Pembuatan Alat Bantu Stress Detector Menggunakan Sensor Hir333, GSR, dan DS18B20 Berbasis Mikrokontroler ATMega 8

Lampiran I Rangkaian Lengkap Alat

Lampiran II Program Pada Alat

/***************************************************** This program was produced by the

CodeWizardAVR V2.04.9 Evaluation Automatic Program Generator

© Copyright 1998-2010 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l. http://www.hpinfotech.com

Date : 29/04/2016

Author : Freeware, for evaluation and non-commercial use only Chip type : ATmega8

Program type : Application

AVR Core Clock frequency: 4,000000 MHz Memory model : Small

External RAM size : 0 Data Stack size : 256

*****************************************************/ #include <mega8.h> #include <stdio.h> #include <delay.h> #include <stdlib.h> #include <ds1820.h> #include <1wire.h>

// DS1820 Temperature Sensor functions #include <ds18b20.h>

#include <alcd.h>

#define ADC_VREF_TYPE 0x00

interrupt [TIM0_OVF] void timer0_ovf_isr(void) {

// Place your code here }

unsigned int read_adc(unsigned char adc_input) {

ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff);

// Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage delay_us(10);

// Start the AD conversion ADCSRA|=0x40;

// Wait for the AD conversion to complete while ((ADCSRA & 0x10)==0);

ADCSRA|=0x10; return ADCW; }

#define MAX_DEVICES 8 ;

unsigned int GSR,HR,Temp1,Temp,G,t; unsigned char buf[30];

/* DS18B20 devices ROM code storage area, 9 bytes are used for each device

(see the w1_search function description), but only the first 8 bytes contain the ROM code and CRC */

unsigned char rom_codes[MAX_DEVICES][9];

/* allocate space for ROM codes of the devices which generate an alarm */

unsigned char alarm_rom_codes[MAX_DEVICES][9]; void main(void)

{ //unsigned char i, j,devices,data; unsigned char i, j, devices; // Input/Output Ports initialization // Port B initialization

PORTB=0x00; DDRB=0x00;

// Port C initialization PORTC=0x00; DDRC=0x00;

// Port D initialization PORTD=0x00; DDRD=0x70; // ADC initialization

ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff; ADCSRA=0x82;

// 1 Wire Bus initialization // 1 Wire Data port: PORTD // 1 Wire Data bit: 2

w1_init();

devices=w1_search(0xf0,rom_codes); j = 0;

// Alphanumeric LCD initialization // RS - PORTB Bit 0

// RD - PORTD Bit 7 // EN - PORTB Bit 1 // D4 - PORTB Bit 2 // D5 - PORTB Bit 3 // D6 - PORTB Bit 4 // D7 - PORTB Bit 5 lcd_init(16);

// hitung mundur

Temp=ds1820_temperature_10(&rom_codes[0][0])*10/8+250; delay_ms(2000);

while (1)

{ lcd_clear();

Temp=(ds1820_temperature_10(&rom_codes[0][0])*10/8)+250;

xt: t = 0; G = 0;

lcd_clear(); lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf(" Mendeteksi..."); lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf(" Harap Tunggu ");

while(t < 3000) {

while (HR < 100){HR = read_adc(5); delay_ms(10); t++;}

while (HR >= 100){HR = read_adc(5); delay_ms(10); t++; PORTD.6 = 1; PORTD.5 = 1;}

PORTD.5 = 0; PORTD.6 = 0;

G = G + 1; /*

lcd_gotoxy(0, 0); lcd_printf("1"); delay_ms(1000); lcd_gotoxy(0, 0); lcd_printf("30"); delay_ms(1000); */

}

HR = (G*2);

if((HR <60)||(HR>180)) //bagian heart rate {

lcd_clear();

lcd_putsf(" ERROR..."); delay_ms(2000); goto xt; } while (1) { lcd_clear(); sprintf(buf,"HR:%i",HR); lcd_gotoxy(10,0); lcd_puts(buf); //delay_ms(2000); //lcd_clear();

GSR = read_adc(4);

if (GSR <= 400) {GSR = 100 - (GSR/4);} else{GSR = 0;}

lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf("GSR: "); lcd_gotoxy(5,0);

lcd_putchar(GSR/100 %10 + 0x30); lcd_putchar(GSR/10 %10 + 0x30); lcd_putchar('.');

lcd_putchar(GSR %10 + 0x30);

lcd_gotoxy(0,1); lcd_putsf("Temp: C"); lcd_gotoxy(6,1);

lcd_putchar(Temp/1000 %10 + 0x30); lcd_putchar(Temp/100 %10 + 0x30); lcd_putchar('.');

lcd_putchar(Temp/10 %10 + 0x30); lcd_putchar(Temp %10 + 0x30); delay_ms(2000);

lcd_clear(); delay_ms(100);

Temp1 = Temp/100; lcd_clear();

{

if ((GSR/10 <= 4)&&((HR > 60)&&(HR <= 90))&&(Temp1 > 35)) {

lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf(" Kondisi Anda "); lcd_gotoxy(0,1);lcd_putsf(" Normal(Rileks) "); }

if ((GSR/10 <= 4)&&((HR > 60)&&(HR <= 90))&&((Temp1 > 32)&&(Temp1 <=35)))

{

lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf(" Kondisi Anda "); lcd_gotoxy(0,1);lcd_putsf(" Normal(Rileks) "); }

if ((GSR/10 <= 4)&&((HR > 60)&&(HR <= 90))&&(Temp1 < 33)) {

lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf(" Kondisi Anda "); lcd_gotoxy(0,1);lcd_putsf(" Stress Ringan "); }

if ((GSR/10 <= 4)&&((HR > 90)&&(HR <= 100))&&((Temp1 > 35)&&(Temp1 <=38)))

{

lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf(" Kondisi Anda "); lcd_gotoxy(0,1);lcd_putsf(" Normal(Rileks) "); }

if ((GSR/10 <= 4)&&((HR > 90)&&(HR <= 100))&&((Temp1 > 32)&&(Temp1 <=35)))

{

lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf(" Kondisi Anda "); lcd_gotoxy(0,1);lcd_putsf(" Stress Ringan "); }

if ((GSR/10 <= 4)&&((HR > 90)&&(HR <= 100))&&((Temp1 > 28)&&(Temp1 <=32)))

lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf(" Kondisi Anda "); lcd_gotoxy(0,1);lcd_putsf(" Stress Ringan "); }

if ((GSR/10 <= 4)&&((HR > 100)&&(HR <= 180))&&((Temp1 > 35)&&(Temp1 <=38)))

{

lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf(" Kondisi Anda "); lcd_gotoxy(0,1);lcd_putsf(" Normal(Rileks) "); }

if ((GSR/10 <= 4)&&((HR > 100)&&(HR <= 180))&&((Temp1 > 32)&&(Temp1 <=35)))

{

lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf(" Kondisi Anda "); lcd_gotoxy(0,1);lcd_putsf(" Stress Ringan "); }

if ((GSR/10 <= 4)&&((HR > 100)&&(HR <= 180))&&((Temp1 > 28)&&(Temp1 <=32)))

{

lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf(" Kondisi Anda "); lcd_gotoxy(0,1);lcd_putsf(" Stress Ringan "); }

if (((GSR/10 > 3)&&(GSR/10 <=6))&&((HR > 59)&&(HR <= 90))&&(Temp1 > 35))

{

lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf(" Kondisi Anda "); lcd_gotoxy(0,1);lcd_putsf(" Normal(Rileks) "); }

if (((GSR/10 > 3)&&(GSR/10 <=6))&&((HR > 60)&&(HR <= 90))&&((Temp1 > 32)&&(Temp1 <=35)))

{

lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf(" Kondisi Anda "); lcd_gotoxy(0,1);lcd_putsf(" Stress Ringan "); }

if (((GSR/10 > 3)&&(GSR/10 <=6))&&((HR > 60)&&(HR <= 90))&&((Temp1 > 28)&&(Temp1 <=32)))

{

lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf(" Kondisi Anda "); lcd_gotoxy(0,1);lcd_putsf(" Stress Ringan "); }

if (((GSR/10 > 3)&&(GSR/10 <=6))&&((HR > 90)&&(HR <= 100))&&((Temp1 > 35)&&(Temp1 <=38)))

{

lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf(" Kondisi Anda "); lcd_gotoxy(0,1);lcd_putsf(" Stress Ringan ");

}

if (((GSR/10 > 3)&&(GSR/10 <=6))&&((HR > 90)&&(HR <= 100))&&((Temp1 > 33)&&(Temp1 <=35)))

{

lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf(" Kondisi Anda "); lcd_gotoxy(0,1);lcd_putsf(" Stress Ringan "); }

if (((GSR/10 > 3)&&(GSR/10 <=6))&&((HR > 90)&&(HR <= 100))&&((Temp1 > 28)&&(Temp1 <=32)))

{

lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf(" Kondisi Anda "); lcd_gotoxy(0,1);lcd_putsf(" Stress Ringan "); }

if (((GSR/10 > 3)&&(GSR/10 <=6))&&((HR > 100)&&(HR <= 180))&&((Temp1 > 35)&&(Temp1 <=38)))

{

lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf(" Kondisi Anda "); lcd_gotoxy(0,1);lcd_putsf(" Stress Ringan "); }

if (((GSR/10 > 3)&&(GSR/10 <=6))&&((HR > 100)&&(HR <=180))&&((Temp1 > 32)&&(Temp1 <=35)))

{

lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf(" Kondisi Anda "); lcd_gotoxy(0,1);lcd_putsf(" Stress Ringan "); }

if (((GSR/10 > 3)&&(GSR/10 <=6))&&((HR > 100)&&(HR <= 180))&&((Temp1 > 28)&&(Temp1 <=32)))

{

lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf(" Kondisi Anda "); lcd_gotoxy(0,1);lcd_putsf(" Stress Berat "); }

if (((GSR/10 > 6)&&(GSR/10 <=11))&&((HR > 60)&&(HR <= 90))&&((Temp1 > 35)&&(Temp1 <=38)))

{

lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf(" Kondisi Anda "); lcd_gotoxy(0,1);lcd_putsf(" Normal(Rileks) "); }

if (((GSR/10 > 6)&&(GSR/10 <=11))&&((HR > 60)&&(HR <= 90))&&((Temp1 > 33)&&(Temp1 <=35)))

{

lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf(" Kondisi Anda "); lcd_gotoxy(0,1);lcd_putsf(" Stress Ringan "); }

if (((GSR/10 > 6)&&(GSR/10 <=11))&&((HR > 60)&&(HR <= 90))&&((Temp1 > 29)&&(Temp1 <=32)))

{

lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf(" Kondisi Anda "); lcd_gotoxy(0,1);lcd_putsf(" Stress Ringan "); }

if (((GSR/10 > 6)&&(GSR/10 <=11))&&((HR > 90)&&(HR <= 100))&&((Temp1 > 35)&&(Temp1 <=38)))

{

lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf(" Kondisi Anda "); lcd_gotoxy(0,1);lcd_putsf(" Stress Ringan "); }

if (((GSR/10 > 6)&&(GSR/10 <=11))&&((HR > 90)&&(HR <= 100))&&((Temp1 > 33)&&(Temp1 <=35)))

{

lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf(" Kondisi Anda "); lcd_gotoxy(0,1);lcd_putsf(" Stress Ringan "); }

if (((GSR/10 > 6)&&(GSR/10 <=11))&&((HR > 90)&&(HR <= 100))&&((Temp1 > 29)&&(Temp1 <=32)))

