22 dan dapat dibaca oleh ADC mikrokontroler, modul ADC mikrokontroler,
modul mikrokontroler sebagai pengolah data, PC sebagai penampil isyarat sinyal janyung.
3.2. Perancangan dan Realisasi Perangkat Keras
Perancangan dan realisasi perangkat keras pada skripsi ini dibagi dalam beberapa bagian yaitu :
3.2.1 Pengujian Perangkat Keras Secara Terpisah
1. Modul Penguat Elektrokardiogram
2. Modul Notch filter dengan gyrator
3. Modul Dc-offset
4. Modul Rangkaian Penyangga Buffer
3.2.1.1. Modul Penguat Elektrokardiogram
Modul ini digunakan untuk membaca elektrokardiogram dari pengguna.Sinyal dibaca dengan menggunakan kabel lead dimana pada
ujungnya ditempeli elektroda yang ditempelkan pada tangan kanan, tangan kiri, dan kaki kanan.
Gambar 3.2.Kabel lead.
Gambar 3.3.Elektroda yang ditempel pada tangan dan kaki.
23 Gambar 3.4.Penempatan Elektroda pada tubuh manusia [11].
Gambar 3.5.Rangkaian penguat AD620. Pin inverting dihubungkan ke tangan kanan, pin non-inverting
dihubungkan ke tangan kiri. Sedangkan kaki kanan dihubungkan ke ground. Penguatan ditentukan sebesar 100 kali, dengan output yang
diharapkan sekitar 130mV, dengan input sekitar 1,3mV maka diperlukan dengan penguatan sebesar 100 kali maka output yang diharapkan sekitar
130 mV dapat terpenuhi.
Output + V2
9V + V1
9V
R Leg L Arm
R Arm
IN+ IN-
V+ V-
OUT REF
RG RG
U1 AD620
R1
24 Gambar 3.6. Rangkaian Notch Filter 50Hz [4].
1 10
100 1k
10k -42
-35 -28
-21 -14
-7 Xa: 50.85
Xb: 1.570 Yc: 0.000
Yd:-39.96 a-b: 49.28
c-d: 39.96
Ref=Ground X=frequencyHz Y=voltagedb d
c b
a A
10kHz V5
-1515V
L1 0.03183H
C11 314uF
R1 100
R2 2.2k
R3 1
A
Sehingga nilai resistornya ditentukan persamaan berikut :
3.2.1.2.Modul Notch filter dengan gyrator
Notch Filter digunakan untuk menyaring frekuensi jala-jala PLN sebesar 50Hz. Gambar untai dan perhitungannya adalah sebagai berikut :
Gambar 3.7. Tanggapan Frekuensi Rangkaian Notch Filter 50Hz [4].
25 Penurunan Fungsi Transfer orde 2 melalui persamaan matematis
Sistem Elektrik Dalam gambar dibawah ditunjukkan sebuah sistem rangkaian elektrik
yang terdiri dari R, L dan C, dimana sebagai tegangan input adalah e dan arus output adalah i.
Dengan menerapkan hukum Kirchoff pada rangkaian diperoleh persamaan sebagai berikut :
+ + . = ……….3.1
Transformasi Laplace persamaan 3.1 adalah . + . +
= ……….3.2 Dengan demikian Fungsi transfer dari rangkaian elektrik diatas adalah:
= ……….3.3
Diagram Blok hubungan input dan output dari sitem diatas ditunjukan pada blok dibawah ini :
+ + =
+ + =
= =
= +
+ =
+ + 1 =
26
= =
+
…...…3.4
Perhitungan Notch Filter : Pertama – tama untuk merancang notch filter yang perlu diperhatikan
adalah berapa nilai notch depth atau pelemahan dari notch filter yang ingin dibuat. Dari gambar notch depth digambarkan pada titik lengkung pada fo.
Kemudian menghitung faktor kualitas dari rangkaian serta nilai dari resistor, kapasitor, induktor..
Gambar 3.8. Transfer Function Rangkaian Notch Filter 50Hz.
