuning dan coklat. Penyebab dari
perubahan ini adalah adanya bilirubin didalam tulang gigi dan perubahan
ini akan menghilang sedikit demi sedikit.
b. Fluorosis Endemila
Fluorosis Endemila adalah Email yang mengalami fluorosis yang
menunjukkan opasitas. Perubahan warna coklat terjadi karena infiltrasi
bahan warna dari makanan.
Perubahan warna Tetrasiklin
Perubahan warna gigi yang terjadi karena antibiotika yang diberikan
pada saat bayi, antibiotika ini sering dikenal dengan Tetrasiklin.
Tetrasiklin asli yang dipakai menyebabkan perubahan warna kuning
yang dibawah sinar UV berfluoresensi. Oksidasi yang dipengaruhi sinar
matahari menggelapkan warna kuning menjadi coklat. Macam warna
gigi yang disebabkan oleh obat antara lain :
Klortetrasiklin dapat menyebabkan gigi berwarna abu – abu -
coklat.
Demiklosiklin dapat menyebabkan gigi berwarna kuning.
Oksitetrasiklin dapat menyebabkan gigi berwarna kuning, coklat
dan krem – putih.
4
Tetrasiklin dapat menyebabkan gigi berwarna kuning
Doksisiklin kurang lebih tidak ada perubahan.
2.2 RANGKAIAN SENSOR
Pada modul ini menggunakan dua sensor yaitu LED dan LDR.
2.2.1 LED ( Light Emitting Dioda )
Dalam pembuatan tugas akhir ini, penulis menggunakan LED sebagai
sumber cahaya pada gigi yang mana nantinya akan ditangkap oleh LDR
dengan intensitas yang berbeda sesuai dengan media (gigi).
Gambar 2.1 Rangkaian LED
LED ini biasanya disebut juga dengan diode cahaya, apabila diberi
forawrd bias atau arus maju membangkitkan cahaya di pertemuan P – N nya.
Pada saat rekombinasi tersebut elektron – elektron yang melepaskan
energinya akan menghasilkan cahaya atau panas. Diode ini mempunyai dua
buah kaki yaitu anoda dan katode.
LED (Light Emitting Diode) adalah suatu diode yang dapat
mengeluarkan cahaya apabila kaki – kakinya diberikan tegangan sesuai
dengan tegangan yang dibutuhkan. Sumber tegangan LED ada dua yaitu bisa
5
diberi tegangan AC untuk LED AC dan tegangan DC untuk LED DC ( Pada
LED DC pemberian tegangan tidak boleh terbalik).
2.2.2 LDR ( Light Dependent Resistor )
Dalam pembuatan tugas akhir ini, penulis menggunakan LDR sebagai
rangkaian tranduser sensor cahaya yaitu menerima pantulan cahaya dari
media (gigi).
Gambar 2.2 Rangkaian LDR
LDR adalah resistor yang resistansinya berubah – ubah karena adanya
perubahan intensitas cahaya yang diserap. LDR juga merupakan resistor yang
memiliki koefisien temperature negative, dimana resistansinya dipengaruhi
intensitas cahaya. LDR dibentuk dari Cadmium Sulfide (CDS) atau serbuk
keramik. Secara umum CDS disebut juga peralatan Photo Conductive, selam
terdapat variasi terhadap intensitas cahaya.
2.3 RANGKAIAN BUFFER
IC LM 741 sebagai operational amplifier. Seri LM 741 ini adalah
penguat operational untuk keperluan umum yang penampilannya lebih baik
dari standart industri. Penguat ini memiliki sifat – sifat yang selalu tepat dan
6
dapat memproteksi baban yang dimasukkan maupun dikeluarkan. Op – Amp
741 yang diproduksi oleh national semikonduktor ini mempunyai 1 buah
Op-Amp yang dioperasikan dengan supply ganda yaitu +12 V dan -12 V
serta memiliki karakteristik sebagai berikut :
Band width 1.5 MHz
Arus supply 1,7 Ma
Arus bias 80 nA
Arus offset 20 nA
Tegangan offset 20 nA
Konsumsi daya 6 Mv
CMMR 90 dB
Op-Amp 741 pada pembuatan tugas akhir ini berfungsi sebagai buffer.
Gambar 2.3 Rangkaian Penguat
2.4 RANGKAIAN ADC 0804
ADC adalah kepanjangan dari Analog to Digital Converter yang
artinya Pengubah dari analog ke digital. Fungsi dari ADC adalah untuk
mengubah data analog menjadi data digital yang nantinya akan masuk ke
suatu komponen digital yaitu mikrokontroller AT89S51.
7
Inputan dari ADC ini ada 2 yaitu input positif (+) dan input negatif (-).
ADC 0804 ini terdiri dari 8 bit microprocessor Analog to Digital Converter.
