perancangan electrosurgical unit bipolar mode …
TRANSCRIPT
PERANCANGAN ELECTROSURGICAL UNIT BIPOLAR
MODE POTONGAN MURNI
TUGAS AKHIR
Oleh
ADRIAN PRANATA
20183010107
PROGRAM STUDI TEKNOLOGI ELEKTRO-MEDIS
PROGRAM VOKASI
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA
2021
PERANCANGAN ELECTROSURGICAL UNIT BIPOLAR
MODE POTONGAN MURNI
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada Program Vokasi Universitas Muhammadiyah Yogyakarta untuk
Memenuhi sebagai Persyaratan Guna Memperoleh Gelar Ahli Madya (A.Md.)
Program Studi Teknologi Elektro-medis
Oleh
ADRIAN PRANATA
20183010107
PROGRAM STUDI TEKNOLOGI ELEKTRO-MEDIS
PROGRAM VOKASI
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA
2021
iii
PERNYATAAN
Penulis menyatakan bahwa dalam Tugas Akhir ini tidak terdapat karya yang
pernah 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, 1 Oktober 2021
Yang Menyatakan,
Adrian Pranata
iv
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah SWT Yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang
yang telah melimpahkan rahmat dan hidayahnya sehingga penulis dapat
menyelesaikan Proposal Tugas Akhir yang berjudul “Perancangan Electrosurgical
Unit Bipolar (Mode Potongan Murni)”. Laporan tugas akhir ini disusun untuk
memenuhi salah satu syarat dalam memperoleh gelar Ahli Madya pada Program
Studi Teknologi Elektro-medis Universitas Muhammadiyah Yogyakarta.
Dalam melakukan penelitian dan penyusunan laporan tugas akhir ini penulis
mendapatkan banyak dukungan dan bantuan dari berbagai pihak. Penulis
mengucapkan terimakasih yang tak terhingga kepada :
1. Allah SWT yang telah memberikan segala karunia dan nikmat-Nya
2. Kepada Kedua orangtua dan kakak kandung yang mencurahkan segala usaha,
doa dan motivasi kepada penulis untuk bisa sampai disini.
3. Bapak Dr. Bambang Jatmiko, S.E., M.Si selaku Direktur Vokasi Universitas
Muhammadiyah Yogyakarta dan Ibu Erika Loniza, S.T., M.Eng selaku Ketua
Program Studi Teknologi Elektro-medis Program Vokasi Universitas
Muhammadiyah Yogyakarta yang telah mendukung penulis dalam segala
aspek.
4. Ibu Meilia Safitri, S.T., M.Eng selaku dosen pembimbing satu dan Bapak
Muhammad Irfan, S.T selaku dosen pembimbing dua yang telah dengan tulus
dan sabar dalam membimbing penulis.
v
5. Para dosen Program studi Teknologi Elektro-medis Universitas
Muhammadiyah Yogyakarta yang telah memberikan bekal ilmu yang sangat
bermanfaat kepada penulis.
6. Para Karyawan/wati Program Studi Teknologi Elektro-medis Program Vokasi
Universitas Muhammadiyah Yogyakarta yang selalu membantu, memberikan
kritik dan saran yang membangun serta memotivasi dalam proses pembuatan
tugas akhir.
7. Para Laboran Laboratorium Teknologi Elektro-medis Universitas
Muhammadiyah Yogyakarta yang selalu membantu, memberikan kritik dan
saran yang membangun serta memotivasi dalam proses pembuatan tugas akhir.
8. Keluarga besar TEM C Angkatan 2018 yang selalu mendukung dan telah
memberikan kenangan dan pengalaman yang tidak akan penulis lupakan.
Penulis mengucapkan terimakasih banyak untuk semua dukungan dan bantuan
yang telah diberikan selama penulis melewati segala proses.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari
sempurna, oleh karena itu semua jenis saran, kritik dan masukan yang membangun
sangat penulis harapkan. Semoga laporan ini dapat memberikan manfaat dan
menambah wawasan tambahan bagi para pembaca dan khususnya bagi penulis
sendiri. Aamiinn.
