PERANCANGAN ELECTROSURGICAL UNIT BIPOLAR MODE …

18
PERANCANGAN ELECTROSURGICAL UNIT BIPOLAR MODE POTONGAN MURNI TUGAS AKHIR Oleh ADRIAN PRANATA 20183010107 PROGRAM STUDI TEKNOLOGI ELEKTRO-MEDIS PROGRAM VOKASI UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA 2021

Transcript of PERANCANGAN ELECTROSURGICAL UNIT BIPOLAR MODE …

Page 1: PERANCANGAN ELECTROSURGICAL UNIT BIPOLAR MODE …

PERANCANGAN ELECTROSURGICAL UNIT BIPOLAR

MODE POTONGAN MURNI

TUGAS AKHIR

Oleh

ADRIAN PRANATA

20183010107

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI ELEKTRO-MEDIS

PROGRAM VOKASI

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA

2021

Page 2: PERANCANGAN ELECTROSURGICAL UNIT BIPOLAR MODE …

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

Page 3: PERANCANGAN ELECTROSURGICAL UNIT BIPOLAR MODE …

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

Page 4: PERANCANGAN ELECTROSURGICAL UNIT BIPOLAR MODE …

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.

Page 5: PERANCANGAN ELECTROSURGICAL UNIT BIPOLAR MODE …

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

Page 6: PERANCANGAN ELECTROSURGICAL UNIT BIPOLAR MODE …

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

Page 7: PERANCANGAN ELECTROSURGICAL UNIT BIPOLAR MODE …

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

Page 8: PERANCANGAN ELECTROSURGICAL UNIT BIPOLAR MODE …

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

Page 9: PERANCANGAN ELECTROSURGICAL UNIT BIPOLAR MODE …

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

Page 10: PERANCANGAN ELECTROSURGICAL UNIT BIPOLAR MODE …

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

Page 11: PERANCANGAN ELECTROSURGICAL UNIT BIPOLAR MODE …

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

Page 12: PERANCANGAN ELECTROSURGICAL UNIT BIPOLAR MODE …

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

Page 13: PERANCANGAN ELECTROSURGICAL UNIT BIPOLAR MODE …

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

Page 14: PERANCANGAN ELECTROSURGICAL UNIT BIPOLAR MODE …

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

Page 15: PERANCANGAN ELECTROSURGICAL UNIT BIPOLAR MODE …

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

Page 16: PERANCANGAN ELECTROSURGICAL UNIT BIPOLAR MODE …

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

Page 17: PERANCANGAN ELECTROSURGICAL UNIT BIPOLAR MODE …

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

Page 18: PERANCANGAN ELECTROSURGICAL UNIT BIPOLAR MODE …

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