Gambar 2.4 Rangkaian ADC 0804
V (+) dan V(-) adalah inputan tegangan analog differensial sehingga
data tegangan yang akan diproses oleh ADC adalah selisih antara Vi(+) dan
Vi(-). Vref adalah tegangan referensi ADC yang digunakan untuk mengatur
tegangan input pada Vi+ dan Vi-. Besarnya tegangan referensi ini adalah
setengah dari tegangan input maksimal. Hal ini bertujuan agar pada saat
inputan maksimal data digital juga akan maksimal. Frekuensi clok dari ADC
dapat diatur dengan komponen R dan C eksternal pada pin Rclk dan Cclk
dengan ketentuan :
Fclk = 1/ ( 1,1 RC )
Chip select fungsinya untuk mengaktifkan ADC yang diaktifkan
dengan logika low. Read adalah inputan yang digunakan untuk membaca
data digital hasil konveksi yang aktif pada kondisi low. Write berfungsi
8
untuk melakukan start konversi ADC diaktifkan pada kondisi logika low.
Instruksi berfungsi untuk mendeteksi apakah konversi telah selesai atau
tidak, jika sudah maka pin instruksi akan mengeluarkan logika low. Data
outputan digital sebanyak 8 byte ( DB0 – DB7 ) biner 0000 0000 sampai
dengan 1111 1111, sehingga kemungkinan angka decimal yang akan muncul
adalah 0 sampai 255 dapat diambil pada pin D0 sampai D7. DB0 – DB7
mempunyai sifat latching.
Vreferensi ADC = 2MaxVin
Vresolusi ADC = Vin Max
2n - 1
2.5 RANGKAIAN MICROKONTROLLER AT 89S51
IC Mikrokontroler AT89S51 adalah komponen produksi Atmel yang
berorientasi pada kontrol dengan level logika CMOS. Komponen ini
termasuk keluarga MCS’51. Rangkaian integrasi tersebut memiliki
perlengkapan single chip mikrokomputer. Perlengkapan yang dimaksud
adalah CPU (Central Processing Unit) yang terdiri dari komponen yang
saling berhubungan dengan komponen yang lain. Diantaranya Register,
ALU (Arithmatic Logic Unit) dan Unit Pengendali.
9
Masing – masing mempunyai fungsi yang berbeda-beda, antara lain :
Gambar 2.5 Rangkaian Mikrokontroller
1. Register
Sebagai memori sementara di dalam CPU. Beberapa register mempunyai
fungsi tertentu, seperti program counter dan code register, yang lain
bersifat lebih umum yaitu bersifat sebagai akumulator. Tiap – tiap
komputer memiliki panjang kata yang merupakan karakteristik dari CPU.
Seperti pada keluarga MCS ’51 ini besarnya ditentukan oleh bus dan
memori internal, oleh karenanya mikrokontroller keluarga MCS ‘51 ini
memiliki kemampuan menyimpan data 8 bit.
2. ALU (Arithmatic Logic Unit)
10
Dari namanya dapat diketahui bahwa ALU mampu menjalankan operasi
aritmatika dan logika dengan bilangan – bilangan biner. Dalam keluarga
MCS ’51 operasi ALU datanya terbatas pada jumlah bilangan biner 8 bit,
tidak sampai pada operasi floating point (angka mengambang).
3. Unit Pengendali
Unit pengendali digunakan untuk menyerempakkan kerja yang sangat
diperlukan oleh setiap prosessor. Sebuah instruksi di ambil dan di
dekode, setelah prosessor mengetahui apa yang dimaksud dengan
instruksi, maka unit pengendali akan memberikan signal pada aksi yang
dimaksud.
Mikrokontroller AT 89C51 memiliki beberapa fasilitas yang dapat
dipakai oleh pengguna. Fasilitas yang dimaksud antara lain :
1. Flash program memori ROM internal sebesar 4 Kbyte. Dengan flash
Perom ini mikrokontroller mampu diprogram dan dihapus hingga 1000
kali.
2. Memori data RAM internal sebesar 128 Byte.
3. Kemampuan kerja clock internal dari 0 hingga 24 M Hz.
4. Terdapat 2 buah timer/counter yang dapat dipakai hingga 16 Bit.
5. Kemampuan mengalamati memori program dan data maksimum 64
Kbyte eksternal.
6. Dua buah tingkat prioritas interupsi.
11
7. Lima buah interupsi, yaitu 2 buah interupsi eksternal dan 3 buah
interupsi internal.
8. Empat buah I/O masing-masing 8 Bit.
9. Port serial full duplex UART (Universal Asincronous Receive
Transmit), dengan kemampuan pendeteksian kesalahan.
10. Mode pengontrolan daya, yaitu :
Mode Idle (daya akan berkurang jika CPU dikehendaki stad by).
Mode Power Down (oscillator berhenti yang berarti daya akan
berkurang karena intruksi yang dieksekusi menghendaki power
down)
11. Pengembalian ke mode normal setelah power down karena adanya
interupsi.
12. Dapat diprogram per bit sehingga pemrograman akan lebih leluasa dan
efektif.
