## RANCANG BANGUN BANTAL TERAPI BERBASIS ARDUINO
Diah Rahayu Ningtias 1) , Made Putra Sudarma 2) , Imam Tri Harsoyo 3) 1,2,3) Jurusan Teknik Elektro Medik, Akademi Teknik Elektro Medik Semarang Jalan Kol Warsito Soegiarto Km 2,5 Semarang

## ABSTRACT
One form of physiotherapy is utilizing heat for recovery. Heat therapy can open blood vessels wider, thereby increasing blood flow and supply of oxygen and nutrients to reduce pain in joints, muscles, ligaments and injured tanks. To help health services in the field of physiotherapy the author modifies the therapeutic pillow with Arduino Uno and DS18B20 based as a temperature sensor, LCD as a temperature viewer and a timer and button that functions to choose how long  it takes to do therapy. The design of therapeutic pillows is divided into two, namely hardware and software design, hardware design includ- ing power supply, a series of drivers and system scenarios. While the software design of this tool uses the Arduino and proteus applications as software. The result of the percentage error at the TP2 measurement is 0.02%. The measurement results on TP3 when the tool is off or off, then the circuit does not get a voltage while when the device is turned on or on the driver circuit gets a voltage of 1.4 Volt. After making the process of making, testing, testing tools and data collection, the author has suc- ceeded in designing a heat therapy pillow using a temperature sensor and ARDUINO UNO based timer controller that can provide convenience when going to heat therapy because it is equipped with an automatically controlled temperature sensor and controller timer. by DS1820 temperature sensor. A therapeutic pillow based on Arduino with 10 minutes of therapy results in a temperature of 41  C
Keywords : Therapeutic Pillows, Temperature, Timer, Arduino, LCD

## ABSTRAK
Salah satu bentuk fisioterapi adalah memanfaatkan panas untuk pemulihan. Terapi panas dapat membuka pembulu darah lebih lebar, sehingga meningkatkan aliran darah dan pasokan oksigen serta nutrisi untuk mengurangi rasa sakit pada per- sendian, otot, ligamen, dan tandon yang cedera. Untuk membantu pelayanan kesehatan di bidang fisioterapi penulis memod- ifikasi bantal terapi dengan berbasis Arduino Uno dan DS18B20 sebagai sensor suhu, LCD sebagai penampil suhu dan timer dan tombol yang berfungsi untuk memilih berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk melakukan terapi. Perancangan bantal terapi  terbagi  menjadi dua yaitu perancangan perangkat  keras dan perangkat  lunak, perancangan perangkat  keras antara lain  power  supply,  rangkaian  driver  dan  perangcangan  system.  Sedangkan  perancangan  perangkat  lunak  alat  ini menggunakan aplikasi Arduino dan proteus sebagai softwarenya. Hasil persentase kesalahan pada saat pengkuran TP2 yaitu 0,02%. Hasil pengukuran pada TP3 saat alat mati atau off maka rangkaian tidak mendapat tegangan sedangkan pada saat alat dinyalakan atau on rangkaian driver mendapat tegangan sebesar 1,4 Volt. Setelah melakukan proses pembuatan, perco- baan, pengujian alat dan pendataan, penulis telah berhasil merancang bantal terapi panas menggunakan sensor suhu dan timer pengendali berbasis ARDUINO UNO ini dapat memberikan kemudahan pada saat akan terapi panas karena, dilengkapi dengan sensor suhu dan timer pengendali yang dikontrol secara Otomatis oleh sensor suhu DS1820. Uji coba bantal terapi dengan berbasis arduino dengan waktu terapi 10 menit menghasilan suhu 41  C
Kata Kunci : Bantal Terapi, Suhu, Timer, Arduino, LCD .

