Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Perancangan Tapis Takik ( Notch Filter) dengan Gyrator untuk Meredam Derau Jala-Jala pada Sensor Isyarat Jantung
PERANCANGAN TAPIS TAKIK ( NOTCH FILTER)
DENGAN GYRATOR UNTUK MEREDAM DERAU
JALA-JALA PADA SENSOR ISYARAT JANTUNG
oleh
Thesesiana Novie Purwaningtyas
NIM : 612006045
Skripsi ini untuk melengkapi syarat-syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik
dalam
Konsentrasi Teknik Elektronika
FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA
SALATIGA
Januari 2014
i
ffi
PEnPUSTAKAAN UNIvERSITAS
UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA
Jl. Diponegoro 52
-
50 Salatiga 5071 I
Jawa Tengah, Indonsia
321212, Fu. 0298 32 1433
Telp. 0298 Email: library@adn.ulsw.edu ; http:,//llbrary.uksw.edu
PERNYATAAN TIDAK PIJTGIAT
Saya yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama
Thesesiana Novie Purwaningtyas
NIM
612006045
Fakultas
Teknik Elektronika dan Komputer Program
Judultugas akhir
:
Email
PERANCANGAN TAPIS TAKIK
: thesesiana_mirie@yatroo.
co.
id
Studi: Teknik Elektro
( NOrcH FILTER)
DENGAN GYMTOR
UNTIJK MEREDAM DERAU JALA-JALA PADA SENSOR ISYARAT
JANTI.]NG
1. Ir. Budihardja Murtianta, M.Eng.
Pembimbing
2. h. F. Dalu Setiaji, M.T.
Dengan ini menyatakan bahwa:
1. Hasil karya yang saya serahkan ini adalah asli dan belum pernah diajukan untuk mendapatkan gelar
kesarjanaan baik di Universitas Kristen Satya Wacana maupun di institusi pendidikan lainnya.
2. Hasil karya saya
ini
bukan saduran/terjemahan melainkan merupakan gagasarL flrmusan, dan hasil
pelaksanaan penelitian/impleme,ntasi saya sendiri, tanpa bantuan pihak lain, kecuali aratran pembimbing
akademik dan narasumber penelitian.
3. Hasil karya saya ini merupakan hasil revisi t€rakhir
setelah diujikan yang telah diketahui dan disetujui oleh
pembimbing.
4. Dalam karya
saya ini tidak terdapat karya atau pe{dapat yang telah ditulis atau dipublikasikan orang lairu
kecuali yang digunakan sebagai acuan dalam naskah dengan me,nyebutkan nama pengamng dao dicantumkan
dalam dafta pustaka.
di kerrudian hari terbukti ada penyimpangan dan
ini maka saya bersedia menerima sanksi akademik berupa pencabutan gelar
yang telah diperoleh karena karya saya ini, serta sanksi lain yang sesuai de,ngan ketentuan yang berlaku di
Pemyataan
ini
saya
bux
dengan sesungguhnya Apabila
ketidakbenaran dalam pemyataan
Univenitas Kristen Satya Wacana-
Et16AOa
ffi
PERPUSTAKAAN UNIYERSITAS
UNIVERSTTAS KRISTEN SATYA WACANA
Jl. Diponegoro 52 - 50 Sdatiga 5071 I
Jawa Tengah, Indoresia
321212,F*.0298321+33
Emil: library@adm,uksw.edu ; http://library.ulcw.edu
Telp. 0298
-
PERNYATAAN PERSETUJUAN AKSES
Saya yang bertanda tangan di bawah
ini:
Thesesiana Novie Purwaningtyas
612006045
Email
Teknik Elektronika dan Komputer Program
Fakultas
Judul tugas akhir
:
PERANCANGAN TAPIS TAKIK
:
thesesiana-miri@yahoo.co.id
Studi: Teknik Elel:tro
( NOTCH
FILTER) DENGAN GYMTOR
I]NTI.JK MEREDAM DERAU JALA-JALA PADA SENSOR ISYARAT
JANTT'NG
Dengan ini saya menyerahkan hak non-eksklusif kepda Perpustakaan Universitas
-
Universitas Kristen Satya
Wacana untuk menylmpan, m€,lrgatur akses serta melakukan pengelolaan terhadap karya saya ini dengan
mengacu pada ketentuan akses tugas akhir elektronik sebagai berikut (beri tanda pada kotak yang sesuai):
EI a. Saya mengijinkan karya tersebut diunggah
ke dalam aplikasi Repositori PerpustakaanUniversitas,
danlilauportal GARLTDA
tr
b.
Saya tidak mengijinkan karya tersebut diunggah ke dalam aplikasi Repositori Perpustakaan Universitas,
danl af;ilt
portal GARUDAT *
Demikian pemyataan ini sayabuat dengan sebenamya.