Dalam IC program AT89S51 terdapat beberapa port dan program-
program lain. Diantaranya adalah sebagai berikut :
1. Port 0.
Port 0 adalah 8 bit open drain bi-directional port 1/0. Pada saat
sebagai port out, tiap pin dapat dilewatkan ke 8 input TTL. Ketika
logika 1 dituliskan pada port 0, maka pin – pin ini dapat digunakan
sebagai input yang berimpedansi tinggi. Port 0 dapat dikonfigurasikan
untuk dimultiplex sebagai jalur data atau address bus selama membaca
12
program external dan memori data. Pada mode ini P0 mempunyai
internal pull up. Port 0 juga menerima kode bit selama pemrograman
flash. Dan megeluarkan kode bit selama verifikasi program.
2. Port 1.
Port 1 adalah 8-bit bi-directional Port 1/0 denga internal pull
up. Port 1 mempunyai buffer output yang dapat dihubungkan dengan 4
TTL input. Ketika logika 1 dituliskan ke port 1, pin ini dipull high
dengan menggunakan internal pull up dan dapat digunakan sebagai
input. Ketika sebagai input, pin port 1 yang secara eksternal dipull low
akan mengalirkan arus 1 L karena internal pull up. Port 1 juga
menerima address bawa selama pemrograman flash dan verifikasi.
3. Port 2.
Port 2 adalah 8 bit bi-directional port 1/0 dengan internal pull
up. Port 2 output buffer dapat melewatkan 4 TTL input. Ketika logika 1
dituliskan ke port 2, maka mereka dipull high dengan internal pull up
dan dapat digunakan sebagai input.
4. Port 3.
Port 3 adalah 8 bit bi-directional port 1/0 dengan internal pull
up. Output buffer dari port 3 dapat dilewati 4 input TTL. Ketika logika
1 dituliskan ke port 3 maka mereka akan dipull high dengan internal
pull up dan dapat digunakan sebagai input. Port 3 juga mempunyai
13
berbagai macam fungsi atau fasilitas. Port 3 juga menerima beberapa
sinyal kontrol untuk pemrograman flash dan verifikasi.
5. RST.
Input reset. Logika high pada pin ini akan mereset siklus mesin.
6. ALE/PROG.
Pulsa Output Address Latch Enable digunakan untuk lacthing
bit bawah dari address selama mengakses ke eksternal memori. Pin ini
juga merupakan input pulsa program selama pemrograman flash.
Operasi normal dari ALE dikeluarkan pada laju konstan 1/6 dari
frekuensi oscilator, dan dapat digunakan untuk pewaktu eksternal atau
pemberian pulsa. Jika dikehendaki, operasi ALE dapat di disable
dengan memberikan setting bit 0 dari SFR pada lokasi 8 EH.
Dengan bit set, ALE dapat diaktifkan selama instruksi M0VX atau
MOVC. Dengan mensetting ALE disabled, tidak akan mempengaruhi
jika mikrokontroler pada mode eksekusi eksternal.
7. Port Pin Alternate Functions.
P3.0 RXD (serial input port).
P3.1 TXD (serial output port).
P3.2 INT0 (eksternal interupt 0).
P3.3 INT1 (eksternal interup 1).
P3.4 T0 (timer 0 eksternal input).
P3.5 T1 (timer 1 eksternal input).
14
P3.6 WR (eksternal data memori write strobe).
P3.7 RD (eksternal data memori read strobe).
8. PSEN.
Program store enable merupakan sinyal yang digunakan untuk
membaca program pada memori eksternal. Ketika 8951 mengeksekusi
kode dari program memori eksternal, PSEN diaktifkan 2 kali setiap
siklus mesin, kecuali bahwa 2 aktifasi PSEN terlewati selama
pembacaan ke memori data eksternal.
9. EA/VPP.
Eksternal Access enable. EA harus diposisikan ke GND untuk
mengaktifkan divais untuk mengumpankan kode dari program memori
yang dimulai pada lokasi 0000H sampai dengan FFFFH. EA harus
diposisikan ke VCC untuk eksekusi program internal.
Pin ini juga menerima tegangan pemrograman 12 Volt (VPP) selama
pemrograman flash.
10. XTAL 1.
Input oscilator inverting amplifier dan input untuk internal clock
untuk pengoperasian 2.
11. XTAL 2.
Output dari inverting oscilator amplifier.
15
2.6 RANGKAIAN LCD ( Liquid Crystal Display )
LCD adalah sebuah display dot matrix yang difungsikan untuk
menampilkan tulisan berupa angka atau huruf sesuai dengan yang
diinginkan (sesuai dengan program yang digunakan untuk
mengontrolnya). Pada tugas akhir ini penulis menggunakan LCD dot
matrix dengan karakter 2 x 16, sehingga kaki – kakinya berjumlah 16
pin.
Gambar 2.6 Rangkaian LCD
LCD yang penulis gunakan berfungsi untuk menampilkan hasil
pembacaan warna gigi. LCD ini hanya memerlukan daya yang sangat
kecil, tegangan yang dibutuhkan juga sangat rendah yaitu +5 Volt DC.