Yogyakarta, 12 Juli 2021
Adrian Pranata
vi
DAFTAR ISI
PERNYATAAN ................................................................................................. iii
KATA PENGANTAR ........................................................................................ iv
DAFTAR ISI ...................................................................................................... vi
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xiii
DAFTAR TABEL ........................................................................................... xvii
LISTING PROGRAM .................................................................................... xviii
ABSTRAK ....................................................................................................... xix
ABSTRACT ........................................................................................................ xx
BAB 1 PENDAHULUAN .................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang....................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah .................................................................................. 5
1.3 Batasan Masalah .................................................................................... 5
1.4 Tujuan Penelitian ................................................................................... 5
1.4.1 Tujuan Umum................................................................................. 5
1.4.2 Tujuan Khusus ................................................................................ 5
1.5 Manfaat Penelitian ................................................................................. 5
1.5.1 Manfaat Teoritis ............................................................................. 5
vii
1.5.2 Manfaat Praktis ............................................................................... 6
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................... 7
2.1 Penelitian Terdahulu ................................................................................. 7
2.2 Landasan Teori ........................................................................................ 14
2.2.1 Electrosurgical Unit (ESU)........................................................... 14
2.2.2 Modul Arduino Nano .................................................................... 18
2.2.3 Trafo Inti Feritte ........................................................................... 20
2.2.4 IC CMOS CD4069 NOT GATE .................................................... 21
2.2.5 MOSFET IRF740 ......................................................................... 23
2.2.6 LCD Karakter ............................................................................... 24
2.2.7 Motor DC ..................................................................................... 26
2.2.8 Trafo Inti Besi .............................................................................. 27
2.2.9 Relay ............................................................................................ 28
2.2.10 Transistor 2N3055 dan MJ2955 .................................................... 29
BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN .............................................................. 31
3.1 Blok Diagram Sistem ........................................................................... 31
3.2 Diagram Alir Modul ............................................................................ 33
3.3 Diagram Mekanik ................................................................................ 35
3.3.1 Alat .............................................................................................. 36
3.3.2 Bahan ........................................................................................... 36
viii
3.4 Rancangan Alat ................................................................................... 38
3.4.1 Rangkaian Power Supply .............................................................. 38
3.4.2 Rangkaian Minimum System ......................................................... 39
3.4.3 Rangkaian Osilator ....................................................................... 39
3.4.4 Rangkaian Driver Tegangan ......................................................... 39
3.4.5 Rangkaian Driver Inverter ............................................................ 39
3.5 Analisis Statistika Data ........................................................................ 40
3.5.1 Rata-Rata ...................................................................................... 40
3.5.2 Simpangan .................................................................................... 40
3.5.3 Persentase Error ........................................................................... 40
3.5.4 Standar Deviasi ............................................................................. 41
3.5.5 Ketidakpastian Ua......................................................................... 41
3.6 Perancangan Perangkat Keras .............................................................. 42
3.6.1 Blok Rangkaian Minimum System ................................................. 42
3.6.2 Blok Rangkaian Osilator ............................................................... 44
3.6.3 Blok Rangkaian Driver Inverter .................................................... 45
3.6.4 Blok Rangkaian Driver Tegangan ................................................. 48
3.6.5 Blok Rangkaian Power Supply ...................................................... 49
