Perekaman Sinyal Elektrik Aktifitas Otot Kaki Untuk Analisis Ergonomis

SKRIPSI

PEREKAMAN SINYAL ELEKTRIK AKTIFITAS OTOT KAKI UNTUK
ANALISIS ERGONOMIS

Diajukan untuk memenuhi persyaratan
menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Sub konsentrasi Teknik Komputer
Oleh

Hery Mukhlis
NIM : 110402020

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017

1
Universitas Sumatera Utara


2
Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK

Permasalahan nyeri otot, tulang, dan sendi kerap jadi teman baik pada
pengguna alas kaki yang tidak mendukung keamanan dan kenyamanan
konsumen. Otot dan tulang pada kaki, terutama telapak kaki mempunyai bagian-

3
Universitas Sumatera Utara

bagian yang kompleks dan rumit. Sudut-sudut biomekanika yang terjadi saat
berlari atau berjalan melibatkan banyak otot yang terkait. Produk pendukung
seperti sepatu harus dirancang untuk mendukung semua gerakan yang terjadi.
Oleh karenanya,memilih alas kaki haruslah tepat. Pada tugas akhir ini dirancang
suatu perangkan perekaman sinyal elektrik aktifitas elektrik otot kaki
menggunakan Arduino, sensor otot, dan software pendukung yang akan
menampilan data dalam software tersebut. .Dari penelitian Tugas Akhir ini, telah

berhasil dirancang suatu sistem perekaman aktifitas otot kaki yang akan
ditampilkan dalam bentuk grafik dengan interface yang telah dibuat dalam
LabVIEW. . Sistem perekaman menggunakan perangkat-perangkat yaitu Arduino
UNO, elektroda, MyoWare muscle sensor, kabel USB dan PC sebagai catu daya
untuk Arduino dan penampil interface dalam LabVIEW . Dari hasil pengujian
diperoleh bahwa sistem perekaman dapat menampilkan kontraksi otot pada
kondisi yang berbeda-beda. pada saat berjalan maupun berlari tanpa
menggunakan alas kaki memiliki kontraksi otot yang besar dibandingkan dengan
menggunakan sandal dan sepatu dimana kontraksi tertinggi mencapai 85,7%
pada saat berlari.

Kata Kunci : MyoWare muscle sensor, Arduino, LabVIEW

KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis hadiahkan kehadirat Allah S.W.T yang telah memberikan
kemampuan dan kesehatan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. Shalawat beserta

4
Universitas Sumatera Utara


salam semoga senantiasa terlimpah curahkan kepada Nabi Muhammad S.A.W,
kepada keluarganya, para sahabatnya, hingga kepada umatnya hingga akhir zaman.
Amin.
Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan
untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di
Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun
judul Tugas Akhir ini adalah :
“PEREKAMAN SINYAL ELEKTRIK AKTIFITAS OTOT KAKI
UNTUK ANALISIS ERGONOMIS”
Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu
ayahanda Ahmad Munajad dan ibunda Siti Maryam Lubis yang senantiasa
memberikan perhatian dan kasih sayang sejak penulis lahir hingga sekarang, serta
saudara-saudara yang senantiasa mendukung dan memberi semangat.
Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya
Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan, dan dukungan dari
berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima
kasih kepada :

1. Bapak Dr. Ir. Fahmi, M.Sc selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas
nasehat, bimbingan dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

2. Ir. Windalina Syafiar selaku Penasehat Akademis penulis, atas bimbingan
dan arahannya dalam melayani perkuliahan selama ini.

5
Universitas Sumatera Utara

3. Bapak Dr. Ir. Fahmi, M.Sc dan Bapak Ir. Arman Sani, MT selaku Ketua dan
Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas
Sumatera Utara.
4. Bapak Ir. Kasmir Tanjung, MT dan Bapak Tigor H Nasution, ST, MT selaku
dosen penguji Tugas Akhir, atas masukan dan bantuannya dalam
penyempurnaan Tugas Akhir ini.
5. Seluruh staf pengajar yang telah memberi bekal ilmu kepada penulis dan
seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara atas segala bantuannya.
6. Kedua orang tua penulis atas semangat dan doanya kepada penulis dengan
segala pengorbanan dan kasih sayang yang tidak ternilai harganya.
7. Teman dan sahabat satu angkatan 2011 Teknik Elektro USU, Wasfi, Fadhli,
Ferry, Mirza, Tegar, Angga, Yoga, Rais, Endrawan, Faisal, Alwy dan
teman-teman lainnya, atas dukungan, do’a, suka dan duka selama di bangku