16
Tabel 2.1 Fungsi Pin pada LCD
No Symbol Level Keterangan
1 Vss - Dihubungkan ke 0 V (Ground)
2 Vcc - Dihubungkan dengan tegangan supply +5V dengan toleransi ± 10%.
3 Vee - Digunakan untuk mengatur tingkat kontras LCD.
4 RS H/L Bernilai logic ‘0’ untuk input instruksi dan bernilai logic ‘1’ untuk input data.
5 R/W H/L Bernilai logic ‘0’ untuk proses ‘write’ dan bernilai logic ‘1’ untuk proses ‘read’.
6 E H Merupakan sinyal enable. Sinyal ini akan aktif pada failing edge dari logic ‘1’ ke logic ‘0’.
7 DB0 H/L Pin data D08 DB1 H/L Pin data D19 DB2 H/L Pin data D210 DB3 H/L Pin data D311 DB4 H/L Pin data D412 DB5 H/L Pin data D513 DB6 H/L Pin data D614 DB7 H/L Pin data D7
15 V+BL -Back Light pada LCD ini dihubungkan dengan tegangan sebesar 4 – 4,2 V dengan arus 50 – 200 mA
16 V-BL - Back Light pada LCD ini dihubungkan dengan ground
Cara kerja menjalankan LCD :
Langkah 1 : Inisialisasi LCD
Langkah 2 : Arahkan pada alamat yang dikehendaki (lihat tabel alamat)
17
Langkah 3 : Tuliskan data ke LCD, maka karakter akan tampil pada
alamat tersebut.
Beberapa fungsi interupsi dari LCD :
1. Clear Display
RS R/W DB7 BD6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 1
Dengan menuliskan data tersebut pada LCD maka semua tampilan akan
direset, dan kursor akan berada pada posisi kiri atas.
2. Entry Mode Set
RS R/W DB7 BD6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0
0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S
I/D : Set increment/ decrement. I/D = 1, increment; I/D=0, decrement
S : Menggeser display keseluruhan kekanan/ kiri. S=1, geser kiri bila
I/D =1 geser kekanan bila I/D = 0. Display tidak bergeser bila
S=0.
3. Display ON/Off Control
18
RS R/W DB7 BD6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0
0 0 0 0 0 0 1 D C B
B : Cursor blink jika B = 1; Tanda berkedip pada layar LCD tidak
akan tampak, bila B = 1.
C : Cursor display jika C = 1; Tanda berkedip pada layar LCD akan
tampak, jika C berlogika 1.
D : Display On jika D = 1; Cahaya pada layar LCD akan menyala
(Turn On Display), jika D diberi logika 1.
D : Display Off jika D = 0; Cahaya pada layar LCD akan padam
(Turn Off Display), jika D = 0.
4. Function Set
RS R/W DB7 BD6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0
0 0 0 0 1 DL N F X X
DL : Set Data Length
DL = 1, dipakai untuk interface data 8 bit.
DL = 0, dipakai untuk interface data 4 bit.
N : Set Jumlah baris
N = 0 maka jumlah baris yang diaktifkan hanya 1 baris.
N = 1 maka jumlah baris yang diaktifkan adalah 2 baris.
19
F : Set Character font
F = 1 maka ukuran karakter yang digunakan adalah 5 X 10 dots
F = 0 maka ukuran karakter yang digunakan adalah 5 X 7 dots
Tabel 2.2 Posisi Karakter Pada LCD Karakter 2 X 16
80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 8a 8b 8c 8d 8e 8f
C0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 Ca Cb Cc Cd Ce Cf
20
BAB III
KERANGKA KONSEP
Gambar 3.1 Diagram Blok
Jala-jala listrik memberikan tegangan pada power supply, pada power
supply tegangan AC tersebut akan dirubah menjadi tegangan DC. Tegangan
tersebut akan mensupply semua rangkaian apabila switch On ditekan
sedangkan untuk memulai pemeriksaan maka tekan tombol start.
21
LDR Penguat ADC
LCDμc
AT 89s51
LED
Obyek
Jala – Jala Listrik
Power Supply
Start
Reset
Switch On
Clear
LED memberikan cahaya pada obyek sehingga cahaya tersebut
dipantulkan ke LDR, yang mana outputan dari LDR akan di inputkan ke
penguat untuk di kuatkan agar ADC dapat membacanya.
Outputan dari penguat akan masuk ke rangkaian ADC untuk dirubah
menjadi data digital yang mana outputannya akan diolah oleh IC
Mikrokontroller yang kemudian hasil olahan tersebut akan ditampilkan pada
LCD.Untuk mengulangi pemeriksaan maka tekan tombol clear.