Salatiga, 13 Maret 2014
The s e siana
Novie P ww aningtyas
Mengetahui,
Ir. Budihardj a Murtiantq
M. Eng.
Ir. F. Dala Setiaji, IvIT.
PERANCAI\TGAI\T TAPIS
TAKIK (NOfiCII FILTER) DANGAN
GYRATOR UNTTJK MEREDAM DERAU JALA.JALA PADA
SENSOR ISYARAT JAI\TI]NG
oleh
Thesesiana Novie Pwwaningtyas
N[rd:
612M6045
Stripsi ini telah diterima
dan disahkatl
Untuk melengkapi salah satu syarat menrperoleh
Gelm Sarjana Teknik
dalam
Konsentasi Teknik Elekhonika
\ir
Program Studi
TeknikEtelrtro
Fakultas Teknik Elektronika Dar Komputer
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
Disahkan oleh
Pembimbins
Pembimbing I
W
Il
h. F. Dalu Setiaji, M.T.
h. Budihardja Murtianta M.Eng.
rgr. : 27...*!r:::!
rgr. : .q.!.?.YY!.?::...Y'v
ll
;ntv
PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT
Saya yang bertanda tangan dibawah ini :
NAMA
: Thesesiana Novie Purwaningtyas
NIM
: 612006045
JUDUL SKRIPSI
:
Perancangan Tapis Takik ( Notch Filter ) dengan
Gyrator untuk Meredam Derau Jala-jala pada Sensor
Isyarat Jantung
Menyatakan bahwa skripsi tersebut di atas bebas plagiat. Apabila ternyata
ditemukan di unsur plagiat di dalam skripsi saya, maka saya bersedia mendapatkan
sanksi apa pun sesuai aturan yang berlaku.
Salatiga, 7 Januari 2014
Thesesiana Novie Purwaningtyas
iii
INTISARI
Tapis Takik (Notch filter) adalah rangkaian elektronika yang berfungsi untuk
menghalangi atau menahan sinyal-sinyal dengan frekuensi antara (median) dan akan
meneruskan sinyal-sinyal dengan frekuensi di bawah dan di atas frekuensi antara. Hasil
pengujian Notch filter yang telah dilakukan oleh Hanapi Gunawan pada skripsinya
berjudul “Alat Untuk Memperagakan Irama Denyut Jantung Sebagai Bunyi dan
Pengukur Kecepatan Denyut Jantung Melalui Elektroda pada Telapak Tangan”
mengalami pelemahan sebesar -22,499 dB pada frekuensi 50 Hz untuk meredam derau
jala-jala pada frekuensi 50 Hz. Serta pengujian yang dilakukan oleh Leo Hartono pada
skripsinya berjudul ”Alat Bantu Analisa Heart Rate Variability”,nilai pelemahnnya
sebesar -20 dB untuk meredam derau jala-jala pada frekuensi 50Hz.
Maka pada tugas akhir ini akan dirancang dan direalisasikan rangkaian yang dapat
meredam derau jala-jala pada sensor isyarat jantung yang nilai pelemahnnya bisa
ditingkatkan dengan gyrator. Serta dapat menampilkan isyarat elektrik jantung
osciloscop dan pada layar komputer selama selang waktu lima menit.
iv
pada
ABSTRACT
The notch filter (Notch filters) are electronic circuits that serve to hinder or
hold signals with a frequency between (median) and will forward the signal with
frequencies below and above the intermediate frequency. Notch filter testing results
conducted by the Gunawan Hanapi thesis entitled "Tool To Demonstrate For Heartbeat
Rhythm Sound and Speed Measuring Heart Rate Through Electrodes on Palms"
weakened by -22.499 dB at a frequency of 50 Hz to dampen noise meshes on frequency
of 50 Hz. As well as testing conducted by Leo Hartono on his thesis entitled "Aid Heart
Rate Variability Analysis", the value of -20 dB pelemahnnya to dampen noise nets at
50Hz frequency.
So on this final project will be designed and realized a series that can dampen
noise in sensor nets cardiac signaling attenuation value can be enhanced with gyrator.
And can display the heart's electrical signaling in osciloscop and on the computer screen
during the time interval of five minutes.
v
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah
memberikan hikmah, nikmat, kekuatan dan kesabaran dalam menyelesaikan
perancangan dan penulisan skripsi sehingga skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik
sebagai syarat untuk menyelesaikan studi Strata satu di Fakultas Teknik Elektro dan
Komputer Universitas Kristen Satya Wacana.
Pada kesempatan ini juga, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada
berbagai pihak, antara lain :
1.
Papa mama yang sudah dengan sabar mensupport doa tenaga dan semuanya
dari awal kuliah sampai sekarang ini, terima kasih masih percaya dengan
anaknya buat menyelesaikan kuliah ini, papa Purwoto mama Indriyani terima
kasih semoga bisa membalas semuanya segera setelah gelar S.T ini diperoleh
dengan perjuangan yang amat panjang.