{

lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf(" Kondisi Anda "); lcd_gotoxy(0,1);lcd_putsf(" Stress Berat "); }

if (((GSR/10 > 6)&&(GSR/10 <=11))&&((HR > 100)&&(HR <= 180))&&((Temp1 > 35)&&(Temp1 <=38)))

{

lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf(" Kondisi Anda "); lcd_gotoxy(0,1);lcd_putsf(" Stress Ringan "); }

if (((GSR/10 > 6)&&(GSR/10 <=11))&&((HR > 100)&&(HR <= 180))&&((Temp1 > 33)&&(Temp1 <=35)))

{

lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf(" Kondisi Anda "); lcd_gotoxy(0,1);lcd_putsf(" Stress Berat "); }

if (((GSR/10 > 6)&&(GSR/10 <=11))&&((HR > 100)&&(HR <= 180))&&((Temp1 > 29)&&(Temp1 <=32)))

{

lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf(" Kondisi Anda "); lcd_gotoxy(0,1);lcd_putsf(" Stress Berat "); }

} delay_ms(2000);

} }

Lampiran III Gambar Alat

Gambar Alat sedang proses pengambilan data pada subyek

Gambar Pengujian sensor GSR dengan multimeter digital Sanwa CD800a

DAFTAR PUSTAKA

J. Corwin Elizabeth. 2007. Buku Saku Patofisiologi. Edisi Ketiga. Jakarta : Buku Kedokteran ECG

Sherwood, Lauralee. 2007. Fisiologi Manusia Dari Sel ke Sistem. Edisi Keenam. Jakarta. Penerbit Buku Kedokteran EGC

Mc. Walter. 1987. Stress. Erlangga. Jakarta

Duarte, Ramiro. 2011. Pulse Detector Using Infrared Light to Detect a Heartbeat. The Ohio State University.

Millman, Halkias. 1976. Electronic Devices and Circuits. Singapore. McGraw-Hill.

Tooley, M. 2002. Rangkaia Elektronik Prinsip dan Aplikasi. Erlangga. Jakarta

Widjanarka, W. 2006. Teknik Digital. Erlangga. Jakarta

Hari, Bagus. 2012. Pemrograman Mikrokontroler dengan Bahasa C. Yogyakarta. Andi Yogyakarta.

Kurniawan, Dayat. 2009. ATMega 8 dan Aplikasinya. Jakarta. PT. Elex Media Komputindo.

Gunawan, E. 2013. Rancangan Alat Ukur Galvanic Skin Response Menggunakan Konsep Hirarki Chart. [Skripsi] . Bandung. Institut Teknologi Medan.

Nawawi, A. 2010. Sistem Pengukuran Detak Jantung Manusia Menggunakan Media Online dengan Jaringan Wi-Fi Berbasis PC. Medan: Universitas Sumatera Utara, Program Sarjana.

Pratiwi R.2009. Penentuan Sumber Panas Dengan Metode Tomografi Menggunakan Sensor Thermometer Digital DS18B20. [Skripsi]. Jakarta. Universitas Indonesia

Darmawan, D. 2013. Rancang bangun Prototype Sistem Kontrol Temperatur Menggunakan Sensor DS18B20 Pada Inkubator Bayi. [Skripsi]. Yogyakarta. Universitas Yogyakarta

http://elektronika-dasar.web.id/lcd-liquid-cristal-display-dot-matrix-2x16- m1632/

BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1 Diagram Blok

Adapun diagram blok dari sistem yang dirancang adala seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.1 berikut ini :

Detak Jantung

Keringat

Suhu Tubuh Sensor DS18B20 Sensor GSR

Sensor IR

HIR 333 Amplifier

ATMEGA 8

Buzzer

LCD 2 x 16

Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian

Diagram di atas dapat dijabarkan sebagai berikut :

5. Sensor IR HIR 333 berfungsi untuk mendeteksi kecepatan denyut jantung yang dinyatakan dalam beat per menit (bpm) pada pembuluh nadi yang berada pada ujung jari telunjuk sebelah kanan.

6. Sensor GSR (Galvanic Skin Response) berfungsi untuk mengindera dan mengukur tingkat konduktivitas dari kulit dari tingkat kelembapan kulit (moisture) maupun kadar garam yang terdapat di keringat. Sensor ditempelkan pada dua ujung jari tangan kiri (jari telunjuk dan jari tengah). 7. Sensor DS18B20 berfungsi untuk mendeteksi perubahan suhu pada

tangan.

8. Untuk sensor IR HIR 333, output dari sensor langsung masuk ke sistem ampiifier untuk dikuatkan.

9. Mikrokontroler ATMega 8 adalah komponen yang berfungsi untuk pengendali dan mengontrol ketiga sensor. Sensor dibaca secara bergantian dan dikalibrasi menjadi sebuah nilai standart. Kemudian sinyal analog dari sensor-sensor tersebut diubah menjadi data digital oleh ADC (ADC internal mikrokontroler).

10. Getaran suara yang dikeluarkan dari buzzer sebagai indicator bahwa sensor heart rate berjalan dengan baik dan akan bersuara seirama dengan detak jantung.

11. Hasil pengolahan data dari mikrokontroler tersebut ditampilkan pada LCD 2 x 16.

3.2 Rancangan Rangkaian Pengendali

Rangkaian pengendali dirancang berbasis sebuah kontroler AVR. Selain kontroler terdapat beberapa komponen utama lainnya yang bekerja saling berinteraksi satu sama lain untuk melakukan satu fungsi yaitu deteksi stress berdasarkan data sensor. Komponen - komponen utama yaitu:

3.2.1 Rangkaian Power Supply

Gambar 3.2 Rangkaian Power Supply

Power supply keluaran 5 volt berfungsi untuk mencatu keseluruhan sistem mikrokontroler, sensor-sensor, buzzer, dan LCD. Power supply keluaran 5 Volt ini dibentuk oleh IC regulator 7805, kapasitor 220uF/25V dan 100uF/50V.

3.2.2 Perancangan Sistem Minimum Mikrokontroler ATMega 8

Mikrokontroller merupakan mikroprosesor yang sangat sering digunakan dalam pengontrolan maupun pengolahan data. Rangkaian sistem minimum yang terdiri dari rangkaian standart rekomendasi pabrik agar mikrokontroller dapat bekerja dengan baik.

Mikrokontroller ATMega 8 berasal dari keluarga AVR. Mikrokontroller memiliki 3 port I/O. Input mikrokontroller adalah 3 buah sensor yaitu sensor sensor IR HIR 333, GSR, dan DS18B20. Ketiga sensor dibaca secara bergantian dan dikalibrasi menjadi sebuah nilai standart kemudian dibuat acuan (parameter) untuk menentukan tingkat stress seseorang. Input sensor Heart Rate diprogram pada port C.5 yang merupakan masukan ADC pertama sedangkan sensor GSR deprogram pada port C.4 yang merupakan masukan analog atau ADC dan untuk sensor suhu DS18B20 diprogram pada port D.2 yaitu masukan digital. Keluaran Mikrokontroller untuk display LCD diprogram pada port B yaitu PB.0 hingga PB.6. Output lain yaitu buzzer diprogram pada port D yaitu PD.6. Mikrokontroller pada rancangan ini diprogram dengan bahasa C yaitu codevision AVR.

3.3 Rangkain Display LCD

Rangkaian display LCD ini berfungsi untuk menampilkan status dari data sensor dan menampilkan apakah seseorang mengalami stress atau tidak. Rangkaian LCD dapat ditunjukkan pada gambar 3.4 di bawah ini :

Gambar 3.4 Rangkaian Display LCD

LCD terdiri dari sejumlah memori yang digunakan untuk display. Semua teks yang kita tuliskan ke LCD disimpan dalam memory ini, dan LCD secara berturutan membaca memory ini untuk menampilkan teks ke LCD itu sendiri.

3.4 Sensor

Sensor merupakan suatu tranduser yang fungsinya mengubah variasi mekanis, magnetis, panas, sinar dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik. Rancangan ini terdiri dari 3 buah sensor yaitu :

1. Sensor Inframerah HIR 333

Sensor inframerah berfungsi untuk mendeteksi denyut jantung melalui aliran darah pada jari tangan. Pada rangkaian ini terdapat 2 blok utama yaitu rangkaian sensor detak jantung dan rangkaian penguat.

Gambar 3.5 Rangkaian Pendeteksi Heart Rate

Sensor diletakkan pada jari telunjuk tangan kiri di bawah kuku. Sensor ini diletakkan pada posisi tersebut karena terdapat pembuluh nadi dengan kulit yang tidak terlalu tebal sehingga mampu untuk ditembus cahaya infrared yang diterima photodiode mampu mendeteksi perubahan volume darah pada arteri jari tangan tersebut.

Sensor terdiri dari LED infrared sebagai transmitter dan photodiode sebagai receiver. Photodiode dipasang pada posisi reverse bias untuk dapat bekerja merespon intensitas cahaya infrared yang diterimanya. LED infra merah dipasang forward bias dan dipasang secara seri dengan resistor sebesar 100Ω. Photodiode mendeteksi perubahan volume darah yang melalui arteri pada jari tangan.

Perubahan intensitas cahaya infra merah yang diterima oleh photodioda menyebabkan tegangan keluaran yang dikeluarkan juga berubah-ubah. Tegangan

keluaran dari photodioda adalah sangat kecil (10mV), sehingga perlu adanya sistem penguatan tegangan sehingga perubahan tegangannya mudah diukur. Pada sistem penguatan, diperlukan adanya IC op-amp dan resistor. Pada IC op-amp LM 324, terdapat empat op-amp di dalamnya, namun yang digunakan dalam skripsi ini adalah dua op-amp sehingga dapat dilakukan penguatan bertahap. Penguatan yang digunakan adalah penguatan inverting.

Pada op-amp pertama, penguatan diatur untuk menghasilkan penguatan sebesar 82 kali. Dan pada op-amp kedua diatur untuk menghasilkan penguatan sebesar 4,7 kali.

Penguatan (G) = Sehingga,

Penguatan pertama(G1) = = - 82 kali Penguatan kedua (G2) =

= - 4,7 kali Total penguatan adalah : Penguatan I x Penguatan II

-82 kali x -4,7 kali : 385,4 kali penguatan

Photodioda mengalirkan tegangan 10 mV saat terkena cahaya infra merah. Berdasarkan rangkaian di atas, maka tegangan output dari potodioda dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :

Vout = Gtotal x Vin

= 385,4 x 10mV = 3,854 Volt

Pada rangkaian di atas terdapat rangkaian pembagi tegangan. Rangkaian pembagi tegangan dapat di hitung dengan persamaan sebagai berikut :

=

= 1,23 Volt

2. Sensor GSR

Sensor GSR terbuat dari kain dan lempengan electrode yang diletakkan pada 2 jari di tangan kiri, yaitu jari tengah dan jari telunjuk.

Gambar 3.6 Letak Sensor GSR

Sensor ini berfungsi untuk mendeteksi daya hantar listrik pada kulit manusia. Rangkaian sensor GSR pada umumnya adalah rangkaian penguat tegangan. Sensor mendeteksi daya hantar listrik berdasarkan tingkat atau kadar keringat. Keringat mengandung banyak garam dan mineral maka keringat adalah konduktor yang baik karena berwujud likuid.