22
21
Tidak
Ya
Tidak
Ya
Ya
23
BEGIN
LCD Menampilkan hasil akhir dari Mikrokontroller
Mikrokontroller AT89S51 mengolah data
ADC mengkonversikan data ke Mikrokontroller
InisialisasiADC
InisialisasiLCD
END
Tombol Start
Switch ON
Ulangi
Tidak
Gambar 3.2Diagram AlirKeterangan Diagram Alir :
1. Begin :
Mulai proses alat
2. Switch On:
Untuk mulai pengenalan LCD dan ADC
3. Inisialisasi LCD :
Pengenalan LCD
4. Inisialisasi ADC :
Pengenalan ADC
5. Start :
Untuk memulai pembacaan
6. ADC mengkonversi data ke Mikro :
ADC mengubah tagangan analog yang masuk untuk di jadikan tagangan
digital sehingga dapat dikirim ke Mikro.
7. Mikrokontroller AT89s51 mengolah data :
Mengambil data ADC dari hasil konversi
8. LCD Menampilkan hasil akhir dari Mikrokontroller :
LCD ini berfungsi untuk menampilkan hasil akhir dari Mikro yang berupa
tulisan wrana gigi.
24
9. Clear :
Jika ya maka kembali ke proses awal, namun jika tidak maka turun ke
bawah ( END ).
10. END :
Selesi proses alat.
25
BAB IV
METODOLOGI
4.1 DESAIN PENELITIAN
Desain penelitian yang digunakan dalam penyusunan Tugas Akhir ini
adalah desain penelitian yang bersifat Pre-Experimental.
4.2 JENIS PENELITIAN
Jenis penelitian yang digunakan dalam penyusunan Tugas Akhir ini
merupakan jenis penelitian “ After Only Design “ yaitu hanya melihat hasil
pengukuran warna gigi secara otomatis tanpa melihat sebelumnya.
Tetapi sudah ada kelompok control yaitu pengukuran warna gigi
secara manual. Kelemahan dari penelitian ini adalah tidak tahu keadaan
awalnya, sehingga hasil yang didapat sulit disimpulkan.
X O
Non Random :
( - ) O
Keterangan :
X = Pengukuran Warna gigi Otomatis
26
( - ) = Pengukuran warna gigi manual
O = Hasil pengukuran
4.3 VARIABEL PENELITIAN
Pada penyusunan Tugas Akhir ini terdapat dua variable yang
digunakan diantaranya adalah :
a. Variabel Bebas : Variabel bebas sering disebut variable pengaruh
variable perlakuan, dalam hal ini yang bertindak
sebagai variable bebas adalah Tingkat warna gigi.
b. Variabel Terikat : Variabel terikat sering disebut juga variable efek,
variable terpengaruh, tak bebas, dalam hal ini
yang bertindak sebagai variable terikat adalah
Resistansi pada LDR.
4.4 ALAT Dan BAHAN
4.4.1 Bahan – bahan yang digunakan
Adapun bahan – bahan yang digunakan dalam pembuatan modul ini
antara lain :
LED
LDR
IC Op-Amp 741
ADC 0804
IC Mikrokontroller AT89s51
27
26
LCD
4.4.2 Peralatan yang digunakan
Sebagai sarana pendukung dalam pembuatan Tugas Akhir ini dapat
disebutkan sebagai berikut :
Solder Listrik
Soldering Pump
Timah
PCB
Power Supply
Tool Set
Multimeter
Projecboart
4.5 PERENCANAAN PEMBUATAN MODUL
4.5.1 Tempat dan Waktu
4.5.1.1 Tempat
Tempat pembuatan mobul direncanakan di lingkungan kampus
Jurusan Teknik Elektromedik POLTEKKES Surabaya serta
mengkondisikan kepentingan yang ada.
4.5.1.2 Waktu
28
Waktu pelaksanaan diperlukan selama 5 (lima) bulan, yaitu
dimulai dari bulan Januari 2008 sampai dengan bulan Mei 2008.
Keg Nov Des Jan Feb Mar Apr Mei Juni Juli
I
II
III
IV
V
VI
VII
Keterangan :
I. Pembuatan Proposal
II. Ujian Proposal
III. Perencanaan Modul.
IV. Pembuatan Modul.
V. Seminar awal.
VI. Pembuatan Karya Tulis Ilmiah (KTI).
VII. Ujian Sidang dan Pengumpulan Karya Tulis Ilmiah (KTI).
29
4.6 PERENCANAAN ALAT
4.6.1 Gambar Perancangan pembuatan box
Tampak Depan Tampak Belakang
27 Cm
23 Cm
10 Cm
Reset Clear Tombol On/Off Konektor AC
4.6.2 Gambar Modul
Tampak Depan Tampak Atas
30
LCD
BAB V
HASIL DAN ANALISIS
5.1 PENGUJIAN DAN PENGUKURAN MODUL
Setelah membuat modul maka perlu diadakan pengujian dan
pengukuran. Untuk itu penulis mengadakan pendataan melalui proses
pengukuran dan pengujian. Tujuan dari pengukuran dan pengujian adalah
untuk mengetahui ketepatan dari pembuatan modul yang penulis lakukan atau
untuk memastikan apakah masing – masing bagian (komponen) dari rangkaian
modul yang dimaksud telah bekerja sesuai dengan fungsinya seperti yang
telah direncanakan.