2.
Pak Budiharja dan pak Dalu yang sudah menuntun selama kuliah di Elektro
ini dan khususnya dalam skripsi ini, terima kasih untuk arahan bimbingan
waktu saran revisi dan waktu yang sudah diberikan sampai selesainya skripsi
ini terima kasih sekali pak, semoga setelah lulus bisa makin membanggakan.
3.
Budi Santoso “Onip Qwak” sang soulmate sejati dalam hidup nyata..khayalan
dan di hati tentunya, makasih buat semua-muanya, buat tuntunan belajarnya,
buat marah-marahnya, buat sebel-sebelnya, buat nangis-nangisnya dan buat
pengertiannya yang banyak banget dan buat kasih sayangnya nemeni aku dari
awal sampai akhir ini. Makasih banget I love you so much..forever ^^.tanpa
kamu apa jadinya aku hehhehe..
4.
Dik Agnesia Novita Avionita, makasih udah nemenin dirumah kalo pas
dirumah walau sering aku yang ninggal terus hahaha…gangguin karena minta
laptopku terus, jadi keganggu ni hehehe….^^ sukses buat kuliahnya dan
cepet lulus y…ojo galau wae …^^
5.
Terima kasih buat Bapak dan Ibu dari Budi Santoso atas semuanya, doa,
support dan tenaga selama ini yang sangat berarti banget buat aku.
vi
6.
Terima kasih buat Zacky, Vicky, Cinta, Velly, Billy, Susan, Yoga..I love you
all pokoknya .
7.
Terima kasih buat Gohtsters guild, Denz, Boe, Batozay, Toples, Paimo ojo
galau terus y…. Brewok”ori dlu”,Dhanar, Fasla,khusus buat Desoy jangan
males tu level belum 80,juga cepet lulus y….Dan buat Zxc, Stylizh, Zakura, ,
Tigor Pink, Immortal, Ngk, Mirie semangat untuk rusuh-rusuhan n king lagi
wkkkk
8.
Teman-teman seperjuangan angkatan 2006, Angling dan Chandra yang sudah
bantu banget dalam menyukseskan skripsi ini..tanpa kalian apa jadinya
tampilan skripsiku hehe..,Ptie’zz ‘hangga’ yang dah bantu repot angkat –
angkat dan tester cadangan, dion yongky yebe bonus aryo sahat retsky andi
ranjit ari samudra paskalis budikong penda yoyo danus dan semuanya semoga
setelah lulus bisa makin sukses dan jangan lupa aku yang cantik ini y ^^.
9.
Serta Putu’07 yang dah mengisi hari-hari di AT-6 ,kalo ga da jadi terasa
sepi..Narendra’07 yang hobinya inbox fb tentang galau-galaunya..ojo galaugalau ndra..semangatt pasti bisa ^^
10.
FTJE FTJE tetap jaya tetap jaya lambangnya lambangnya sandal jepit sandal
jepit FTJE FTJE tetap jaya tetap jaya sampai tua tua FTE jaya FTE jaya FTE
jaya FTE jaya sentosa FTE jaya FTE jaya FTE jaya slamanya..
Penulis berharap tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca
sekalian. Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, sehingga
penulis mengharap kritik dan saran dari pembaca sekalian yang dapat berguna untuk
kemajuan kita bersama.