Gambar 3.7 Rangkaian GSR

Prinsip kerja GSR adalah mengukur tingkat stress (psikologi) berdasarkan resistansi kulit. Tingkat stress manusia dipicu oleh hormon cortisol, GH dan norepinephrine yang mempengaruhi kelenjar keringat pada kulit untuk berkeringat. Sensor ini mengukur resistansi kulit akibat keringat dan menginterpretasikan menjadi tingkat psikologi stress. Bagian tubuh manusia yang

sensitif mengeluarkan keringat adalah tangan dan jari sehingga peletakkan sensor ini ideal pada jari menggunakan lempengan elektroda yang dilingkar pada 2 jari yang akan diukur resistansinya. Alat ini mampu mengukur fluktuasi tingkat stress manusia. Cara mengukurnya melalui lempeng elektroda yang ditempelkan kepada jari telunjuk dan jari tengah, dan alat GSR yang dibuat dari beberapa komponen akan mengaliri listrik ke jari telunjuk yang akan mengalir ke jari tengah, lalu di salurkan ke alat pengukur tegangan. Alat tersebut akan menghitung tegangan yang melalui jari-jari tersebut.

Kulit manusia adalah konduktor listrik yang baik dan ketika listrik lemah dikirimkan ke kulit, perubahan pada konduksi kulit tersebut dapat diukur. Variabel yang diukur adalah baik resistensi kulit atau yang reciprocal, kulit konduktansi. Menurut Hukum Ohm, kulit resistensi (R) sama dengan tegangan (V) diterapkan antara dua elektroda pada kulit dibagi dengan arus melewati melalui kulit (I). Hukum dapat dinyatakan sebagai R = V/I. Perubahan resistensi kulit disebabkan oleh tingkat kalenjar keringat aktif, stress psikologis cenderung mengakibatkan tingkat kalenjar keringat aktif meningkat dan hal ini membuat resistensi kulit menurun.

3. Sensor DS18B20

Sensor DS18B20 adalah sensor suhu digital dengan komunikasi serial 1 kabel. Fungsi sensor adalah mengindra suhu tubuh manusia dan memberikan data digital. Sensor dikendalikan oleh mikrokontroler hanya pada 1 bit sehingga sangat efesien dalam penggunaan port.

Gambar 3.8 Rangkaian Sensor DS18B20

Sensor suhu DS1820 mengirimkan data digital berupa sinyal pulsa yang mengindikasikan suatu suhu tertentu, kemudian output sensor diterima oleh mikrokontroller ATMega 8 melalui port D.2, setelah itu akan dilakukan

pengolahan data didalam mikrokontroller sebelum data suhu ditampilkan ke layar lcd 16x2.

Gambar 3.9 Diagram Block Sensor DS18B20

Karena output dari sensor DS18B20 tidak berupa tegangan maka tidak menghubungkannya ke port ADC. Output yang dikeluarkan sensor DS18B20 berupa konfigurasi angka 1 dan 0, yang mana mengindikasikan suatu suhu tertentu.

3.5 Flowchart system

Start

Inisialisasi Sistem dan Nilai

Awal

Baca Perintah User

User Start?

Baca Detak Jantung Baca Suhu Tubuh Baca Konduktifitas

Tubuh

Kalibrasi Data ke 3 Sensor

Proses Banding data dengan

Acuan

Stres?

Tampilkan pada LCD kondisi Stress

Tampilkan Nilai Sensor

Tampilkan pada LCD kondisi Normal

Tampilkan Nilai Sensor

Stop Y

T Y

T

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengujian Power Suplay

Pengujian power supply (adaptor) dan regulator tegangan. Pengukuran tegangan pada keluaran adaptor adalah 12,24 Volt DC. Pengujian pada regulator tegangan adalah sebagai berikut:

Tegangan Catu Tegangan Output Daya ( V in) Regulator ( V out)

12,24 Volt 4,94 Volt

4.2 Pengujian Sistem Minimum Mikrokontroler ATMega 8

Pengujian mikrokontroler ATMega 8 dilakukan untuk memastikan mikrokontroller berfungsi dengan baik. Pengujian dilakukan untuk menghidupkan LED di mikrokontroler. Rangkaian LED seperti Gambar 4.1 di bawah ini

Gambar 4.1 Pengujian Mikrokontroler ATMega 8 dengan LED

Pengujian dilakukan dengan menginput listing program berikut ke mikrokontroler ATMega 8.

{

PORTD = 0b00000000; delay_ms(5000); PORTD = 0b11111111; delay_ms(5000); }

Gambar 4.2 Hasil Pengujian Mikrokontroler 4.3 Pengujian Interfacing LCD 2x8

Pengujian dilakukan dengan memprogram ke mikrokontroler ATMega 8 dengan penampil LCD.

Listing program penampil LCD adalah: while (1)

{lcd_gotoxy(1,0);

lcd_putsf ("FISIKA 2012"); lcd_gotoxy(0,1);

lcd_putsf ("ivo zoel"); lcd_clear();}

Tiga pin yang sangat penting dalam lcd adalah RS (register set), RW (baca tulis), EN (mengaktifkan sinyal).

1. RS (register set)

Ketika RS berlogika low “0”, data akan dianggap sebagai sebuah perintah atau instruksi khusus ( seperti clear screen, posisi kursor, dll). Ketika RS berlogika 1, data yang dikirim adalah data teks yang akan ditampilkan pada display LCD. 2. RW (read-write)

Jalur RW adalah jalur control Read/write. Ketika R/W berlogika low “0”, maka informasi pada bus data akan dituliskan pada layar LCD. Ketika R/W berlogika hight “1”, maka program akan melakukan pembacaan memori dari LCD. Sedangkan pada aplikasi umum pin R/W selalu diberi logika low “0”.

3. EN (Enable sinyal)

Jalur EN dinamakan enable. Jalur ini digunakan untuk memberitahu LCD bahwa sedang mengirimkan sebuah data. Data yang kita kirim ke lcd kita dapat setiap alfabet (kecil atau besar), angka atau karakter ASCII.

4.4Pengujian Sensor Heart Rate

Pengujian sensor heart rate dilakukan untuk melihat apakah sensor tersebut dapat mendeteksi detak jantung dengan baik. Pengujian dilakukan dengan pengukuran tegangan IC Lm324 dan sensor infra merah HIR 333.

a. Pengukuran Tegangan IC LM324

Tabel 4.1 Pengukuran IC LM324 IC LM 324

PIN Tegangan PIN Tegangan

(Volt) (Volt)

1 11 8 0.02

2 4.5 9 2.38

3 4.43 10 2.13

4 12.24 (+Vcc) 11 0(Gnd)

5 4.36 12 2.41

6 4.37 13 2.41

b. Sensor Inframerah HIR 333 (Heart Rate)

Pengujian heart rate bertujuan untuk mengetahui apakah photodiode dan infrared mampu mendeteksi perubahan volume aliran darah. Pengujian dilakukan dengan meletakkan jari telunjuk sebelah kanan diantara sensor photodiode dan infra merah HIR333.

Tabel 4.2 Data Pengujian Heart Rate No Sensor HR Stetoskop Error

(bpm) (bpm) (%)

1 74 72 2,77

2 78 77 1,29

3 70 71 1,41

4 85 90 5,55

5 92 96 4,1

6 82 85 3,52

7 89 93 4,3

8 82 85 3,5

Rata-rata Error 3,305

Jika ditampilkan dalam bentuk grafik, maka hasilnya akan seperti Gambar 4.3 di bawah ini :

Gambar 4.4 Grafik Perbandingan Sensor HR vs Stetoskop 0

20 40 60 80 100 120

1 2 3 4 5 6 7 8

Heart Rate

Sensor HR (bpm) Stetoskop (bpm)

4.5 Sensor Galvanic Skin Response

Pengujian sensor GSR dapat dilakukan dengan mengukur output sensor dengan multimeter digital Sanwa CD800a ke pin 27 mikrokontroler AT Mega 8. Sedangkan input GSR diberikan melalui jari tangan manusia yang memiliki resistansi yang berbeda-beda.. Setelah diuji diperoleh data seperti table 4.3 di bawah ini:

Tabel 4.3 Data GSR Nilai GSR Output Tegangan

( Siemens) (V)

1.1 1.712

1.9 1.547

2.8 1.348

4.1 1.130

4.8 1.037

6.2 0.680

7.5 0.525

8 0.411

9.1 0.286

Secara teori ketika kulit terhidrasi (berkeringat), kulit dapat menghantarkan listrik jauh lebih mudah (resistansi kulit rendah) dibandingkan pada saat kering. Pada kondisi rileks kulit lebih kering sehingga resistansi listrik kulit lebih tinggi. Pada saat stress, tangan lebih basah sehingga resistansi kulit menurun.

4.6Sensor Suhu DS18B20

Pengujian sensor suhu DS18B20 harus dilakukan dengan memprogram yaitu membuat algoritma program untuk membaca data sensor, karena sensor yang digunakan adalah sensor digital sehingga tidak dapat diukur tegangannya.

(1)

{ lcd_clear();

Temp=ds1820_temperature_10(&rom_codes[0][0])*10/8+250;

lcd_gotoxy(0,1);lcd_putsf("Temp : C"); lcd_gotoxy(7,1);

lcd_putchar(Temp/1000 %10 + 0x30); lcd_putchar(Temp/100 %10 + 0x30); lcd_putchar('.');

lcd_putchar(Temp/10 %10 + 0x30); lcd_putchar(Temp %10 + 0x30);

Program di atas dirancang untuk membaca sensor suhu dan ditampilkan pada display LCD. Setelah dijalankan pada rangkaian, pada LCD akan ditampilkan nilai suhu yang terbaca oleh sensor sesuai dengan kondisi suhu tubuh. Pengujian sensor dilakukan dengan cara membandingkan sensor DS18B20 dengan alat ukur suhu standart seperti Tabel 4.4 di bawah ini:

Tabel 4.4 Data Sensor Suhu Tubuh Termometer Digital DS18B20 Error

°C °C %

35.5 36.00 1.41

35.9 36.68 2.17

36.3 36.42 0.33

35.7 36.23 1.48

36.6 37.09 1.34

36.7 36.91 0.57

36.0 36.31 0.86

Rata-rata Error 1.41

Dari Table 4.4 di atas yang dilakukan dengan membandingkan alat ukur suhu standart dengan sensor DS18B20, hasil pengukuran sensor cukup akurat yaitu 100% - 1,41% = 98,59%.

4.7 DASS 42

DASS 42 ( Depression Anxiety Stress Scale ) merupakan penentuan skala stress pada psikologi. Skala ini terdiri dari 42 pertanyaan dan memiliki 4 jenis notasi angka, yang terdiri dari 0, 1, 2, 3.

 Angka 0 merupakan tidak sesuai dengan saya, sama sekali atau tidak pernah.

 Angka 1 merupakan sesuai dengan saya sampai tingkat tertentu atau kadang – kadang.

 Angka 2 merupakan sesuai dengan saya sampai batas yang dapat dipertimbangkan atau lumayan sering.

 Angka 3 merupakan sangat sesuai dengan saya atau sering sekali.