Langkah – langkah pengukuran dan pengujian modul ini dapat
diuraikan sebagai berikut :
1. Menyiapkan peralatan yang dibutuhkan terutama alat ukur.
2. Menyiapkan table untuk mencatat hasil pengukuran.
3. Melakukan pengecekan terhadap masing – masing jalur rangkaian pada
PCB tentang ketepatan komponen koneksi pin – pin pada IC.
31
4. Menguji alat dengan mengadakan pengukuran terhadap output masing –
masing bagian ( Test Point) sesuai pengukuran yang telah kita tentukan.
5. Mencatat hasil pengukuran dalamtabel yang telah kita sediakan.
5.2 HASIL PENGUKURAN
5.2.1 Besar tegangan pada pengukuran TP1
Tabel 1. Hasil pengukuran tegangan outputan warna gigi dari sensor
No. Warna gigi putih Warna gigi kuning Warna gigi coklat
1.
2.
3.
4.
5.
1,22 Volt
1,20 Volt
1,19 Volt
1,18 Volt
1,14 Volt
1,11 Volt
1,09 Volt
1,10 Volt
1,06 Volt
1,07 Volt
1,05 Volt
1,08 Volt
1,00 Volt
1,02 Volt
1,05 Volt
Analisa :
Warna gigi putih.
Xn = 1,22 Volt
X1 = 1,22 Volt
X2 = 1,20 Volt
X3 = 1,19 Volt
X4 = 1,18 Volt
X5 = 1,14 Volt
32
31
Rata – rata =
Error = Xn – ( Rata – Rata ) = 0,028
% Error = = 2,32%
SD = = 0,029
UA = = 0,01
U95 = UA x 2,57 = 0,04
Pada modul ini hasil pengukuran tegangan pada warna gigi putih
didapat persentase error sebesar 2,32%, nilai ketidakpastian dalam
pengukuran sebesar 0,01 dan alat ini layak pakai karena - U95 <
nilai ukur > + U95 yaitu : 1,152 < 1,22 >1,232
Warna gigi kuning
Xn = 1,12 Volt
X1 = 1,11 Volt
X2 = 1,09 Volt
X3 = 1,10 Volt
X4 = 1,06 Volt
X5 = 1,06 Volt
33
Rata – rata =
Error = Xn – ( Rata – Rata ) = 0,028
% Error = = 2,53%
SD = = 0,021
UA = = 0,009
U95 = UA x 2,57 = 0,03
Pada modul ini hasil pengukuran tegangan pada warna gigi putih
didapat persentase error sebesar 2,53%, nilai ketidakpastian dalam
pengukuran sebesar 0,09 dan alat ini layak pakai karena - U95 <
nilai ukur > + U95 yaitu : 1,062< 1,12 >1,122
Warna gigi coklat
Xn = 1,07 Volt
X1 = 1,05 Volt
X2 = 1,08 Volt
X3 = 1,00 Volt
X4 = 1,02 Volt
X5 = 1,05Volt
34
Rata – rata =
Error = Xn – ( Rata – Rata ) = 0,025
% Error = = 2,34%
SD = = 0,031
UA = = 0,01
U95 = UA x 2,57 = 0,04
Pada modul ini hasil pengukuran tegangan pada warna gigi putih
didapat persentase error sebesar 2,34%, nilai ketidakpastian dalam
pengukuran sebesar 0,01 dan alat ini layak pakai karena - U95 <
nilai ukur > + U95 yaitu : 1,005 < 1,07 >1,07.
Dari hasil pengukuran tegangan pada warna gigi kuning dan coklat
tegangan range yang sama ( Warna gigi coklat : 1,08 Volt ), hal ini
bias disebabkan karena perbedaan warna gigi yang tipis dan posisi
pengukuran pembacaan, sehingga hasil pembacaan bisa berubah.
5.2.2 Besar tegangan pada pengukuran TP2
Tabel 2. Hasil pengukuran tegangan dari inputan ADC
No. Warna gigi putih Warna gigi kuning Warna gigi coklat
1. 1,22 Volt 1,12 Volt 1,07 Volt
35
2.
3.
4.
5.
1,21 Volt
1,18 Volt
1,19 Volt
1,16 Volt
1,10 Volt
1,12 Volt
1,09 Volt
1,08 Volt
1,08 Volt
1,02 Volt
1,05 Volt
1,05 Volt
Analisa :
Warna gigi putih.