## I. P ENDAHULUAN
isioterapi  adalah  bentuk  pelayanan  kesehatan yang  ditujukan  kepada  individu  dan  atau  ke- lompok untuk mengembangkan, memelihara dan memulihkan  gerak  serta  fungsi  tubuh  dengan menggunakan penanganan secara manual, peningkatan gerak  maupun  melalui  peralatan  kesehatan  [3].  Salah satu bentuk fisioterapi adalah terapi panas dimana terapi tersebut mampu membuka pembuluh darah lebih lebar. Sehingga meningkatkan aliran darah dan pasokan oksi- gen serta nutrisi untuk mengurangi rasa sakit pada per- sendian,  otot,  ligamen,  dan  tandon  yang  mengalami cedera.  Suhu  hangat juga mampu menurunkan potensi kejang otot dan meningkatkan jangkauan gerak. Terapi dilakukan  tidak  lebih  dari  20  menit,  kecuali  jika  ada rokemendasi  dari  dokter  atau  ahli  terapi  fisik  lainnya.
Idealnya  terapi  suhu  hangat  ini  dilakukan  rata-rata selama 5 sampai dengan 15 menit, dikarenakan kondisi kulit  masing-masing  orang  berbeda  satu  dengan  yang lain [5].
Terapi panas bisa digunakan untuk mengobati ced- era  otot,  menghangatkan  tubuh  dan  menjadikan  tubuh terasa  lebih  nyaman.  Manfaat  dari  terapi  panas  yang diberikan  adalah  dapat  melancarkan  peredaran  darah, mengurangi  tekanan  pada  jaringan,  menurunkan demam, mengurangi nyeri dan mencegah spasme otot. Elemen panas merupakan piranti yang mengubah energi listrik menjadi energi panas melalui proses Joule Heat- ing . Prinsip kerja elemen panas adalah arus listrik yang mengalir  pada  elemen  menjumpai  resistansinya,  se- hingga  menghasilkan  panas  pada  elemen  [2].  Adapun bentuk dari element pemanasnya berupa kain fabric dan lentur yang dapat menimbulkan panas tertentu dan tidak melebihi  batas  hingga  dapat  membakar  kain  tersebut.
F
Pemanas ini aman di gunakan untuk kulit tubuh manu- sia.  Elemen  panas  ini  nantinya  dikelilingi  oleh  pasir kuarsa.  Pasir  kuarsa  adalah  bahan  galian  yang  terdiri atas kristal-kristal  silika (SiO2) dan senyawa  pengotor yang terbawa selama proses pengendapan. Pasir kuarsa juga dikenal dengan nama pasir putih yang merupakan hasil  pelapukan  batuan  yang  mengandung  mineral utama,  seperti  kuarsa  dan  feldspar.  Hasil  pelapukan kemudian  tercuci  dan  terbawa  oleh  air  atau  angin  dan diendapkan di tepi-tepi sungai, danau atau laut. Contoh elemen  panas  kain fibric dapat  dilihat  pada  Gambar  1 berikut.
Gambar 1. Elemen panas kain fibric [4].
Bantal  panas  terapi  merupakan  perpaduan  antara ilmu  pengetahuan  dan  teknik  ramuan  kesehatan  kuno yang  mampu  menyembuhkan  berbagai  penyakit  dan menjaga kesehatan tubuh. Bantal terapi ini hanya mem- butuhkan daya 30 Watt dan dapat menghasilkan panas dengan  suhu  maksimal  41,5°C  sampai  dengan  51,5°C (batas  aman  untuk  kulit  manusia).  Bantal  terapi  ini menggunakan heater kering berjenis fibric yang elastis dan  dibungkus  menggunakan  busa,  pasir  kuarsa  dan kain  penutup  untuk  memberi  isolator  terhadap  kulit manusia agar tidak langsung terkena kulit manusia. Di- mana pembuatan alat ini dimaksudkan untuk membantu para  terapis  dalam  menangani  kasus  seperti  menyem- buhkan gejala penyakit, antara lain pundak terasa kaku, sakit pinggang, sakit kepala ( Headache ), encok ( Rheu- mathic), masuk angin, kedinginan, lesu/lelah, melancar- kan peredaran darah, sakit urat syaraf maupun memba- kar lemak dalam tubuh [1].
Pasir kuarsa mempunyai komposisi  gabungan dari SiO2,  Fe2O3,  Al2O3,  TiO2,  CaO,  MgO,  dan  K2O, berwarna putih bening atau warna lain bergantung pada senyawa pengotornya, adapun sifat pasir  kuarsa mem- iliki kekerasan 7 (skala Mohs), berat jenis 2,65 kgL-1 , titik  lebur  1728°C,  bentuk  kristal  hexagonal,  panas sfesifik  0,185  J, dan  konduktivitas  panas  12–  1000°C. Fungsi pasir kuarsa pada bantal terapi ini adalah untuk
mengubah  panas  elektrik  yang  dihasilkan  heater  men- jadi  panas  alami.  Untuk  pasir  kuarsa  yang  digunakan bisa dilihat pada Gambar 2 berikut.