27 Notch depth q = 20 log
,1 +
-
. [dB] =20 log 1+
=20 log 101 =40,0864 Db
R
2
R
1
maka R2 = 2k2 Ω Q =
-
=
0 -
=
∆0
=
2 2,2456,2
=
2 2
= 10
R
3
=
7
4
=
,89
4
=
::,:::
= 1 Ω
L = 1
;
= 1
.2
=
- 5, 2:
= 0,03183 H
C = =
,- -.2
=
- 5 ,5:2
= 3,183 . 10
-4
= 0,3183 mF ≈ 314 µF
28
+ U6
OPAMP5 +
U5 OPAMP5
C13 314uF
C12 11uF
9V
9V -9V
-9V 50 Hz
V5 -500m500mV
R2 2k2
R1 300
R11 300
R12 300
R13 300
R14 10
R16 100
A
1 10
100 1k
-42 -35
-28 -21
-14 -7
Xa: 50.59 Xb: 1.000
Yc:-42.00 Yd:-39.98
a-b: 49.59 c-d:-2.022
Ref=Ground X=frequencyHz Y=voltagedb d
c b
a A
Gambar 3.9. Rangkaian Notch Filter 50Hz dengan Gyrator [3].
Gambar 3. 10. Tanggapan Frekuensi Rangkaian Notch Filter 50Hz dengan Gyrator [3].
29
+ U1
OPAMP5 +
U2 OPAMP5
C1 1
9V
9V -9V
-9V R4
1
R2 1
R3 1
R5 1
Perhitungan Notch Filter dengan gyrator :
Induktor simulasi
•
Pengertian Konverter dan Inverter
Untuk menunjukkan dua jaringan port, impedansi input Zin dua port jaringan ini diberikan oleh:
Inverter Jaringan: Di mana A = D = 0 =
= ?
= Converter Jaringan: Di mana B = C = 0
= =
A =
30 •
Gyrator
Simbol rangkaian dari gyrator dengan Matrix-T sebagai berikut:
Impedansi input dari girator ketika ZL impedansi beban terhubung ke port output diberikan oleh:
Untuk yang ideal girator, r1 = r2 = r dan dalam hal ini kita memiliki hubungan sebagai berikut:
= BC +
= 0 = BC
Penerapan gyrator
Dari gambar di atas terlihat :
= , + . +
= E F G = H
0 E E
0 I J E
K +
= E
=
31 •
Realisasi induktasi
L Ground = satu port jaringan =
L Contoh Realisasi L Ground
Zin
Untuk mewujudkan L Ground, ada dua pilihan :
=
M M N
O9OP
N N
8
Z
1
Z
2
Z
3
Z
4
Z
5
R 1SC
r r
r R
r r
1SC r
= = L
9 P 8
=
9 P 8
= = L
5
9 P 8
=
5
9 P 8
32
+ U1
OPAMP5 +
U2 OPAMP5
C1 1
9V
9V -9V
-9V R4
1
R2 1
R3 1
R5 1
Maka berdasarkan rangkaian yang digunakan maka dapat dihitung sebagai berikut:
• Bagian gyrator
Berdasarkan nilai-nilai komponen rangkaian terlihat bahwa semua resistor gyrator memiliki nilai yang rendah yang dapat menjadi masalah
bagi kinerja penggerak op-amp. Walaupun sebagian besar op-amp memang memiliki kinerja penggerak keluaran yang baik namun perangkat
catu daya yang kecil tidak memiliki kinerja penggerak keluaran yang baik. Untuk mengatasi masalh ini, nilai resistansi dari resistor R
4
,R
2
,R
3
, dan R
5
dapat ditingkatkan dengan faktor pengali tertentu dengan ketentuan faktor pengali gabungan dari R
4
,R
3
, dan R
5
adalah sama dengan faktor pengali R
2
[3]. Maka faktor pengali ditentukan 300. Maka :
R
1
= R
2
=R
3
=1 Ω x 300 = 300 Ω C=
0Q
=
-..2
33 = 10,610 µF
≈ 11 µF R
5
= L x 300 = 0.3183 x 300
= 9,549 Ω ≈ 10 Ω
• R
3
di rangkaian = 1Ω x 300 = 300 Ω
3.2.1.3. Modul DC offset