Xn = 1,22 Volt
X1 = 1,22 Volt
X2 = 1,21 Volt
X3 = 1,18 Volt
X4 = 1,19 Volt
X5 = 1,16 Volt
Rata – rata =
Error = Xn – ( Rata – Rata ) = 0,0233
% Error = = 1,91%
SD = = 0,024
UA = = 0,012
U95 = UA x 2,57 = 0,029
36
Pada modul ini hasil pengukuran tegangan pada warna gigi putih
didapat persentase error sebesar 1,91%, nilai ketidakpastian dalam
pengukuran sebesar 0,012 dan alat ini layak pakai karena - U95
< nilai ukur > + U95 yaitu : 1,167 < 1,22 >1,22
Warna gigi kuning
Xn = 1,12 Volt
X1 = 1,12Volt
X2 = 1,10 Volt
X3 = 1,12 Volt
X4 = 1,09 Volt
X5 = 1,08 Volt
Rata – rata =
Error = Xn – ( Rata – Rata ) = 0,015
% Error = = 1,34%
SD = 0,018
UA = = 0,008
U95 = UA x 2,57 = 0,021
37
Pada modul ini hasil pengukuran tegangan pada warna gigi putih
didapat persentase error sebesar 1,34%, nilai ketidakpastian dalam
pengukuran sebesar 0,08 dan alat ini layak pakai karena - U95 <
nilai ukur > + U95 yaitu : 1,084< 1,12 >1,12
Warna gigi coklat
Xn = 1,07 Volt
X1 = 1,07 Volt
X2 = 1,08 Volt
X3 = 1,02 Volt
X4 = 1,05 Volt
X5 = 1,05Volt
Rata – rata =
Error = Xn – ( Rata – Rata ) = 0,013
% Error = = 1,25%
SD = = 0,023
UA = = 0,01
U95 = UA x 2,57 = 0,028
38
Pada modul ini hasil pengukuran tegangan pada warna gigi putih
didapat persentase error sebesar 1,25%, nilai ketidakpastian dalam
pengukuran sebesar 0,01 dan alat ini layak pakai karena - U95 <
nilai ukur > + U95 yaitu : 1,029< 1,07 >1,07
Dari hasil pengukuran tegangan pada warna gigi kuning dan warna
gigi coklat ada tegangan yang sama ( gigi kuning : 1,08 Volt dan gigi
coklat : 1,08 Volt ), hal ini bisa disebabkan karena perbedaan warna
gigi kunng dan coklat sangat tipis, sehingga sensor disisni ( LDR )
kurang peka dalam membaca perbedaan warna ( kurang sensitive )
yang mengakibatkan perbedaan tegangan dari inputan ADC sangat
tipis.
Keterangan Rumus Perhitungan :
N : Jumlah Data
Rata – Rata
Rata –rata dalam perkataan sehari – hari, orang sudah menafsirkan dengan
rata – rata hitung. Sedangkan arti sebenarnya adalah bilangan yang didapat
dari hasil pembagian jumlah nilai data oleh banyaknya data dalam
kumpulan tersebut.
Rumus rata – rata adalah
Rata – rata
Standart Deviasi
39
Standart deviasi adalah suatu nilai yang menunjukan tingkat ( derajat )
variasi kelompok data atau ukuran standart penyimpangan dari maennya.
Rumus Standart Deviasi
Standar Deviasi ( SD ) =
Error ( rata – rata simpangan )
Error ( rata – rata simpangan ) adalah selisih antara mean terhadap masing
– masing data.
Rumus error :
Error = Xn – ( Rata – Rata )
% Error =
UA : Ketidakpastian
Rumus dari ketidakpastian adalah sebagai berikut :
Ketidakpastian =
U95
U95 adalah hasil dari perkalian antara ketidakpastian dengan 2,57 ( sudah
ketetapan ).
Rumus U95 = UA x 2,57
40
Gambar Rangkaian Keseluruhan
Rangkaian ini dicatu oleh tegangan DC +5, +12 dan -12 Volt, dimana
tegangan tersebut didapat dari rangkaian regulator. Tegangan +5 Volt DC
digunakan untuk mensupply rangkaian boart target ( Mikrokontroller
AT89s51 ), ADC 0804 , LCD dan sensor ( LED dan LDR ). Tegangan +12
dan -12 Volt DC digunakan untuk mensupply rangkaian penguat ( Buffer ).
Sampel yang digunakan disini adalah gigi. Dari sample tersebut akan
mendapatkan sinar dari LED yang kemudian oleh gigi dipantulkan ke LDR,
hasil dari pantulan tersebut akan diteruskan ke rangkaian penguat ( buffer ).
Outputan dari rangkaian buffer tersebut yang berupa tegangan analog akan
diubah menjadi data digital melalui IC ADC 0804.
Setelah itu data ADC 0804 menunggu perintah dari mikrokontroller
berupa penekanan tombol start. Jika tombol start ditekan maka data ADC
akan masuk atau diterima oleh mikrokontroller melalui port 0.
Mikrokontroller kemudian mengolah data yang diterima dari ADC 0804 dan
diterjemahkan sebagai jenis warna gigi, hasil dari terjemahan tersebut akan
ditampilakn ke LCD.
Untuk mengulangi pembacaan maka tekan tombol clear yang
kemudian tekan tombol start.