## Gambar 2. Pasir kuarsa.
Selain  itu,  pada  alat  terapi  ini  juga  menggunakan sensor suhu. Sensor suhu  DS18B20 merupakan sensor yang  memiliki  keluaran  digital.  DS18B20  memiliki tingkat  akurasi  yang  cukup  tinggi,  yaitu  0,5°C  pada rentang  suhu  -10°C  sampai  +85°C.  Sensor  suhu  pada umumnya  membutuhkan  ADC  dan  beberapa  pin  port pada mikrokontroler, namun DS18B20 ini tidak mem- butuhkan  ADC  agar  dapat  berkomunikasi  dengan mikrokontroler  dan  hanya  membutuhkan  1  wire  saja. Gambar 3 barikut merupakan datasheet dari sensor suhu yang digunakan pada penelitian.
Gambar 3. Sensor suhu DS18B20 [6].
Pada umumnya alat bantal terapi hanya menggunakan panas dimana user tidak dapat mengatur lama waktu terapi karena tidak dilengkapi pewaktu. Se- makin  lama  alat  bantal  terapi  digunakan,  maka  kadar panas  yang  dihasilakan  semakin  bertambah  dan  dapat membahayakan user maupun pasien. Untuk itu dibutuh- kan informasi yang akurat tentang lama pemakaian ka- dar  panas  agar user dapat  mengukur  lama  panas  yang digunakan  untuk  terapi  dengan  kualitas  yang  baik
digunakan. Tujuan penelitian ini adalah merancang dan membuat  suatu  alat  terapi  bantal  yang  dilengkapi pewaktu  saat  terapi  panas  untuk  mengatur  dosis  se- hingga  pasien  tidak  mendapatkan  panas  berlebih.  Lu- aran yang didapatkan pada penelitian ini adalah sebuah alat  terapi  panas  berupa  bantal  yang  mampu menghasilkan panas untuk proses terapi.

## II. METODE
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium ATEM Semarang.  Blok  diagram  pada  penelitian  ini  ditunjuk- kan pada Gambar 4 berikut.
Gambar 4. Blok diagram bantal terapi.
Tegangan  PLN  AC  220  akan  masuk  ke  rangkaian Power  Supply kemudian  di  turunkan  dengan menggunakan trafo step down dan disearahkan menjadi tegangan DC 5 volt untuk menyuplay rangkaian. Timer dan suhu ditentukan dengan menggunakan tombol UP dan DOWN dengan pilihan selama 5, 10, dan 15 menit untuk waktu dan untuk suhu 40 C. Waktu dan suhu ter- api  akan  muncul  pada  display  LCD.  Kemudian tekan tombol ENTER untuk memulai  terapi. Mikrokontroler akan mengirimkan data yang sudah di atur sebelumnya ke  rangkaian driver untuk menyalakan HEATER dan SENSOR  SUHU,  kemudian  panas  elektrik  yang dihasilkan heater akan diubah menjadi panas alami oleh pasir kuarsa yang terdapat dalam bantal terapi. Apabila waktu terapi sudah tercapai maka BUZZER akan bunyi dan kerja alat berhenti.
Langkah  kerja  pada  penelitian  ini  diaplikasikan pada diagram alir Gambar 5 berikut.