3.6.6 Blok Rangkaian Keseluruhan ........................................................ 52
3.7 Perancangan Listing Program ............................................................... 54
ix
3.7.1 Listing Inisialisasi Program ........................................................... 54
3.7.2 Listing Program Void Setup .......................................................... 55
3.7.3 Listing Program Selektor Frekuensi dan Daya ............................... 56
3.7.4 Listing Program Pembacaan Frekuensi .......................................... 57
3.7.5 Listing Program Pembacaan Tegangan .......................................... 58
3.8 Variabel Penelitian............................................................................... 60
3.8.1 Variabel Bebas ............................................................................. 60
3.8.2 Variabel Terikat ............................................................................ 60
3.8.3 Variabel Terkendali ...................................................................... 60
3.9 Definsi Operasional Variabel ............................................................... 61
3.10 Metode Pengujian Alat ........................................................................ 62
3.10.1 Pengujian Pengukuran Frekuensi pada Output Osilator ................. 62
3.10.2 Pengujian Pengukuran Frekuensi pada Output Driver Inverter ...... 62
3.10.3 Pengujian Hasil Pemotongan Sampel Daging Ayam ..................... 62
3.10.4 Pengujian Pengukuran Daya pada Output Final Step-up ............... 62
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN............................................................... 63
4.1 Spesifikasi Alat .................................................................................... 63
4.1.2 Standar Operasioanal Prosedur (SOP) Perbaikan Alat ................... 64
4.1.3 Standar Operasional Prosedur (SOP) Pemeliharaan Alat ............... 65
4.2 Hasil Pengukuran Frekuensi pada Output Osilator ............................... 65
x
4.2.1 Pengukuran Output Osilator dengan Oscilloscope ......................... 66
4.2.2 Tabel Hasil Pengukuran Frekuensi pada Output Osilator............... 68
4.2.3 Grafik Pengukuran Frekuensi pada Output Osilator dengan Setting
210-250 Khz ............................................................................................... 69
4.3 Hasil Pengukuran Frekuensi pada Output Driver Inverter .................... 70
4.3.1 Pengukuran Output Driver Inverter dengan Oscilloscope .............. 70
4.3.2 Tabel Hasil Pengukuran Frekuensi pada Output Driver Inverter ... 70
4.3.3 Grafik Pengukuran Frekuensi pada Output Driver Inverter dengan
Setting 210-250 Khz ................................................................................... 72
4.4 Hasil Pengujian Pemotongan Sampel pada Daging Ayam .................... 73
4.4.1 Setting Frekuensi 210 KHz pada Sampel Uji ................................. 73
4.4.2 Setting Frekuensi 220 KHz pada Sampel Uji ................................. 77
4.4.3 Setting Frekuensi 230 KHz pada Sampel Uji ................................. 79
4.4.4 Setting Frekuensi 240 KHz pada Sampel Uji ................................. 82
4.4.5 Setting Frekuensi 250 KHz pada Sampel Uji ................................. 86
4.5 Hasil Pengukuran Daya pada Output Final Step-up .............................. 88
4.5.1 Setting Frekuensi 210 Khz pada Output Final Step-Up ................. 89
4.5.2 Setting Frekuensi 220 Khz pada Output Final Step-Up ................. 92
4.5.3 Setting Frekuensi 230 Khz pada Output Final Step-Up ................. 95
4.5.4 Setting Frekuensi 240 Khz pada Output Final Step-Up ................. 98
xi
4.5.5 Setting Frekuensi 250 Khz pada Output Final Step-Up ............... 101
4.6 Pembahasan ....................................................................................... 104
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN............................................................. 106
5.1 Kesimpulan........................................................................................ 106
5.2 Saran ................................................................................................. 106
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 107
LAMPIRAN .................................................................................................... 110
1. Hasil Pengukuran Frekuensi pada Osilator ............................................ 110
a. Setting Frekuensi 210 KHz ................................................................ 110
b. Setting Frekuensi 220 KHz ................................................................ 111
c. Setting Frekuensi 230 KHz ................................................................ 112
d. Setting Frekuensi 240 KHz ................................................................ 113
e. Setting Frekuensi 250 KHz ................................................................ 114
2. Hasil Pengukuran Frekuensi pada Driver Inverter ................................. 116
a. Setting Frekuensi 210 KHz ................................................................ 116
b. Setting Frekuensi 220 KHz ................................................................ 117
c. Setting Frekuensi 230 KHz ................................................................ 118
d. Setting Frekuensi 240 KHz ................................................................ 119
e. Setting Frekuensi 250 KHz ................................................................ 120
3. Hasil Pengukuran Kedalam Sayatan pada Sampel Daging Ayam ........... 122
xii