6.2 RANGKAIAN SENSOR
42
41
Gambar Rangkaian Sensor
Sampel yang digunakan disini adalah gigi. Dari sample tersebut akan
mendapatkan sinar dari LED yang kemudian oleh gigi dipantulkan ke LDR,
hasil dari pantulan tersebut akan diteruskan ke rangkaian penguat ( buffer ).
Outputan dari rangkaian buffer tersebut yang berupa tegangan analog akan
diubah menjadi data digital melalui IC ADC 0804.
Listing Program
ADC :
Clr p3.3
Nop
Nop
Nop
Stb p3.3
Eoc : jnb p3.2, eoc
Mov A, p0
Mov dataadc, p0
43
Mov a, dataadc
Ret
Penjelasan software
ADC akan membaca data dari sensor ( LDR ) yang mana inputan
ADC pada pin no 6
Penjelasan sensor
Tegangan dari sensor yang diinputkan pada ADC adalah untuk
warna gigi putih 1,22 V; gigi kuning 1,12V dan gigi coklat 1,07V, dan
nilai Ua yang didapat dari hasil pengukuran adalah 0,01 yang artinya
nilai dari ketidakpastian dalam pengukuran warna gigi adalah 0,01, dan
nilai U95 adalah 0,04
6.3 RANGKAIN LCD
Gambar Rangkaian LCD
Listing Program
Program ini digunakan untuk memulai menuliskan instruksi dan data
ke LCD, berikut listing programnya.
44
Write_inst :
Clr p3.6
Mov p2,R1
Setb p3.7
Acall delay
Clr p3.7
Ret
;
Write_data :
Setb p3.6
Mov p2,R1
Stb p3.7
Acall delay
Clr p3.7
Ret
;
Penjelasan software
LCD_RS mendapat logika “ 0 “ dan LCD_CS juga mendapat
logika “ 0 “ selanjutnya mengisi data LCD untuk menuliskan instruksi
pada LCD. Selanjutnya mengisi data pada data LCD untuk mengirimkan
data ke ADC, sehingga LCD akan memunculkan Tulisan – tulisan.
45
BAB VII
PENUTUP
7.1 KESIMPULAN
1. Setelah melakukan percobaan ternyata Alat Uji Warna Gigi dapat dibuat
dengan menggunakan sensor LED dan LDR, LED disini difungsikan
sebagai sumber cahaya dan LDR berfungsi sebagai tranduser sensor
cahaya yaitu menerima pantulan cahaya dari media ( gigi ), dari sensor
tersebut dihasilkan tegangan 1,22Volt; 1,12Volt dan 1,07Volt yang mana
46
tegangan tersebut akan diolah oleh mikro sehingga hasilnya akan
ditampilkan ke LCD yaitu warna gigi putih, kuning dan coklat.
2. Pembacaan Warna gigi menggunakan LED dan LDR yaitu dengan cara
menyinarkan LED pada gigi yang kemudian hasil pantualan dari gigi
diterima oleh LDR, dengan besar cahaya yang digunakan adalah
1345Lux dan dengan jarak pembacaan 2,5 Cm.
3. Alat uji warna gigi biasanya digunakan untuk mengetahui waran gigi,
yang mana pada kehidupan sehari – hari biasa digunakan dalam
melakukan pemasangan gigi palsu.
4. Pada modul ini persentase rata – rata error pada warna gigi putih yaitu
+ 2,32%, warna gigi kuning yaitu + 2,53%, sedangkan warna gigi coklat
yaitu + 2,34%, dan nilai Ua dari hasil pengukuran tersebut adalah 0,01
sedangkan nilai U95 adalah 0,04.
5. Dari hasil pengukuran tegangan pada warna gigi kuning dan coklat ada
tegangan yang sama, hal ini dikarenakan perbedaan warna gigi yang
tipis, posisi pengukuran pembacaan dan pemilihan sensor serta sumber
cahaya yang digunakan.
6. Pemakaian rangkaian mikrokontroller dalam alat ini sangat mendukung
untuk pengontrolan warna gigi secara otomatis, membaca hasil ukuran
dan menyimpulakan hasil ukuran termasuk gigi putih, kuning atau
coklat.
47
46
7.2 SARAN
1. Dalam setiap melakukan pekerjaan agar lebih hati – hati terutama dalam
mengerjakan modul.
2. Meskipun modul tersebut sudah berjalan secara otomatis tetapi masih
memerlukan beberapa peningkatan dalam kualitas ( tidak mudah rusak )
dan kwantitasny ( tingkat errornya kecil ).
3. Penambahan jumlah jenis pengukuran warna gigi agar lebih sempurna.
4. Sebaiknya sensor yang digunakan harusnya lebih sensitive agar didapat
hasil yang lebih maksimal.
5. Dalam mengerjakan modul sebaiknya tidak terlalu teoritis karena teori
jauh dengan praktek.
6. Seringnya melakukan eksperimen agar dapat menambah ilmu dan
pengalaman.
48