## Gambar 5. Diagram Alir Penelitian
Tahapan  pertama  yang  penulis  lakukan  yaitu  me- nyiapkan bahan dan peralatan yang akan digunakan da- lam  pembuatan  alat,  setelah  menyiapkan  bahan  dan peralatan  yang  diperlukan  langkah  selanjutnya  yaitu penulis  melakukan  analisis  dan  pembuatan layout menggunakan  proteus,  setelah  pembuatan layou t langkah selanjutnya yang penulis lakukan adalah mem- buat  rangkaian driver sesuai layout yang  telah  dibuat, kemudian  penulis  mulai  membuat  program  dengan menggunakan  aplikasi  arduino,  setelah  membuat  pro- gram  maka  langkah  selanjutnya  yaitu  membuat  atau merancang  alat  secara  keseluruhan  dengan  menyam- bungkan  modul  arduino, Power  Supply dan  rangkaian driver yang telah dibuat denganbantal terapi dan sensor DS18B20, setelah pembuatan alat maka langkah selan- jutnya yaitu pengujian alat apakah alat bantal terapi ini sudah  bekerja  dengan  normal  atau  belum,  jika  sudah bekerja  dengan  normal  maka  tahapan  perancanga  alat selesai,  tetai  jika  alat  ini  tidak  bekerja  dengan  normal maka langkah yang diambil penulis adalah melakukan analisis alat kembali.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Uji  fungsi    alat  didapatkan  penulis  dari  data  yang telah diambil pada  titik pengukuran  yang  sudah diten- tukan.  Kemudian  dianalisa  untuk  menentukan  kualitas kinerja yang dapat dilakukan oleh alat. Letak titik pen- gukuran pada uji fungsi alat ditunjukkan pada Gambar 6 berikut:
Gambar 6.Titik Pengukuran Uji Fungsi Alat
Pada uji fungsi di TP1, pengukuran yang dilakukan pada  sumber  daya  (PLN),  pengukuran  menggunakan multimeter  analog  dengan  cara  mengukur  output dengan, probe multimeter digital. Sebelum menyentuh- kan probe peneliti menempatkan selektor AC pada mul- timeter.  Setelah  melakukan  pengukuran  peneliti mendapatkan tegangan sebesar 220 V AC.
Untuk uji fungsi di TP2 pengukuran yang dilakukan adalah  pada power  supply .  Pengukuran  dilakukan menggunakan  multimeter  analog  dengan  cara  men- gukur  output  dengan,  probe  multimeter  analog.  Sebe- lum  menyentuhkan  probe  peneliti  menempatkan  sel- ektor DC pada multimeter. Probe yang berwarna merah disentuhkan  ke  tegangan  (+) Power  Supply dan  kabel hitam ditempatkan ke tegangan (-) . Setelah melakukan pengukuran  tiga  kali  kemudian  dirata-rata  peneliti mendapatkan  tegangan  sebesar  5,1  VDC.  Hasil selengkapnya dapat dilihat pada tabel 1:

## Tabel 1. Hasil Pengukuran TP2

## HASIL PENGUKURAN
Penguku- ran Tegangan VDC Rata- rata 1 5,1 5,1 2 5,1 3 5
Keluaran  dari Power  Supply secara  teori menghasulkan 5 Volt, berikut persentasi kesalahan.
% 𝑘𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛
= ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑡𝑒𝑟𝑢𝑘𝑢𝑟 − ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖
ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖 𝑥 100% % 𝑘𝑒𝑠𝑎𝑙𝑎ℎ𝑎𝑛 = 5,1 − 5
5 𝑥 100% = 0,1 5 𝑥 100% = 0,02%
Dari hasil pengukuran (TP2) di atas diperoleh nilai rata-rata  tegangan Power  Supply sebesar  5,1 VDC. Dengan  nilai  %  kesalahan  pengukuran  adalah  hanya
sebesar 0,02%. Hal ini dapat diartikan bahwa rangkaian pada bantal terapi sudah bekerja dengan baik.
Pengukuran  yang  dilakukan  pada  kaki  LED  pada rangkaian driver .  Peneliti  melakukan  pengukuran menggunakan  multimeter  analog  dengan  cara  men- gukur  kaki  LED  pada  rangkaian driver dengan  probe multimeter  analog  pada  saat  kondisi  timer  on  dan  off. Sebelum menempatkan probe peneliti mengatur multi- meter  ketegangan  volt  DC.  Tabel  2  merupakan  hasil Pengukuran TP3.
Tabel 2. Hasil Pengukuran TP3 HASIL PENGUKURAN Keadaan Timer Tegangan VDC OFF 0 ON 1,4 OFF 0 ON 1,4
Dari  hasil  pengukuran  TP3  pada  kaki  LED rangkaian driver, diperoleh  hasil  analisa  bahwa  jika pada  saat timer off  maka  rangkaian driver tidak mendapat tegangan sedangkan pada saat timer on maka rangkaian driver mendapat tegangan sebesar 1,4 V DC. Dengan  demikian  dapat  dikatakan  bahwa  hasil  pen- gukuran  di  TP3  masih  dalam  batas  standar  tegangan VDC ketika ON yaitu sebesar 1,4 VDC dan ketika OFF sebesar 0 VDC.
Selain melakukan uji fungsi kondisi alat pada mas- ing-masing bagian rangkaian, uji fungsi yang dilakukan selanjutnya  adalah  pada  kinerja  alat.  yang  dilakukan menggunakan  termometer  sebagai  pembanding  antara suhu pada tampilan di alat dengan suhu pada bantal ter- api.  Pengukuran  dilakukan  pada  seluruh  permukaan bantal  terapi.  Hal  ini  dikarenakan  pada  bantal  terapi memiliki suhu merata di seluruh permukaan bantal ter- api. Hasil uji fungsi dapat dilihat pada Tabel 3 berikut.
Tabel 3. Hasil Uji Fungsi Kinerja Alat
NO Suhu Pembad- ing (°C) Suhu Ban- tal Terapi (°C) Presen- tase Kesala- han (%) 1 41,5 41,6 0,002 2 43,1 43,8 0,2 3 47,3 48,2 0,2
Berdasarkan  Tabel  3  hasil  uji  fungsi  kinerja  alat, dapat  dilihat  bahwa  rentang  atau  selisih  antara  suhu pada alat pembanding (termometer) dengan suhu pada bantal terapi sangat kecil. Hal ini dapat dilihat pada nilai presentase  kesalahan  yang  dinyatakan  dalam  %.  Di- mana  pada  pengukuran  ke-1  memiliki  presentase kesalahan adalah sebesar 0,002%, pada pengukuran ke- 2  memiliki  presentase  kesalahan  adalah  sebesar  0,2%
dan  pada  pengukuran  ke-3  presentase  kesalahannya adalah sebesar 0,2%.
Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa alat ban- tal  terapi  yang  telah  penulis  buat  memiliki  tingkat keakuratan  suhu  tinggi.  Berdasarkan  hasil  tersebut, maka  alat  bantal  terapi  ini  layak  dan  aman  digunakan pada manusia.

## IV. KESIMPULAN
Setelah melakukan proses pembuatan, percobaan, pen- gujian alat dan pendataan, penulis dapat menyimpulkan sebagai berikut :
1. Telah  berhasil  merancang  bantal  terapi  panas menggunakan  sensor  suhu  dan  timer  pengendali berbasis  ARDUINO  UNO  dengan  perancangan perangkat  keras  dan  perangkat  lunak  yang manggunakan aplikasi Arduino dan proteus, alat ini dapat memberikan kemudahan pada saat akan terapi panas  karena,  dilengkapi  dengan  sensor  suhu  dan timer  pengendali  yang  dikontrol  secara  Otomatis oleh sensor suhu DS1820.
2. Uji  coba  bantal  terapi  dengan  berbasis  arduino dengan  waktu  terapi  10  menit  menghasilan  suhu 41 C.  Hasil  persentase  kesalahan  pada  saat pengkuran  TP2  yaitu  0,02%.  Hasil  pengukuran pada  TP3  saat  alat  mati  atau  off  maka  rangkaian tidak mendapat tegangan sedangkan pada saat alat dinyalakan  atau  on  rangkaian driver mendapat  te- gangan sebesar 1,4 Volt.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]Arman,  M.  2006,  Kalibrasi  dan  statik,  Ban- dung,Slideshare.
[2]Barry  Wollard,  2014.  Elektronika  Praktis.  Jakarta  : PT Pradnya Paramita.
[3]Corwin, E. J. 2001. Buku Saku Patofisiologi. Jakarta : EGC.
[4]Maharani R dan Iswanto. 2016. Mikrokontroler Te- ori dan Praktek.
[5]Mahmud,  Mahir  Hasan,  2007.  Terapi  Air,  Qultum Media, Jakarta.
[6]Widodo  Budiharto.  2011.  Aneka  Proyek  Mikro- kontroler. Jakarta : Graha Ilmu.