Penentuan skala stress pada psikologi dapat menggunakan DASS 42 yang telah banyak digunakan para psikolog dan diakui scara internasional. DASS 42 dikembangkan oleh peneliti dari University of New South Walees, Australia. Jumlah dari 14 item yang relevan untuk setiap skala merupakan nilai yang diperoleh setiap orang untuk setiap bagian depresi, anxiety dan stress. Ke-42 item ini telah diletakkan secara acak, sehingga item – item yang mengukur konstruk yang sama tidak berurutan. Tingkatan stress pada instrumen ini berupa normal, ringan dan berat. Psychometric Properties of The Depression Anxiety Stress Scale 42 (DASS 42) terdiri dari 42 item, mencakup :

1. Skala depresi terdapat pada pernyataan nomor 3, 5, 10, 13, 16, 17, 21, 24, 26, 31, 34, 37, 38, 42.

2. Skala kecemasan terdapat pada pernyataan nomor 2, 4, 7, 9, 15, 19, 20, 23, 25, 28, 30, 36, 40, 41

3. Skala stress terdapat pada pernyataan nomor 1, 6, 8, 11, 12, 14, 18, 22, 27, 29, 32, 33, 35, 39.

Tabel 4.5. Parameter pada DASS 42 Kondisi

Parameter

Normal Ringan Berat Depressi 0 - 9 10 - 20 21 - 28

Cemas 0 - 7 8 – 14 15 - 20 Stress 0 - 14 15 - 25 26 - 34 4.8 Parameter Tingkat Stress Pada Manusia

Tabel 4.6 Parameter Tingkat Stress Pada Manusia

Kondisi

Parameter

HR GSR

Temperature DASS 42 (bpm) (Siemens)

Normal 60-90 <4 >35 oC 0-14 Stres Ringan

90-100 4 - 6 33-35 o

C 15-25

Berdasarkan parameter di atas, maka dibuat suatu aturan yang menghasilkan keputusan dari mikrokontroler. Keputusan ini nantinya akan berperan menjadi data output. Dasar aturan ini adalah sebuah if-and-than yang mudah dimengerti. Terdapat 33 (27) peraturan yang menghasilkan output seperti pada tabel 4.7 di bawah ini :

Tabel 4.7 Aturan Yang Menghasilkan Keputusan dari Mikrokontroler

No GSR HR Temperature Kondisi

(Siemens) (bpm) ( oC)

1 1,2,3 60-90 >35 Normal (Rileks) 2 1,2,3 60-90 33,34,35 Normal (Rileks) 3 1,2,3 60-90 <33 Stress Ringan 4 1,2,3 90-100 >35 Normal (Rileks) 5 1,2,3 90-100 33,34,35 Stress Ringan 6 1,2,3 90-100 <33 Stress Ringan 7 1,2,3 >100 >35 Normal (Rileks) 8 1,2,3 >100 33,34,35 Stress Ringan 9 1,2,3 >100 <33 Stress Ringan 10 4,5,6 60-90 >35 Normal (Rileks) 11 4,5,6 60-90 33,34,35 Stress Ringan 12 4,5,6 60-90 <33 Stress Ringan 13 4,5,6 90-100 >35 Stress Ringan 14 4,5,6 90-100 33,34,35 Stress Ringan 15 4,5,6 90-100 <33 Stress Ringan 16 4,5,6 >100 >35 Stress Ringan 17 4,5,6 >100 33,34,35 Stress Ringan 18 4,5,6 >100 <33 Stress Berat 19 7,8,9,10 60-90 >35 Normal (Rileks) 20 7,8,9,10 60-90 33,34,35 Stress Ringan 21 7,8,9,10 60-90 <33 Stress Ringan 22 7,8,9,10 90-100 >35 Stress Ringan 23 7,8,9,10 90-100 33,34,35 Stress Ringan 24 7,8,9,10 90-100 <33 Stress Berat 25 7,8,9,10 >100 >35 Stress Ringan 26 7,8,9,10 >100 33,34,35 Stress Berat 27 7,8,9,10 >100 <33 Stress Berat

4.9Pengujian Alat Secara Keseluruhan

Pengujian alat secara keseluruhan dilakukan dengan merangkai semua komponen-komponen yang dibutuhkan pada sistem minimum ATMega 8, sensor GSR, sensor suhu DS18B20 dan sensor Heart Rate selanjutnya diprogram dengan bahasa C menggunakan CV-AVR 3.08.

Tabel 4.8 Data Perolehan nilai Heart Rate, GSR dan DS18B20 dibandingkan dengan DASS 42

No Nama Umur Heart Rate GSR DS18B20 DASS

42

Indikasi

Stress Kondisi

(Tahun) (bpm) (Siemens) oC DASS 42

1 Teguhta S 21 85 6 35.25 14 Normal Normal

2 Putri S. 22 82 5 34.12 20 Stress Ringan Stress Ringan

3 Daniel 22 92 2 36.3 13 Normal Normal

4 Desi

Rahmanda 23 82 4 34.87 17 Stress Ringan Stress Ringan

5 Hari

Saragih 20 78 3 35.27 13 Normal Normal

6 Sarvita

Simaibang 25 76 4 35.73 15 Stress Ringan Normal

7 Edo Putra 21 80 1 35.22 13 Normal Normal

8 Yuni

Sinaga 26 75 2 35.89 17 Stress Ringan Normal

9 Jhon Victor 26 96 5 35.02 23 Stress Ringan Stress Ringan

10 Citra

Damanik 22 81 6 34.08 20 Stress Ringan Stress Ringan

4.10 Analisa Penelitian

Pada alat ini terdiri dari beberapa jenis kondisi yang akan dimunculkan setelah melakukan percobaan terhadap alat ini. Indikasi yang ada seperti normal, stress ringan dan stress berat. Jadi apabila GSR bernilai 6 dan HR bernilai 92 bpm maka indikasi yang muncul adalah stress ringan. Akan tetapi pada alat ini tidak dapat hanya diambil dari satu parameter saja. Data GSR, HR, dan Temperatur harus dibandingkan ketiganya agar dapat menampilkan indikasi pada LCD. Nilai GSR rendah dikarenakan permukaan tangan kita mengalami keringat yang diakibatkan karena kondisi emosional tubuh yang berubah-ubah,

Pada sensor Heart rate ketika belum dipasang pada tangan, maka tegangan outputnya 0. Saat sensor dipasang pada jari tangan, maka tegangan yang keluar berubah-ubah sesuai dengan kondisi detak jantung. Saat darah dipompa ke seluruh tubuh oleh jantung, volume darah yang berada pada darah jari telunjuk tangan kiri naik, sehingga intensitas cahaya yang mengenai photodiode berkurang, menyebabkan tegangan ouputnya menjadi lebih besar. Hal ini menunjukkan bahwa detak jantung mampu dideteksi oleh sensor.

Gangguan cahaya dari luar juga sangat mengganggu photodiode dalam memperoleh cahaya yang berasal dari inframerah, dan juga faktor ketebalan jari seseorang. Semkin tebal jari seseorang yang akan ditembus oleh inframerah, maka intensitas yang diperoleh photodiode juga akan berkurang dan apabila posisi jari tangan tidak tepat berada diantara photodiode dan inframerah hal ini akan mengakibatkan cara kerja kurang presisi.

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Setelah melakukan perencanaan dan pembuatan sistem kemudian dilakukan pengujian dan analisanya, maka dapat diambil beberapa kesimpulan tentang sistem kerja alat deteksi stress ini, yaitu sebagai berikut:

1. Sensor photodiode dan infrared HIR 333 (heart rate) mampu mendeteksi pembuluh darah di jari tangan manusia dengan tingkat kesalahan 3,305 %. 2. Pengukuran suhu tubuh dengan sensor suhu DS18B20 memiliki tingkat

keakuratan yang sangat baik yaitu 98.59 %.

3. Alat bantu Stress detector hanya dapat digunakan bila objek dalam keadaan diam, dan memenuhi kriteria inklusi dan kriteria eksklusi.

5.2 Saran

1. Sistem mekanik pada sensor heart rate yang digunakan diharapkan memiliki kinerja yang lebih peka dan presisi.

2. Semakin dikembangkan sebagai alat bantu ukur kondisi emosional seseorang dalam proses psikoterapi.

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

3.6 Stress

3.6.1 Pengertian Stress

Stress didefenisikan dengan banyak cara yang berbeda selama lebih dari 100 tahun. Konsep modern stress menganggap bahwa manusia hidup di dunia yang memiliki banyak ancaman dan tantangan dan bahwa kebutuhan hidup sehari-hari yang selalu berubah memerlukan penyesuaian psikologis, perilaku, dan fisiologis yang konstan. Oleh karena itu, stress didefenisikan sebagai proses ketika stressor mengancam keselamatan dan kesejahteraan organisme.

Stress diawali dengan reaksi waspada (alarm reaction) terhadap adanya ancaman yang ditandai oleh proses tubuh secara otomatis, seperti meningkatnya denyut jantung yang kemudian diikuti dengan reaksi penolakan terhadap stressor (hal-hal yang memicu stress) dan akan mencapai tahap exhaution jika individu tidak mampu untuk terus bertahan.

Ketika menghadapi stressor, maka tubuh akan membentuk reaksi secara terpadu untuk menghadapi stressor. Hormon kortisol akan mengkoordinasi seluruh sistem dalam tubuh (jantung, paru-paru, peredaran darah, metabolisme tubuh, sistem kekebalan tubuh) untuk bereaksi terhadap stressor.

Oleh sebab itu ketika stress, maka denyut jantung naik secara mendadak, pernapasan semakin cepat, dan paru-paru mengambil oksigen lebih banyak. Jadi, saat stress jantung akan berdebar-debar dan tubuh akan mengaktifkan sistem kekebalan tubuh di kulit, sumsum tulang dan kelenjar limfe untuk lebih siaga. Aliran darah di kulit juga akan dikurangi dan dialihkan ke organ lain yang lebih penting, sehingga kulit akan mengeluarkan keringat dingin dan temperature di tangan akan turun.

3.6.2 Jenis Stresor

Stresor meliputi cakupan cukup luas beberapa faktor yang berkisar dari stressor psikologis, kekhawatiran, dan stressor lingkungan sampai stressor fisik, dan

stressor imunologis. Stresor dapat menyenangkan (eustress), seperti pada kasus pernikahan atau kelulusan, atau tidak menyenangkan (distres), seperti kehilangan pekerjaan. Walaupun pajanan stress yang kadang-kadang terjadi dapat memberikan stimulasi dan tantangan intelektual, stress yang berkepanjangan menantang kemampuan tubuh untuk mempertahankan homeostatis fisik dan emosional dan dikaitkan dengan respon tubuh negatif. Homeostatis didefenisikan oleh Walter B. Cannon sebagai pemeliharaan lingkungan internal fisiologis. Stresor mengancam kemampuan tubuh untuk mempertahankan homeostatis fisiologis. Tubuh berespons terhadap setiap perubahan kondisi internal dengan berbagai reflex yang dirancang untuk mengembalikannya ke keadaan sebelumnya.

3.6.3 Penyakit Terkait Stres

Stres dapat memengaruhi fungsi beberapa sistem dan proses dalam tubuh, termasuk sistem imun, kardiovaskular, reproduksi serta penceranaan dan metabolisme. Kulit juga dapat memperihatkan tanda stress dan sistem saraf pusat adalah penghubung integral dalam mengenal dan berspons terhadap semua stressor.