a. Setting Frekuensi 210 KHz ................................................................ 122
b. Setting Frekuensi 220 KHz ................................................................ 123
c. Setting Frekuensi 230 KHz ................................................................ 125
d. Setting Frekuensi 240 KHz ................................................................ 127
e. Setting Frekuensi 250 KHz ................................................................ 128
4. Hasil Pengukuran Daya pada Output Final Step-up ............................... 130
a. Setting Frekuensi 210 KHz ................................................................ 130
b. Setting Frekuensi 220 KHz ................................................................ 132
c. Setting Frekuensi 230 KHz ................................................................ 133
d. Setting Frekuensi 240 KHz ................................................................ 135
e. Setting Frekuensi 250 KHz ................................................................ 137
5. Program Keseluruhan Alat .................................................................... 138
6. Skematik Keseluruhan Alat ................................................................... 142
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1 Jenis-jenis Kegunaan Frekuensi ..................................................... 15
Gambar 2. 2 Aliran Muatan Listrik pada Bedah Elektro ..................................... 16
Gambar 2. 3 Bentuk-Bentuk Sinyal ElectroSurgical Unit ................................... 17
Gambar 2. 4 Modul Arduino Nano ATMega328p .............................................. 18
Gambar 2. 5 Inti Trafo Ferrite ............................................................................ 20
Gambar 2. 6 Bentuk Trafo Ferrite ...................................................................... 21
Gambar 2. 7 Bentuk dan Konfigurasi pin IC CMOS CD4069 ............................. 22
Gambar 2. 8 MOSFET IRF740 .......................................................................... 23
Gambar 2. 9 LCD Karakter 20x4 ....................................................................... 25
Gambar 2. 10 Motor DC .................................................................................... 26
Gambar 2. 11 Bagian-bagian Motor DC ............................................................. 26
Gambar 2. 12 Bentuk dan Simbol Trafo ............................................................. 27
Gambar 2. 13 Bentuk dan Simbol Relay ............................................................. 28
Gambar 2. 14 Transistor 2N3055 dan MJ2955 ................................................... 30
Gambar 2. 15 Data sheet Transistor 2N3055 dan MJ2955 .................................. 30
Gambar 3. 1 Blok Diagram Sistem ..................................................................... 31
Gambar 3. 2 Diagram Alir Alat .......................................................................... 34
Gambar 3. 3 Diagram Mekanik Alat .................................................................. 35
Gambar 3. 4 Rangkaian Minimum System ......................................................... 42
Gambar 3. 5 Skematik Rangkaian Minimum System .......................................... 43
Gambar 3. 6 Rangkaian Osilator IC CD 4069 UBE ............................................ 44
xiv
Gambar 3. 7 Skematik Rangkaian Osilator IC CD 4069 UBE ............................ 44
Gambar 3. 8 Rangkaian Driver Inverter .............................................................. 46
Gambar 3. 9 Skematik Rangkaian Driver Inverter .............................................. 46
Gambar 3. 10 Rangkaian Driver Tegangan ......................................................... 48
Gambar 3. 11 Skematik Rangkaian Driver Tegangan ......................................... 48
Gambar 3. 12 Rangkaian Power Supply ............................................................. 50
Gambar 3. 13 Skematik Rangkaian Power Supply .............................................. 51
Gambar 3. 14 Rangkaian Keseluruhan Modul .................................................... 53
Gambar 3. 15 Skematik Rangkaian Keseluruhan Modul ..................................... 54
Gambar 4. 1 Electrosurgical Unit Bipolar (Mode Potongan Murni) .................... 63
Gambar 4. 2 Pengukuran Output Osilator dengan Oscilloscope setting frekuensi
210-250 KHz ..................................................................................................... 66
Gambar 4. 3 Grafik Pengukuran Output Osilator Setting 210-250 KHz .............. 69
Gambar 4. 4 Pengukuran Output Driver Inverter dengan Oscilloscope setting
frekuensi 210-250 KHz ...................................................................................... 70
Gambar 4. 5 Grafik Pengukuran Output Driver Inverter Setting 210-250 KHz .. 72
Gambar 4. 6 Hasil Sayatan pada Sampel Uji Setting Frekuensi 210 KHz Tegangan
50-90 VDC ........................................................................................................ 73
Gambar 4. 7 Grafik Hasil Sayatan pada Sampel Uji Setting Frekuensi 210 KHz
Tegangan 50-90 VA ........................................................................................... 76
Gambar 4. 8 Hasil Sayatan pada Sampel Uji Setting Frekuensi 220 KHz Tegangan
50-90 VDC ........................................................................................................ 77
xv
Gambar 4. 9 Grafik Hasil Sayatan pada Sampel Uji Setting Frekuensi 220 KHz
Tegangan 50-90 VDC ........................................................................................ 79