perkuliahan.
8. Abang-abang senior dan adik-adik junior yang selalu membantu,
mendukung dan memberi masukan selama menjalani perkuliahan.
9. Saudara dan teman-teman dikampung, Pak Sangkot, Pak Riza, Pak Anas,
Syakban, Jaka, Najri dan yang lainnya, yang telah memberikan semangat
dan dukungan saat menjalani perkuliahan.
10. Serta semua keluarga, kerabat, dan teman lainnya yang telah banyak
membantu penulis dalam menyelesaikan studi yang tidak dapat
dipersebutkan satu persatu.
6
Universitas Sumatera Utara

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan
baik dari segi materi maupun penyajiannya. Oleh karena itu saran dan kritik
dengan tujuan menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang ini
sangat penulis harapkan.
Akhir kata penulis berserah diri pada Allah SWT, semoga Tugas Akhir
ini bermanfaat bagi pembaca sekalian terutama bagi penulis sendiri.

Medan, Agustus 2016

Penulis

Hery Mukhlis
NIM. 110402020

7
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
ABSTRAK ............................................................................................................... i
KATA PENGANTAR ............................................................................................ ii
DAFTAR ISI ............................................................................................................v
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... viii
DAFTAR TABEL ....................................................................................................x
BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................1
1.1 Latar Belakang Penulisan ................................................................1
1.2 Rumusan Masalah ...........................................................................2
1.3 Batasan Masalah ..............................................................................3
1.4 Tujuan Penulisan .............................................................................3
1.5 Metode Penulisan ............................................................................3

1.6 Sistematika Penulisan......................................................................4
BAB II LANDASAN TEORI ..................................................................................6
2.1 Alas Kaki Dalam Ergonomis ..........................................................6
2.2 Elektromiografi ...............................................................................8
2.3 Elektroda Permukaan ......................................................................9
2.3.1 Jenis Elektroda ....................................................................11
2.3.2 Penempatan Elektroda Pada Permukaan Kulit ....................12
2.4 Otot Kaki Manusia ........................................................................13
2.5 Arduino..........................................................................................15
2.5.1 Bahasa Pemograman Arduino .............................................16
8
Universitas Sumatera Utara

2.5.1.1 Struktur.............................................................................17
2.5.1.2 Konstanta .........................................................................18
2.5.1.3 Fungs Masukan dan Keluaran Digital ..............................19
2.6 Pengenalan LabVIEW ...................................................................21
BAB III PERANCANGAN SISTEM ....................................................................24
3.1 Umum ............................................................................................24
3.2 Kebutuhan Sistem Perekaman Aktifitas Otot Kaki .......................24

3.2.1 Non-Invasive Elektroda ......................................................25
3.2.2 MyoWare Muscle Sensor ....................................................26
3.2.3 Arduino Uno .......................................................................27
3.2.3.1 Mikrokontroller.......................................................28
3.2.3.2 Memori Program .....................................................29
3.2.3.3 Memori Data ...........................................................30
3.2.3.4 Memori Input/Output ..............................................30
3.2.3.5 Catu Daya ...............................................................31
3.3 Perancangan Perangkat Keras .......................................................31
3.4 Perancangan Perangkat Lunak ......................................................32
3.4.1 Perancangan Program arduino ............................................32
3.4.2 LabVIEW ............................................................................36

9
Universitas Sumatera Utara

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS ..............................................................38
4.1 Umum ............................................................................................38
4.2 Implementasi .................................................................................38
4.3 Hasil Pengujian .............................................................................43

4.3.1 Hasil Pengujian Pada Saat Aktifitas Berjalan .....................44
4.3.2 Hasil Pengujian Pada Saat Aktifitas Berlari........................48
4.4 Analisis Perbandingan Hasil Perekaman.......................................52
4.4.1 Analisis Perbandingan Kontraksi Otot ................................52
4.4.2 Analisis Kontraksi Otot Saat Menggunakan Sandal ...........54
4.4.3 Analisi Kontraksi Otot Saat Menggunakan Sepatu .............56
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN.................................................................58
5.1 Kesimpulan....................................................................................58
5.2 Saran ..............................................................................................59
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................60