Gangguan terkait stress meliputi:

1. Penyakit Jantung/Penyakit Arteri Koroner - Frekuensi jantung tidak teratur - Angina Pektoris

- Infark miokardium

- Peningkatan blood marker penyakit arteri coroner 2. Gangguan Vaskular Perifer atau Sentral

- Hipertensi - Stroke

3. Gangguan Pernapasan - Asma

- Hiperventilasi 4. Gangguan Gastrointestinal

- Anoreksia atau Obesitas - Konstipasi atau Diare

- Penyakit inflamasi usus 5. Gangguan Muskuloskletal

- Sakit Kepala - Nyeri Punggung

- Penurunan Pertumbuhan 6. Gangguan Kulit

- Psoriasis - Jerawat

7. Gangguan Sistem Imun - Infeksi yang sering - Disfungsi Tiroid - Kanker

8. Gangguan Reproduksi - Amenore - Impotensi - Strilitas - Keguguran 9. Gangguan Perilaku

- Makan tidak teratur

- Penggunaan obat ( merokok, alcohol) - Tidak dapat tidur

10. Gangguan Psikologis - Keletihan - Depresi

- Kesulitan berkonsentrasi/masalah memori

3.7 Sensor Heart Rate

Sensor heart rate adalah ukuran untuk menyatakan kecepatan denyut jantung, yang dinyatakan dalam jumlah beat per minute (bpm). Detak jantung dikenal juga sebagai denyut jantug. Jumlah detak jantung normal permenit akan bervariasi setiap individu karena akan tergantung pada usia, ukuran tubuh, kondisi jantung,

apakah sedang duduk atau bergerak, penggunaan obat dan bahkan suhu udara. Bahkan emosi dapat mempengaruhi denyut jantung.

Denyut nadi adalah berapa kali arteri berdenyut permenit yang sebagai dampak dari berdenyutnya jantung. Frekuensi denyut nadi akan sama persis dengan detak jantung, tekanannya juga akan menggambarkan tingkat kontraksi jantung, karena kontraksi jantung ini menyebabkan peningkatan tekanan darah dan denyut nadi di arteri. Berikut daftar detak jantung normal permenit saat istirahat:

Usia 1 – 11 bulan: 80-160 detak jantung per menit. Usia 1 – 2 tahun: 80-130 detak jantung per menit. Usia 3 – 4 tahun: 80-120 detak jantung per menit. Usia 5 – 6 tahun: 75-115 detak jantung per menit. Usia 7 – 9 tahun: 70-110 detak jantung per menit.

Dewasa (di atas 10 tahun): 60 – 100 detak jantung per menit.

Bagi atlet yang telah melakukan banyak olah raga mungkin detak jantung saat istirahat bisa lebih sedikit dari 60 kali per menit, mungkin bisa hanya 40 denyut per menit. Denyut jantung normal juga akan bervariasi, yakni akan meningkat pada saat olahraga, suhu tubuh naik, posisi tubuh (seperti untuk sementara waktu setelah berdiri dengan cepat), dan emosi (seperti kecemasan dan bergairah). Detak Jantung Tidak Normal Sejumlah kondisi dapat mempengaruhi detak jantung menjadi tidak normal. Gangguan pada detak jantung tidak normal disebut aritmia yang menyebabkan jantung berdetak terlalu cepat, terlalu lambat atau dengan irama yang tidak teratur, sebagai berikut: Takikardia berarti jantung berdetak terlalu cepat pada saat istirahat (biasanya lebih dari 100 kali per menit). Jika denyut jantung mendekati 150 permenit atau lebih tinggi, maka disebut sebagai takikardia supraventricular (SVT).

Pada sensor untuk mendeteksi detak jantung ini digunakan infra red tipe HIR 333 sebagai transmitternya dan photodiode sebagai receivernya.

Gambar 2.1 Pemasangan LED infrared sebagai transmitter dan photodiode sebagai receiver

Cahaya Infra merah merupakan cahaya yang tidak tampak. Jika dilihat dengan dengan spektroskop cahaya maka radiasi cahaya infra merahakan nampak pada spektrum elektromagnet dengan panjang gelombang di atas panjang gelombang cahaya merah. Dengan panjang gelombang ini maka cahaya infra merah ini akan tidak tampak oleh mata namun radiasi panas yang ditimbulkannya masih terasa/dideteksi.

Gambar 2.2 LED Infrared

Cahaya infra merah, walaupun mempunyai panjang gelombang yang sangat panjang tetap tidak dapat menembus bahan-bahan yang tidak dapat melewatkan cahaya yang nampak sehingga cahaya infra merah tetap mempunyai karakteristik seperti halnya cahaya yang nampak oleh mata.

Gambar 2.3 Panjang Gelombang Infra Merah Photodiode Light emitting diodes

Dari grafik di atas dapat diketahui bahwa infra merah memiliki panjang gelombang sekitar 830nm.

Photodioda adalah suatu dioda yang arus reverse-nya berubah bila mendapat penyinaran. Prinsip kerja dari dioda foto adalah apabila sebuah dioda diberi reverse bias, maka akan mengalir arus yang kecil sekali yang disebut arus reverse melalui dioda tersebut, besarnya arus reverse ini tergantung suhu dan intensitas cahaya yang jatuh pada deplection layer-nya. Oleh karena itu, dioda ini harus bisa tembus cahaya agar cahaya dapat mencapai deplection layer-nya sehingga terjadi arus reverse yang besarnya tergantung intensitas cahaya yang menyinarinya.

Gambar 2.4 Photodioda

Perbedaan pokok pada photodioda ini adalah di pasangnya sebuah lensa pemfokus sinar.Lensa ini berfungsi untuk memfokuskan sinar jatuh.Konduktivitas dioda ditentukan langsung oleh cahaya yang jatuh padanya yang dikirim oleh infra red. Nilai resistansi photodioda akan naik bila cahaya tidak mengenai permukaannya dan akan turun apabila dikenai cahaya. Photodioda berfungsi sebagai pen trigger pada jalan masuk inverting dan juga dihubungkan seri dengan resistor, di mana kedua komponen ini saling bekerja sama. Rangkaian tersebut menentukan besarnya arus dan tegangan pada jalur input inverting IC.

Gambar 2.5 Grafik respon photodiode terhadap berbagai panjang gelombang Dari grafik diatas dapat diketahui bahwa respon terbaik dari photodiode adalah bila menerima cahaya dengan panjang gelombang 800-1000nm dan IR LED memiliki panjang gelombang sekitar 830nm.

3.8 Sensor GSR (Galvanic Skin Response)

GSR adalah sensor yang bisa mengindera dan mengukur tingkat konduktivitas dari kulit yang mana berbeda-beda tergantung tingkat kelembapan kulit (moisture) maupun kadar garam yang terdapat di keringat pada permukaan kulit. Hal menarik yang jadi pusat perhatian adalah bahwa pada dasarnya kelenjar keringat di pegaruhi oleh saraf simpatik dengan demikian berubahnya tingkat emosional seseorang akan mempengaruhi kelenjar keringat pada permukaan kulit dalam mensekresi keringat sehingga berdampak akhir pada peningkatan tingkat konduktifitas kulit. Dengan cara kerja demikian, sensor ini dapat dipergunakan dalam menentukan tingkat psikologis dan fisiologis manusia.

Menurut penelitian di Science Centre Singapore (2009), “Berjalannya arus listrik melalui tubuh manusia biasanya ditentukan oleh resistensi kulit, yang

berkisar dari sekitar 1000 Ω untuk kulit basah untuk sekitar 500.000 Ω untuk kulit

kering. Hambatan internal dari tubuh kecil, yaitu antara 100-500 Ω.” Resistansi tubuh manusia terhadap aliran listrik berubah-ubah sesuai dengan kondisinya. Resistansi tubuh manusia terdapat

hampir pada semua kulit tubuh. Kulit tubuh terdiri atas 2 (dua) lapisan, lapisan luar dan lapisan dalam. Lapisan luar tersusun dari sel-sel sisik (scally cell) yang mempunyai resistansi yang tinggi pada keadaan kering, bersih dan tidak sobek. Untuk kulit lapisan dalam, karena adanya cairan tubuh, memiliki resistansi relatif lebih rendah, yakni sekitar 300 Ω.

Jadi jika kulit sedang kering,

resistansi menjadi tinggi dan cukup untuk melindungi dari bahaya sengatan listrik. Tetapi untuk mendapatkan kondisi kulit yang benar-benar kering adalah hal yang jarang dijumpai. Kecenderungannya setiap orang akan mengeluarkan keringat walaupun hanya sedikit. Oleh karena itu dianggap bahwa tubuh selalu basah, resistansi listrik menjadi rendah.

Selain itu, resistansi tubuh juga dipengaruhi oleh jenis kelamin. Wanita dewasa memiliki resistansi tubuh yang berbeda dengan laki-laki dewasa. Resistansi tubuh wanita dewasa lebih rendah dibanding resistansi tubuh laki-laki dewasa. Oleh karena itu arus listrik yang mengalir ke tubuh wanita dewasa cenderung lebih besar.

Dari besarnya nilai resistansi tubuh dapat diketahui nilai konduktansinya. Konduktansi merupakan kebalikan dari resistansi sehingga dapat digunakan rumus:

G = (2.1)

Dimana G = Konduktansi (Siemens)

R = Resistansi (Ω)

Pada sensor ini digunakan lempeng elektroda, karena lempengan elektroda merupakan konduktor sehingga mampu mengalirkan sinyal-sinyal listrik dan tahanan tubuh. Spesifikasi :

1. Tegangan masukan: 5V / 3.3V.

2. Sensitivitas disesuaikan melalui potensiometer.

3. Pengukuran eksternal dengan jari (Wiki Grove-GSR Sensor).

3.9 Sensor Suhu DS18B20

Suhu tubuh adalah ukuran yang digunakan untuk menyatakan kemampuan tubuh dalam melakukan pengaturan terhadap hawa panas tubuh. Rata – rata ukuran suhu tubuh normal berdasarkan kelompok usia :

Suhu normal anak : 36,3 – 37,7 oC Suhu normal bayi : 36,1 – 37,7 oC Suhu normal dewasa : 36,5 – 37,5 oC

Suhu tubuh normal dapat berubah – ubah sepanjang hari. Suhu tubuh terendah terutama terjadi pada pagi hari, suhu tubuh dapat meningkat hingga 0,6 oC pada sore hari. Suhu tubuh juga dapat dipengaruhi oleh aktivitas harian, misalnya pada saat berolahraga di cuaca yang panas, suhu tubuh dapat meningkat 0,6 hingga 1 o

C. Pada wanita yang sedang mengalami ovulasi suhu tubuh juga dapat megalami peningkatan di atas nilai normal.

Sensor suhu DS18B20 ini telah memiliki keluaran digital meskipun bentuknya kecil, cara untuk mengaksesnya adalah dengan metode serial 1 wire. Sensor ini sangat menghemat pin port mikrokontroler, karena 1 pin port mikrokontroler dapat digunakan untuk berkomunikasi dengan beberapa divais lainnya. Sensor ini juga memiliki tingkat akurasi cukup tinggi, yaitu 0,5oC pada rentang suhu -10oC hingga +850C.

Gambar 2.7 Bentuk Fisik DS18B20 Spesifikasi lain dari DS18B20 adalah sebagai berikut:

a. Memiliki kode serial 64-bit yang unik

b. Dapat beroperasi tanpa power supply dari luar

c. Power supply 3-5,5 V. Dapat diperoleh dari aliran data. d. Pengukuraan temperatur dari -55oC - +125oC

e. Resolusi ADC 9 bit

f. Waktu konversi maks 750 ms

Tabel 2.1 Deskripsi Pin DS18B20

Pin Name Fungsi

1 GND Ground

2 DQ Data input/output

3 Vdd Vdd (cadangan). Saat menggunakan mode parasit power Vdd harus dihubungkan terhadap Ground.

Kelebihan dari sensor ini selain memiliki akurasi yang lebih tinggi dibanding LM35, sensor ini memberikan nilai ukur yang lebih stabil. Dengan demikian penggunaan sensor DS18B20 diharapkan mampu memberikan pembacaan suhu yang lebih baik saat membaca suhu tubuh manusia.