Gambar 4. 10 Hasil Sayatan pada Sampel Uji Setting Frekuensi 230 KHz
Tegangan 50-90 VDC ........................................................................................ 79
Gambar 4. 11 Grafik Hasil Sayatan pada Sampel Uji Setting Frekuensi 230 KHz
Tegangan 50-90 VDC ........................................................................................ 82
Gambar 4. 12 Hasil Sayatan pada Sampel Uji Setting Frekuensi 240 KHz
Tegangan 50-90 VDC ........................................................................................ 82
Gambar 4. 13 Grafik Hasil Sayatan pada Sampel Uji Setting Frekuensi 240 KHz
Tegangan 50-90 VDC ........................................................................................ 85
Gambar 4. 14 Hasil Sayatan pada Sampel Uji Setting Frekuensi 250 KHz
Tegangan 50-90 VDC ........................................................................................ 86
Gambar 4. 15 Grafik Hasil Sayatan pada Sampel Uji Setting Frekuensi 250 KHz
Tegangan 50-90 VDC ........................................................................................ 88
Gambar 4. 16 Hasil Pengukuran Daya Setting Frekuensi 210 KHz Tegangan 50-
90 VDC ............................................................................................................. 89
Gambar 4. 17 Grafik Pengukuran Daya Setting Frekuensi 210 KHz Tegangan 50-
90 VDC ............................................................................................................. 91
Gambar 4. 18 Hasil Pengukuran Daya Setting Frekuensi 220 KHz Tegangan 50-
90 VDC ............................................................................................................. 92
Gambar 4. 19 Grafik Pengukuran Daya Setting Frekuensi 220 KHz Tegangan 50-
90 VDC ............................................................................................................. 94
xvi
Gambar 4. 20 Hasil Pengukuran Daya Setting Frekuensi 230 KHz Tegangan 50-
90 VDC ............................................................................................................. 95
Gambar 4. 21 Grafik Pengukuran Daya Setting Frekuensi 230 KHz Tegangan 50-
90 VDC ............................................................................................................. 97
Gambar 4. 22 Hasil Pengukuran Daya Setting Frekuensi 240 KHz Tegangan 50-
90 VDC ............................................................................................................. 98
Gambar 4. 23 Grafik Pengukuran Daya Setting Frekuensi 240 KHz Tegangan 50-
90 VDC ........................................................................................................... 100
Gambar 4. 24 Hasil Pengukuran Daya Setting Frekuensi 250 KHz Tegangan 50-
90 VDC ........................................................................................................... 101
Gambar 4. 25 Grafik Pengukuran Daya Setting Frekuensi 250 KHz Tegangan 50-
90 VDC ........................................................................................................... 103
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 2. 1 Penelitian Terdahulu ............................................................................ 7
Tabel 2. 2 Spesifikasi Arduino Nano ATMega328p ........................................... 19
Tabel 2. 3 Data sheet IC CMOS CD4069 ........................................................... 22
Tabel 2. 4 Data sheet MOSFET IRF740 ............................................................. 24
Tabel 2. 5 Pin-pin LCD Karakter 20 x 4 ............................................................. 25
Tabel 3. 1 Peralatan yang Digunakan ................................................................. 36
Tabel 3. 2 Bahan Komponen Alat ...................................................................... 36
Tabel 3. 3 Definisi Operasional Variabel ............................................................ 61
Tabel 4. 1 Bagian-bagian ESU Bipolar (Mode Potongan Murni) ........................ 63
Tabel 4. 2 Hasil pengukuran output osilator frekuensi 210-250 KHz .................. 68
Tabel 4. 3 Hasil pengukuran output driver inverter frekuensi 210-250 KHz ....... 71
Tabel 4. 4 Tabel Hasil Pengukuran Kedalaman Sayatan Setting 210 KHz .......... 75
Tabel 4. 5 Tabel Hasil Pengukuran Kedalaman Sayatan Setting 220 KHz .......... 78
Tabel 4. 6 Tabel Hasil Pengukuran Kedalaman Sayatan Setting 230 KHz .......... 81
Tabel 4. 7 Tabel Hasil Pengukuran Kedalaman Sayatan Setting 240 KHz .......... 84
Tabel 4. 8 Tabel Hasil Pengukuran Kedalaman Sayatan Setting 250 KHz .......... 87
Tabel 4. 9 Tabel Hasil Pengukuran Daya Setting 210 KHz ................................. 90
Tabel 4. 10 Tabel Hasil Pengukuran Daya Setting 220 KHz ............................... 93
Tabel 4. 11 Tabel Hasil Pengukuran Daya Setting 230 KHz ............................... 96
Tabel 4. 12 Tabel Hasil Pengukuran Daya Setting 240 KHz ............................... 99
Tabel 4. 13 Tabel Hasil Pengukuran Daya Setting 250 KHz ............................. 102
xviii
LISTING PROGRAM
Listing 3. 1 Listing Insialisasi Program .............................................................. 54
Listing 3. 2 Listing program void setup .............................................................. 56
Listing 3. 3 Listing Program Selektor Frekuensi dan Daya ................................. 56
Listing 3. 4 Listing Program Pembacaan Frekuensi ............................................ 58
Listing 3. 5 Listing Program Pembacaan Tegangan ............................................ 59