10
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Gerakan Kaki Saat Melakukan Aktifitas ............................................7
Gambar 2.2 Motor Unit Action Potential (MUAP) ................................................9
Gambar 2.3 Deteksian Monopolar .......................................................................11
Gambar 2.4 Deteksian Bipolar .............................................................................11
Gambar 2.5 Elektroda Permukaan AgAgCl .........................................................12

Gambar 2.6 Otot Kaki Manusia............................................................................13
Gambar 2.7 Jenis – Jenis Arduino .......................................................................15
Gambar 2.8 Struktur Umum Pemograman Arduino.............................................17
Gambar 2.9 Analogi Struktur Umum Pemograman Arduino ...............................18
Gambar 2.10 Fungsi Sintaks Pin Mode ...............................................................20
Gambar 2.11 Fungsi Sintaks DigitaWrite ...........................................................20
Gambar 2.12 Fungsi Sintaks DigitalRead ...........................................................20
Gambar 2.13 Implementasi Sintaks Pada Program Arduino ................................21
Gambar 2.14 Front Panel Pada LabVIEW ...........................................................22
Gambar 2.15 Blok Diagram Pada LabVIEW ......................................................23
Gambar 3.1 Non-Invasive Elektrode ....................................................................25
Gambar 3.2 MyoWare Muscl Sensor ...................................................................26
Gambar 3.3 Arduino UNO ...................................................................................28
Gambar 3.4 Konfigurasi pin ATMEGA 328 ........................................................29
Gambar 3.5 Peta Memori Program .......................................................................30
Gambar 3.6 Rangakaian Skematik Sistem Perekaman Aktfitas Otot Kaki .........31
Gambar 3.7 Arduino IDE ....................................................................................33
Gambar 3.8 Flowchart Program Arduino IDE ....................................................34
Gambar 3.9 Tampilan Pada Arduino IDE ...........................................................35
Gambar 3.10 Pemograman Blok Diagram LabVIEW .........................................36

Gambar 3.11 Tampilan Interface LabVIEW .......................................................37
Gambar 4.1 Perangkat Perekaman Sinyal Elektrik Otot Kaki..............................38
Gambar 4.2 Pemasangan dan Peletakan Elektroda Pada Kaki ............................40
Gambar 4.3 Penghubungan Antara MyoWare dengan Arduino UNO ................41
Gambar 4.4 Tampilan Kontraksi Otot dalam Arduino IDE ................................42
Gambar 4.5 Tampilan Kontraksi Otot Pada LabVIEW .......................................43
Gambar 4.6 Grafik Perbandingan Kontraksi Pada Saat Berjalan ........................52

11
Universitas Sumatera Utara

Gambar 4.7 Grafik Perbandingan Kontraksi Pada saat Berlari ............................53
Gambar 4.8 Persentase Perbandingan Kontraksi Otot Menggunakan Sendal .....55
Gambar 4.9 Persentase Perbandingan Kontraksi Otot Menggunakan Sepatu ......57

12
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
Tabel 1. Hasil Perekaman Aktifitas Otot Kaki Saat Berjalan Pada Pasien Pertama
................................................................................................................................44
Tabel 2. Hasil Perekaman Aktifitas Otot Kaki Saat Berjalan Pada Pasien Kedua
................................................................................................................................45
Tabel 3. Hasil Perekaman Aktifitas Otot Kaki Saat Berjalan Pada Pasien Ketiga
................................................................................................................................46
Tabel 4. Hasil Perekaman Aktifitas Otot Kaki Saat Berjalan Pada Pasien Keempat
................................................................................................................................47
Tabel 5. Hasil Perekaman Aktifitas Otot Kaki Saat Berlari Pada Pasien Pertama
................................................................................................................................48
Tabel 6. Hasil Perekaman Aktifitas Otot Kaki Saat Berlari Pada Pasien Kedua
................................................................................................................................49
Tabel 7. Hasil Perekaman Aktifitas Otot Kaki Saat Berlari Pada Pasien Ketiga
................................................................................................................................50
Tabel 8. Hasil Perekaman Aktifitas Otot Kaki Saat Berlari Pada Pasien Keempat
................................................................................................................................51
Tabel 9. Data Kontraksi Otot Pada Saat Berjalan Menggunakan Sendal..............54
Tabel 10. Data Kontraksi Otot Pada Saat Berlari Menggunakan Sepatu ..............56

13
Universitas Sumatera Utara