Gambar 2.8 Perbandingan pembacaan suhu oleh sensor LM35 dengan sensor DS18B20 pada suhu kamar

3.10 Penguat Operasional

Penguat operasional (Op Amp) adalah suatu rangkaian terintegrasi yang berisi beberapa tingkat dan konfigurasi penguat diferensial yang telah dijelaskan di atas.Penguat operasional memilki dua masukan dan satu keluaran serta memiliki penguatan DC yang tinggi. Untuk dapat bekerja dengan baik, penguat operasional memerlukan tegangan catu yang simetris yaitu tegangan yang berharga positif (+V) dan tegangan yang berharga negatif (-V) terhadap tanah (ground). Berikut ini adalah simbol dari penguat operasional:

2.5.1 Karakteristik Ideal Penguat Operasional

Penguat operasional banyak digunakan dalam berbagai aplikasi karena beberapa keunggulan yang dimilikinya, seperti penguatan yang tinggi, impedansi masukan yang tinggi, impedansi keluaran yang rendah dan lain sebagainya. Berikut ini adalah karakteristik dari Op Amp ideal:

1. Penguatan tegangan lingkar terbuka (open-loop voltage gain) AVOL =  2. Tegangan ofset keluaran (output offset voltage) VOO = 0

3. Hambatan masukan (input resistance) RI =  4. Hambatan keluaran (output resistance) RO = 0 5. Lebar pita (band width) BW = 

6. Waktu tanggapan (respon time) = 0 detik 7. Karakteristik tidak berubah dengan suhu

Kondisi ideal tersebut hanya merupakan kondisi teoritis tidak mungkun dapat dicapai dalam kondisi praktis. Tetapi para pembuat Op Amp berusaha untuk membuat Op Amp yang memiliki karakteristik mendekati kondisi-kondisi di atas. Karena itu sebuah Op Amp yang baik harus memiliki karakteristik yang mendekati kondisi ideal. Berikut ini akan dijelaskan satu persatu tentang kondisi-kondisi ideal dari Op Amp.

2.5.1.1 Penguatan Tegangan Lingkar Terbuka

Penguatan tegangan lingkar terbuka (open loop voltage gain) adalah penguatan diferensial Op Amp pada kondisi dimana tidak terdapat umpan balik (feedback) yang diterapkan padanya.Secara ideal, penguatan tegangan lingkar terbuka adalah: AVOL =

=  (2.2)

AVOL = =  (2.3) Tanda negatif menandakan bahwa tegangan keluaran VO berbeda fasa dengan tegangan masukan Vid. Konsep tentang penguatan tegangan tak berhingga tersebut sukar untuk divisualisasikan dan tidak mungkin untuk diwujudkan. Suatu hal yang perlu untuk dimengerti adalah bahwa tegangan keluaran VO jauh lebih besar daripada tegangan masukan Vid. Dalam kondisi praktis, harga AVOL adalah antara 5000 (sekitar 74 dB) hingga 100000 (sekitar 100 dB).

Tetapi dalam penerapannya tegangan keluaran VO tidak lebih dari tegangan catu yang diberikan pada Op Amp.Karena itu Op Amp baik digunakan untuk menguatkan sinyal yang amplitudonya sangat kecil.

2.5.1.2 Tegangan Ofset Keluaran

Tegangan ofset keluaran (output offset voltage) VOO adalah harga tegangan keluaran dari Op Amp terhadap tanah (ground) pada kondisi tegangan masukan Vid = 0. Secara ideal, harga VOO = 0 V. Op Amp yang dapat memenuhi harga tersebut disebut sebagai Op Amp dengan CMR (common mode rejection) ideal. Tetapi dalam kondisi praktis, akibat adanya ketidakseimbangan dan ketidakidentikan dalam penguat diferensial dalam Op Amp tersebut, maka tegangan ofset VOO biasanya berharga sedikit di atas 0 V. Apalagi apabila tidak digunakan umpan balik maka harga VOO akan menjadi cukup besar untuk menimbulkan saturasi pada keluaran. Untuk mengatasi hal ini, maka perlu diterapakan tegangan koreksi pada Op Amp. Hal ini dilakukan agar pada saat tegangan masukan Vid = 0, tegangan keluaran VO juga = 0.

2.5.1.3 Hambatan Masukan

Hambatan masukan (input resistance) Ri dari Op Amp adalah besar hambatan di antara kedua masukan Op Amp. Secara ideal hambatan masukan Op Amp adalah tak berhingga. Tetapi dalam kondisi praktis, harga hambatan masukan Op Amp adalah antara 5 k hingga 20 M, tergantung pada tipe Op Amp. Harga ini biasanya diukur pada kondisi Op Amp tanpa umpan balik. Apabila suatu umpan balik negatif (negative feedback) diterapkan pada Op Amp, maka hambatan masukan Op Amp akan meningkat.

Dalam suatu penguat, hambatan masukan yang besar adalah suatu hal yang diharapkan. Semakin besar hambatan masukan suatu penguat, semakin baik penguat tersebut dalam menguatkan sinyal yang amplitudonya sangat kecil. Dengan hambatan masukan yang besar, maka sumber sinyal masukan tidak terbebani terlalu besar.

2.5.1.4 Hambatan Keluaran

Hambatan Keluaran (output resistance) RO dari Op Amp adalah besarnya hambatan dalam yang timbul pada saat Op Amp bekerja sebagai pembangkit sinyal. Secara ideal harga hambatan keluaran RO Op Amp adalah = 0. Apabula hal ini tercapai, maka seluruh tegangan keluaran Op Amp akan timbul pada beban keluaran (RL), sehingga dalam suatu penguat, hambatan keluaran yang kecil sangat diharapkan.

Dalam kondisi praktis harga hambatan keluaran Op Amp adalah antara beberapa ohm hingga ratusan ohm pada kondisi tanpa umpan balik. Dengan diterapkannya umpan balik, maka harga hambatan keluaran akan menurun hingga mendekati kondisi ideal.

2.5.1.5 Lebar Pita

Lebar pita (band width) BW dari Op Amp adalah lebar frekuensi tertentu dimana tegangan keluaran tidak jatuh lebih dari 0,707 dari harga tegangan maksimum pada saat amplitudo tegangan masukan konstan.Secara ideal, Op Amp memiliki lebar pita yang tak terhingga.Tetapi dalam penerapannya, hal ini jauh dari kenyataan.

Sebagian besar Op Amp serba guan memiliki lebar pita hingga 1 MHz dan biasanya diterapkan pada sinyal dengan frekuensi beberapa kiloHertz.Tetapi ada juga Op Amp yang khusus dirancang untuk bekerja pada frekuensi beberapa MegaHertz.Op Amp jenis ini juga harus didukung komponen eksternal yang dapat mengkompensasi frekuensi tinggi agar dapat bekerja dengan baik.

2.5.1.6 Waktu Tanggapan

Waktu tanggapan (respon time) dari Op Amp adalah waktu yang diperlukan oleh keluaran untuk berubah setelah masukan berubah. Secara ideal harga waktu respon Op Amp adalah = 0 detik, yaitu keluaran harus berubah langsung pada saat masukan berubah.

Tetapi dalam prakteknya, waktu tanggapan dari Op Amp memang cepat tetapi tidak langsung berubah sesuai masukan. Waktu tanggapan Op Amp umumnya adalah beberapa mikro detik hal ini disebut juga slew rate. Perubahan

keluaran yang hanya beberapa mikrodetik setelah perubahan masukan tersebut umumnya disertai dengan oveshoot yaitu lonjakan yang melebihi kondisi steady state.Tetapi pada penerapan biasa, hal ini dapat diabaikan.

2.5.1.7 Karakteristik Terhadap Suhu

Sebagai mana diketahui, suatu bahan semikonduktor yang akan berubah karakteristiknya apabila terjadi perubahan suhu yang cukup besar. Pada Op Amp yang ideal, karakteristiknya tidak berubah terhadap perubahan suhu.Tetapi dalam prakteknya, karakteristik sebuah Op Amp pada umumnya sedikit berubah, walaupun pada penerapan biasa, perubahan tersebut dapat diabaikan.

2.5.2 Implementasi Penguat Operasional

Rangkaian yang akan dijelaskan dan dianalisa dalam tulisan ini akan menggunakan penguat operasional yang bekerja sebagai komparator dan sekaligus bekerja sebagai penguat. Berikut ini adalah konfigurasi Op Amp yang bekerja sebagai penguat:

Gambar 2.10 Penguaat non inverting

Gambar di atas adalah gambar sebuah penguat non inverting. Penguat tersebut dinamakan penguat noninverting karena masukan dari penguat tersebut adalah masukan noninverting dari Op Amp.Sinyal keluaran penguat jenis ini sefasa dengan sinyal keluarannya. Adapun besar penguatan dari penguat ini dapat dihitung dengan rumus:

AV = (2.4)

Sehingga :

VO =1+( ) Vid (2.6)

Selain penguat noninverting, terdapat pula konfigurasi penguat inverting. Dari penamaannya, maka dapat diketahui bahwa sinyal masukan dari penguat jenis ini diterapkan pada masukan inverting dari Op Amp, yaitu masukan dengan tanda “

“.Sinyal masukan dari pengaut inverting berbeda fasa sebesar 1800

dengan sinyal keluarannya.Jadi jika ada masukan positif, maka keluarannya adalah negatif. Berikut ini adalah skema dari penguat inverting:

Gambar 2.11 Penguat inverting Penguatan dari penguat di atas dapat dihitung dengan rumus:

AV =  (2.7)

Sehingga:

VO =  Vid (2.8)

Membuat amp bisa menggunakan gabungan transistor dan juga IC op-amp. IC op-amp dasar adalah LM741, namun yang biasa digunakan adalah IC LM324 yang merupakan gabungan dari 4 buah op-amp.

IC LM324 merupakan IC Operational Amplifier. IC ini mempunyai tegangan kerja antara +5 V sampai +15V untuk +Vcc dan -5V sampai -15V untuk -Vcc. Adapun definisi dari masing-masing pin IC LM324 adalah sebagai berikut :

a. Pin 1,7,8,14 (Output) merupakan sinyal output.

b. Pin 2,6,9,13 (Inverting Input). Semua sinyal input yang berada di pin ini akan mempunyai output yang berkebalikan dari input.

c. Pin 3,5,10,12 (Non-inverting input). Semua sinyal input yang berada di pin ini akan mempunyai output yang sama dengan input (tidak berkebalikan). d. Pin 4 (+Vcc). Pin ini dapat beroperasi pada tegangan antara +5 Volt

sampai +15 Volt.

e. Pin 11 (-Vcc). Pin ini dapat beroperasi pada tegangan antara -5 Volt sampai -15 Volt.

3.11Mikrokontroler ATMega 8

Mikrokontroler sesuai namanya adalah suatu alat atau komponen pengontrol atau pengendali yang berukuran mikro atau kecil.Sebelum ada mikrokontroler, telah ada terlebih dahulu muncul mikroprosesor. Bila dibandingkan dengan mikroprosesor, mikrokontroler jauh lebih unggul karena terdapat berbagai alasan, diantaranya :

a. Tersedianya I/O

I/O dalam mikrokontroler sudah tersedia sementara pada mikroprosesor dibutuhkan IC tambahan untuk menangani I/O tersebut.IC I/O yang dimaksud adalah PPI 8255.

b. Memori Internal

Memori merupakan media untuk menyimpan program dan data sehingga mutlak harus ada.Mikroprosesor belum memiliki memori internal sehingga memerlukan IC memori eksternal.Dengan kelebihan-kelebihan di atas, ditambah dengan harganya yang relatif murah sehingga banyak penggemar elektronika yang kemudian beralih ke mikrokontroler.Namun demikian, meski memiliki berbagai kelemahan, mikroprosesor tetap digunakan sebagai dasar dalam mempelajari mikrokontroler. Inti kerja dari keduanya adalah sama, yakni sebagai pengendali suatu sistem.

Mikrokontroler adalah otak dari suatu sistem elektronika seperti halnya mikroprosesor sebagai otak komputer. Namun mikrokontroler memiliki nilai tambah karena didalamnya sudah terdapat memori dan sistem input/output dalam suatu kemasan IC. Mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s RISC processor) standar memiliki arsitektur 8-bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16- bit dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock. Berbeda dengan instruksi MCS-51 yang membutuhkan 12 siklus clock karena memiliki arsitektur CISC (seperti komputer).

2.6.1 Konfigurasi Pin AVR ATMega 8

Untuk penjelasan pindari AVR ATMega 8 ditunjukkan dalam Gambar di bawah ini:

Gambar 2.13 Konfigurasi Pin ATMega 8

Konfigurasi pin ATMega 8 dengan kemasan 28 pin, dapat dijelaskan fungsi dan masing-masing pin ATMega 8 sebagai berikut :

1. VCC

Suplai tegangan digital. Besarnya tegangan berkisar antara 4,5 – 5,5V untuk ATmega8 dan 2,7 – 5,5V untuk ATmega8L.

2. GND

3. PORT B

PORT B merupakan jalur data 8bit yang dapat difungsikan sebagai input/output. Selain itu PORT B juga dapat memiliki fungsi alternatif seperti yang tertera pada gambar di bawah ini.

Tabel 2.2 Fungsi Port B

4. PORT C

PORT C merupakan jalur data 7bit yang dapat difungsikan sebagai input/output digital. Fungsi alternatif PORT C antara lain sebagai berikut.

Tabel 2.3 Fungsi Port C

5. PORT D

PORT D merupakan jalur data 8bit yang masing-masing pin-nya juga dapat difungsikan sebagai input/output. Sama seperti PORT B dan PORT

C, PORT D juga memiliki fungsi alternatif seperti terlihat pada gambar dibawah ini

Tabel 2.4 Fungsi Port D

6. RESET

Pin masukan Reset. Sinyal LOW pada pin ini dengan lebar minimum 1,5 mikrodetik akan membawa mikrokontroler ke kondisi Reset, meskipun clock tidak running. Sinyal dengan lebar kurang dari 1,5 mikrodetik tidak menjamin terjadinya kondisi Reset.

7. AVCC

Pin suplai tegangan untuk ADC, PC3..PC0, dan ADC7..ADC6. Pin ini harus dihubungkan dengan VCC, meskipun ADC tidak digunakan. Jika ADC digunakan, VCC harus dihubungkan ke AVCC melalui low-pass filter untuk mengurangi noise.

8. AREF

Pin Analog Reference untuk ADC. 9. ADC7-ADC6

Analog input ADC. Hanya ada pada ATmega8 dengan package TQFP dan QFP/MLF.

3.12 LCD (Liquid Crystal Display) M1632 16x2 Char.

LCD adalah sebuah peraga kristal cair. Prinsip kerja LCD adalah mengatur cahaya yang ada, atau nyala LED. LCD yang digunakan adalah LCD M1632 buatan Seiko Instrument Inc. Berikut ini diperlihatkan konfigurasi penyemat LCD.

Gambar 2.14 LCD

2.7.1 Konfigurasi penyemat LCD

Pada gambar 2.6 diperlihatkan konfigurasi penyemat LCD yang terdiri dari 16 penyemat yang masing-masing penyemat mempunyai fungsi yang berbeda-beda.

Tabel 2.5 Fungsi penyemat LCD M1632 Penyemat Simbol Logika Keterangan

1 Vss - Catu Daya 0 Volt (Ground)

2 Vcc - Catu Daya 5 Volt

3 Vee - Catu daya untuk LCD

4 RS H/L H: Masukan Data, L: Masukan Instruksi 5 R/W H/L H: Baca (Read), L: Tulis (Write)

6 E H/L (L) Enable Signal

7 DB0 H/L Data Bit 0

8 DB1 H/L Data Bit 1

9 DB2 H/L Data Bit 2

10 DB3 H/L Data Bit 3

11 DB4 H/L Data Bit 4

12 DB5 H/L Data Bit 5

13 DB6 H/L Data Bit 6

14 DB7 H/L Data Bit 7

15 V+ BL - Backlight 4-4,2 Volt ; 50-200 mA 16 V- BL - Backlight 0 Volt (ground)

LCD M1632 mempunyai karakteristik sebagai berikut :

1. 16 karakter, dua baris tampilan kristal cair (LCD) dari matriks titik. 2. Duty Ratio : 1/16.

3. ROM pembangkit karakter untuk 192 tipe karakter

4. Mempunyai dua jenis RAM yaitu, RAM pembangkit karakter dan RAM data tampilan.

5. RAM pembangkit karakter untuk 8 tipe karakter program tulis dengan bentuk 5 x 7 matrik titik.

6. RAM data tampilan dengan bentuk 80 x 8 matrik titik (maksimum 80 karakter).

7. Mempunyai pembangkit clock internal. 8. Sumber tegangan tunggal +5 Volt.

9. Rangkaian otomatis reset saat daya dinyalakan. 10. Jangkauan suhu pengoperasian 0 sampai 50 derajat.

LCD M1632 terdiri dari dua bagian utama.Bagian pertama merupakan panel LCD sebagai media penampil informasi dalam bentuk huruf / angka dua baris, masing-masing baris bisa menampung 16 huruf/angka. Bagian kedua merupakan sebuah sistem yang dibentuk dengan mikrokontroler yang ditempelkan dibalik panel LCD, yang berfungsi mengatur tampilan informasi serta mengatur komunikasi LCD M1632 dengan mikrokontroler.

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dengan berkembangnya teknologi, dan pesatnya kemajuan ekonomi membawa perubahan pula pada kehidupan manusia. Perubahan-perubahan tersebut menuntut manusia agar selalu mampu bersaing, dan berkompetisi dalam kehidupannya. Hal ini pula yang membawa manusia dalam suatu keadaan jenuh, dan penuh tekanan dalam hidupnya sehingga tak jarang manusia berada dalam keadaan stres, yang dikarenakan sulitnya menyesuaikan diri dengan perkembangan lingkungan tersebut.

Dari berbagai penelitian mengenai stress baik dari disiplin ilmu psikologi maupun kesehatan, sebagian besar menemukan bahwa stress berkontribusi negatif bagi kesehatan. Penelitian tersebut membuktikan bahwa stress berpotensi mempertinggi peluang seseorang untuk terinfeksi penyakit, dan menurunkan daya tahan tubuh. Dampak negatif lainnya adalah stress bisa menimbulkan perasaan tidak nyaman jika tidak mampu dikelola, sehingga diperlukan suatu kemampuan untuk mengelola stres atau stress management.

Tanda-tanda reaksi stress manusia meliputi reaksi fisik, antara lain tingginya detak jantung (increased heart rate) dan berkeringat dingin (cold hand). Stress adalah tanggapan umum terhadap adanya tuntutan pada tubuh. Tuntutan tersebut adalah keharusan untuk menyesuaikan diri, dan itu menyebabkan keseimbangan tubuh terganggu.

Stress sebaiknya dideteksi lebih awal agar mendapatkan penanganan yang lebih serius sehingga gejala stress dapat diminimalisasi dan tidak berkepanjangan. Gejala stress yang tidak diatasi lebih dini dapat menimbulkan beberapa penyakit fisik seperti pusing, nyeri, insomnia, dan bahkan yang paling parah dapat menyebabkan penyakit jantung, stroke, kanker, Ulkus, Rheumatoid Arthritis dan penyakit lainnya.

Permasalahan inilah yang kemudian menjadi latar belakang dibuatnya alat ini. Dengan dibuatnya alat bantui stress ini diharapkan dapat membantu

masyarakat untuk mengetahui stress yang dialaminya secara dini sehingga tidak berdampak pada kesehatannya.

Alat ini merupakan perpaduan antara ilmu elektronika, bidang medikal, dan ilmu psikologi sehingga alat ini diharapkan memiliki standar yang sama dengan skala ukur yang digunakan pada skala ukur psikologi.

1.2 Perumusan Masalah

Dalam hal ini yaitu alat pendeteksi stress, terdapat beberapa poin pembahasan yaitu:

1. Bagaimana pengkonfigurasian antara sensor GSR, DS18B20 dan HIR333 agar dapat menentukan seseorang itu stress.

2. Bagaimana mengolah data dari sensor-sensor yang digunakan 3. Mengumpulkan data menggunakan alat deteksi stress

4. Bagaimana pengolahan data pada mikrokontroler. 1.3 Batasan Masalah

Adapun batasan-batasan masalah yang dibuat agar dalam pengerjaan skripsi ini dapat berjalan dengan baik adalah sebagai berikut :

1. Parameter yang diukur yakni keringat, detak jantung dan suhu tubuh. 2. Ketebalan kulit jari diasumsikan sama.

3. Pengontrol sistem menggunakan ATMega 8 4. Sistem dikontrol dengan bahasa C (CV-AVR) 3.08

5. Pengujian alat tidak dilakukan pada keadaan setelah beraktivitas berat, tidak mengkonsumsi makanan,kafein, ataupun alkohol dan mengalami penyakit tertentu.

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan membuat alat pendeteksi stress ini adalah :

1. Untuk dapat mendeteksi suhu, keringat dan detak jantung pada manusia. 2. Untuk dapat mengetahui karakteristik stress pada manusia

3. Merancang rangkaian pembaca sensor dan kalibrator untuk menentukan output

1.5 Manfaat Penelitian

Membantu masyarakat dan psikolog untuk mengetahui apakah masih dalam kondisi normal, stress ringan, atau stress berat (baik pada diri mereka sendiri maupun pada klien mereka) secara cepat dan mudah, sehingga mereka dapat mengambil langkah preventif sebelum stress yang dialaminya bertambah parah. 1.6. Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika penulisan bagaiamana prinsip dari alat pendeteksi stress ini yang masing-masing bab mempunyai hubungan saling terkait dengan bab yang lain.

BAB I PENDAHULUAN

Dalam hal ini berisikan mengenai latar belakang, tujuan penulis, batasan masalah, rumusan masalah serta sistematika penulisan.

BAB II LANDASAN TEORI

Dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan umtuk pembahsan dan cara kerja dari rangkaian teori pendukung itu antara lain tentang sensor GSR, sensor detak jantung, rangkaian amplifier, mikrokontroler, output display, pengumpulan data.

BAB III PERANCANGAN ALAT

Dalam bab ini dibahas tentang perancangan alat, yaitu diagram blok, dari rangkaian, skematik dan masing-masing rangkaian.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Dalam bab ini dijelaskan tentang pengujian alat yang telah dibuat, sehingga data yang diproleh dari alat ini adalah valid dan hasil analisa dari rangkaian beserta sistem kerja alat, dan juga pemrograman.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini merupakan penutup yang meliputi tetang kesimpulan dari pembahasan yang dilakukan dari penelitian ini serta saran yang berkaitan dengan seluruh proses perancangan dan pembuaan skripsi ini.

PEMBUATAN ALAT BANTU STRESS DETECTOR MENGGUNAKAN SENSOR HIR333, GSR, DAN DS18B20 BERBASIS MIKROKONTROLER

ATMEGA 8

ABSTRAK

Telah dirancang alat bantu pendeteksi stress pada manusia dengan parameter fisiologis stress. Stress adalah respon umum terhadap adanya tuntutan pada tubuh. Tuntutan tersebut adalah keharusan untuk menyesuaikan diri, dan itu menyebabkan keseimbangan tubuh terganggu. Masa kini, stress tidak hanya dialami oleh orang-orang tua, tetapi dialami juga pada orang-orang yang lebih muda. Stress juga mempengaruhi kondisi tubuh. Jika stress, maka tubuh akan mengadakan reaksi secara terpadu untuk melawan stressor. Reaksi tersebut diantaranya adalah detak jantung meningkat, pernapasan lebih cepat, dan kulit mengeluarkan keringat dingin. Alat pendeteksi stress ini bekerja berdasarkan perubahan kondisi tubuh dengan menggunakan sesor GSR untuk mengetahui konduktivitas kulit, HIR333 untuk mendeteksi perubahan denyut jantung dan DS18B20 untuk suhu tubuh yang kemudia hasilnya dibandingkan dengan parameter yang ditentukan.

MANUFACTURE OF TOOLS STRESS DETECTOR USING SENSOR HIR 333, GSR, AND DS18B20 AS A BASE ON MIKROKONTROLER ATMEGA 8

ABSTRACT

Has designed a detector stress in humans with the physiological parameters of stress. Stress is a common respons to their demand on the body. The suit is the necessity to adjust, and it causes th body’s equilibrium disturbed. Present, stress is not only experienced inthose who are younger. Stress also affects the condition of the body. If the people stress, the body will hold an integrated reaction against stressors. These reactios include increased heart rate, fast breathing, and skin feels cold. The detector works on the condition of the body by using a GSR sensor to determine the conductivity of the skin, HIR333 to detect changes in heart and body temperature DS18B20 for later results were compared with the specified parameters.

PEMBUATAN ALAT BANTU STRESS DETECTOR MENGGUNAKAN SENSOR HIR333, GSR, DAN DS18B20 BERBASIS MIKROKONTROLER

ATMEGA 8

SKRIPSI

IVO ZOEL SEMBIRING 120801025

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2016

PEMBUATAN ALAT BANTU STRESS DETECTOR MENGGUNAKAN SENSOR HIR333, GSR, DAN DS18B20 BERBASIS MIKROKONTROLER

ATMEGA 8

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

IVO ZOEL SEMBIRING 120801025

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2016

PERSETUJUAN

Judul : Pembuatan Alat Bantu Stress Detector

Menggunakan Sensor Hir333, GSR, Dan DS18B20 Berbasis Mikrokontroler ATMega 8

Kategori : Skripsi

Nama : Ivo Zoel Sembiring

Nomor Induk Mahsiswa : 120801025

Program Studi : Sarjana (S1) Fisika

Departemen : FISIKA

Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Disetujui di

Medan, September 2016

Komisi Pembimbing :

Pembimbing 1, Pembimbing 2,

(Drs. Takdir Tamba, M.Eng, Sc) (Dr. Bisman Perangin-angin M.Eng, Sc) NIP. 196006031986011002 NIP. 195609181985031002

Disetujui Oleh

Departemen Fisika FMIPA USU Ketua,

(Dr. Marhaposan Situmorang) NIP. 195510301980031003

LEMBAR PENGESAHAN

PEMBUATAN ALAT BANTU STRESS DETECTOR MENGGUNAKAN

SENSOR HIR333, GSR, DAN DS18B20 BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8

OLEH :

IVO ZOEL SEMBIRING NIM : 120801025

DISETUJUI OLEH : Komisi Pembimbing

Pembimbing 1, Pembimbing 2,

(Drs. Takdir Tamba, M.Eng, Sc) (Dr. Bisman Perangin-angin M.Eng, Sc) NIP. 196006031986011002 NIP. 195609181985031002

Diketahui Oleh

Departemen Fisika FMIPA USU Ketua,

(Dr. Marhaposan Situmorang) NIP. 195510301980031003

PERNYATAAN

PEMBUATAN ALAT BANTU STRESS DETECTOR MENGGUNAKAN

SENSOR HIR333, GSR, DAN DS18B20 BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8

SKRIPSI

Saya mengetahui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, September 2016

Ivo Zoel Sembiring 120801025

PEMBUATAN ALAT BANTU STRESS DETECTOR MENGGUNAKAN SENSOR HIR333, GSR, DAN DS18B20 BERBASIS MIKROKONTROLER

ATMEGA 8

ABSTRAK

Telah dirancang alat bantu pendeteksi stress pada manusia dengan parameter fisiologis stress. Stress adalah respon umum terhadap adanya tuntutan pada tubuh. Tuntutan tersebut adalah keharusan untuk menyesuaikan diri, dan itu menyebabkan keseimbangan tubuh terganggu. Masa kini, stress tidak hanya dialami oleh orang-orang tua, tetapi dialami juga pada orang-orang yang lebih muda. Stress juga mempengaruhi kondisi tubuh. Jika stress, maka tubuh akan mengadakan reaksi secara terpadu untuk melawan stressor. Reaksi tersebut diantaranya adalah detak jantung meningkat, pernapasan lebih cepat, dan kulit mengeluarkan keringat dingin. Alat pendeteksi stress ini bekerja berdasarkan perubahan kondisi tubuh dengan menggunakan sesor GSR untuk mengetahui konduktivitas kulit, HIR333 untuk mendeteksi perubahan denyut jantung dan DS18B20 untuk suhu tubuh yang kemudia hasilnya dibandingkan dengan parameter yang ditentukan.

MANUFACTURE OF TOOLS STRESS DETECTOR USING SENSOR HIR 333, GSR, AND DS18B20 AS A BASE ON MIKROKONTROLER ATMEGA 8

ABSTRACT

Has designed a detector stress in humans with the physiological parameters of stress. Stress is a common respons to their demand on the body. The suit is the necessity to adjust, and it causes th body’s equilibrium disturbed. Present, stress is not only experienced inthose who are younger. Stress also affects the condition of the body. If the people stress, the body will hold an integrated reaction against stressors. These reactios include increased heart rate, fast breathing, and skin feels cold. The detector works on the condition of the body by using a GSR sensor to determine the conductivity of the skin, HIR333 to detect changes in heart and body temperature DS18B20 for later results were compared with the specified parameters.

Daftar Isi

Pengesahan iii

Persetujuan iv

Pernyataan v

Penghargaan vi

Abstrak viii

Abstract ix

Daftar Isi x

Daftar Gambar xii

Daftar Tabel xiii

BAB 1 Pendahuluan 1

1.1 Latar belakang 1

1.2 Perumusan Masalah 2

1.3 Batasan masalah 2

1.4 Tujuan Penelitian 2

1.5 Manfaat Penelitian 3

1.6 Sistematika Penulisan 3

BAB 2 Tinjaun Pustaka 5

2.1 Stress 5

2.1.1 Pengertian Stress 5

2.1.2 Jenis Stresor 7

2.1.3 Penyakit Terkait Stess 7

2.2 Sensor Heart Rate 9

2.3 Sensor GSR (Galvanic Skin Response) 11

2.4 Sensor Suhu DS18B20 12

2.5 Penguat Operasional 14

2.5.1 Karakteristik Ideal Penguat Operasional 15 2.5.1.1 Penguatan Tegangan Lingkar Terbuka 15

2.5.1.2 Tegangan Ofset Keluaran 16

2.5.1.3 Hambatan Masukan 16

2.5.1.4 Hambatan Keluaran 17

2.5.1.5 Lebar Pita 17

2.5.1.6 Waktu Tanggapan 17

2.5.1.7 Karakteristik Terhadap Suhu 18

2.5.2 Implementasi Penguat Operasional 18

2.6 Mikrokontroler AtMega 8 20

2.6.1 Konfigurasi Pin AVR Atmega 8 21

2.7.1 Konfigurasi Penyemat LCD 22

BAB 3 Metode Penelitian 26

3.1 Diagram Blok 26

3.2 Rancangan Rangkain Pengendali 27

3.2.1 Rangkain Power Suply 27

3.2.2 Perancangan Sistem Minimum Mikrokontroler Atmega 8 28

3.3 Rangkaian display LCD 29

3.4 Sensor 30

3.5 Flowchart System 35

BAB 4 Hasil dan Pembahasan 36

4.1 Pengujian Power Suply 36

4.2 Pengujian System Minimum Mikrokontroler Atmega 8 36

4.3 Pengujian interfacing LCD 2x8 37

4.4 Pengujian Sensor Heart Rate 38

4.5 Sensor Galvanic Skin Response 39

4.6 Sensor suhu DS18B20 40

4.7 DASS 42 41

4.8 Parameter Tingkat Stress Pada Manusia 43

4.9 Pengujian Alat Secara Keseluruhan 43

4.10Analisa Penelitian 44

BAB 5 Kesimpulan Dan Saran 45

5.1 Kesimpulan 45

5.2 Saran 45

Daftar Pustaka 46

Lampiran

Rangkaian Lengkap Alat 48

Program Pada Alat 49

Gambar Alat 56

Data Sheet : AT Mega 8 Photodiode

Inframerah LED HIR 333 DS18B20

Daftar Gambar

Nomer Judul Halaman

Gambar

2.1 Pemasangan LED infrared sebagai transmitter dan photodiode

sebagai receiveri 9

2.2 LED Infrared 9

2.3 Panjang Gelombang Infra Merah 10

2.4 Photodioda 10

2.5 Grafik respon photodiode terhadap berbagai panjang gelombang 11

2.6 Galvanic Skin Respon 12

2.7 Bentuk Fisik DS18B20 13

2.8 Perbandingan pembacaan suhu oleh sensor LM35 dengan sensor

DS18B20 pada suhu kama 14

2.9 Simbol Penguat operasional 14

2.10 Penguaat non inverting 18

2.11 Penguat inverting 19

2.12 IC LM324 19

2.13 Konfigurasi Pin ATMega 8 21

2.14 LCD 24

3.1 Diagram Blok Rangkaian 26

3.2 Rangkaian Power Supply 27

3.3 Rangkaian sistem minimum mikrokontroller ATMega 8 28

3.4 Rangkaian Display LCD 29

3.5 Rangkaian Pendeteksi Heart Rate 30

3.6 Letak Sensor GSR 31

3.7 Rangkaian GSR 32

3.8 Rangkain Sensor DS18B20 33

3.9 Diagram Block Sensor DS18B20 33

3.10 Flowchart Sistem 35

4.1 Pengujian Mikrokontroler ATMega 8 dengan LED 36

4.2 Hasil Pengujian LCD 37

4.3 Grafik Perbandingan Sensor HR vs Stetoskop 39

Daftar Tabel

Nomer Judul Halaman

Tabel

2.1 Deskripsi Pin DS18B20 12

2.2 Fungsi Port B 22

2.3 Fungsi Port C 22

2.4 Fungsi Port D 23

2.5 Fungsi penyemat LCD M1632 24

4.1 Pengukuran IC LM324 38

4.2 Data Pengujian Heart Rate 39

4.3 Data GSR 40

4.4 Data Sensor SuhuTubuh 41

4.5 Parameter Pada DASS 42 43

4.6 Parameter Stress Pada Manusia 43

47 Data Perolehan Nilai Heart Rate, GSR, dan DS18B20