Salatiga, 1 Januari 2014
Penulis
vii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................................... i
HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................. ii
HALAMAN PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT .................................................. iii
HALAMAN INTISARI ........................................................................................... iv
HALAMAN ABSTRACT ......................................................................................... v
HALAMAN KATA PENGANTAR ........................................................................ vi
DAFTAR ISI ........................................................................................................... viii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... x
DAFTAR TABEL ................................................................................................... xii
BAB I
PENDAHULUAN ................................................................................. 1
1.1. Tujuan .......................................................................................... 1
1.2. Latar Belakang Masalah ............................................................... 1
1.3. Spesifikasi Alat ............................................................................ 3
1.4. Sistematika Penulisan ................................................................... 3
BAB II
LANDASAN TEORI ............................................................................ 4
2.1. Elektrokardiogram…………….. .................................................. 4
2.1.1 Sistem Konduksi Listrik Jantung…………….. .................... 5
2.1.2 Gelombang Elektrokardiogram…………….. ....................... 5
2.2. Metode Pengukuran Detak Jantung ............................................... 8
2.3. Band Pass Filter .......................................................................... 9
2.4. Notch Filter................................................................................... 9
2.5. Gyrator ......................................................................................... 13
2.6. Penguat Instrumentasi AD620 ....................................................... 16
2.7. Mikrokontroler ATMega32 ........................................................... 17
2.8. Analog To Digital Converter (A/D Converter) .............................. 19
viii
BAB III
PERANCANGAN DAN REALISASI SISTEM .................................... 21
3.1. Cara Kerja Alat ............................................................................ 21
3.2. Perancangan dan Realisasi Perangkat Keras ................................. 22
3.2.1. Pengujian Perangkat Keras Secara Terpisah ....................... 22
3.2.1.1. Modul Penguat Elektrokardiogram........................ 22
3.2.1.2. Modul Notch filter dengan gyrator ........................ 24
3.2.1.3. Modul Dc-offset .................................................... 33
3.2.1.4. Modul Rangkaian Penyangga / Buffer ................... 35
3.2.2. Pengujian Perangkat Keras Secara Keseluruhan ................. 36
3.3. Perancangan dan Realisasi Perangkat Lunak ................................ 36
3.3.1. Modul Mikrokontroler ATMega32 .................................... 36
BAB IV
PENGUJIAN DAN ANALISA .............................................................. 38
4.1. Pengujian Perangkat Keras............................................................ 38
4.1.1. Pengujian Perangkat Keras Secara Terpisah ........................ 38
4.1.1.1. Pengujian Penguat Elektrokardiogram ................... 38
4.1.1.2. Pengujian Notch filter dengan gyrator ................... 41
4.1.1.3. Pengujian Dc-offset ............................................... 46
4.1.1.4. Pengujian Rangkaian Penyangga / Buffer .............. 48
4.1.2. Pengujian Perangkat Keras Secara Keseluruhan .................. 49
4.2. Pengujian Perangakat Lunak ......................................................... 52
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 53
5.1. Kesimpulan ................................................................................... 53
5.2. Saran ............................................................................................. 54
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Rangkaian Notch Filter 50Hz ........................................................... 1
Gambar 1.2. Tanggapan Frekuensi Notch Filter 50Hz............................................ 2
Gambar 2.1. Sistem konduksi jantung .................................................................... 5
Gambar 2.2. Depolarisasi pada nodus SA dan atrium berkontraksi ......................... 6
Gambar 2.3. Gelombang P pada elektrokardiogram ............................................... 6
Gambar 2.4. Depolarisasi pada ventrikel dan terjadi kontraksi pada ventrikel ........ 6
Gambar 2.5. Gelombang QRS pada elektrokardiogram .......................................... 7
Gambar 2.6. Repolarisasi pada ventrikel ................................................................ 7
Gambar 2.7. Gelombang T pada elektrokardiogram ............................................... 7
Gambar 2.8. Sinyal elektrokardiogram secara utuh ................................................ 8
Gambar 2.9. Mengukur detak jantung pada pergelangan tangan ............................. 8
Gambar 2.10. Tanggapan Frekuensi Band Pass Filter………………………………..9
Gambar 2.11. Tanggapan Frekuensi Band Reject Filter. .......................................... 10
Gambar 2.12 Rangkaian Dan Output Band Reject Filter (BRF) Bidang Lebar......... 10
Gambar 2.13 Rangkaian Band Reject Filter (BRF) Bidang Sempit…………….........12
Gambar 2.14. Faktor Q (kualitas ) suatu filter .......................................................... 12
Gambar 2.15. Symbol dari Gyrator .......................................................................... 14
Gambar 2.16. Susunan pin IC AD620 tampak atas ................................................... 16
Gambar 2.17. Susunan Pin ATMega32 .................................................................... 18
Gambar 2.18. Register ADCSRA............................................................................. 19
Gambar 2.19. Register ADMUX. ............................................................................. 20
Gambar 3.1. Blok Diagram Alat Keseluruhan ........................................................ 21
Gambar 3.2. Kabel lead ......................................................................................... 22
Gambar 3.3. Elektroda yang ditempel pada tangan dan kaki................................... 22
Gambar 3.4. Penempatan Elektroda pada tubuh manusia........................................ 23
Gambar 3.5. Rangkaian penguat AD620 ................................................................ 23
Gambar 3.6. Rangkaian Notch Filter 50Hz ............................................................ 24
Gambar 3.7. Tanggapan Frekuensi Rangkaian Notch Filter 50Hz ......................... 24
x
Gambar 3.8. Transfer Function Rangkaian Notch Filter 50Hz ............................... 26
Gambar 3.9. Rangkaian Notch Filter 50Hz dengan Gyrator ................................... 28
Gambar 3.10. Tanggapan Frekuensi Rangkaian Notch Filter 50Hz dengan Gyrator 28
Gambar 3.11. Rangkaian Pembagi Tegangan ........................................................... 34
Gambar 3.12 Rangkaian Dc offset dengan penguatan .............................................. 34
Gambar 3.13. Rangkaian Buffer / Penyangga ........................................................... 35
Gambar 3.14. Rangkaian Mikrokontroler ATMega32 .............................................. 36
Gambar 3.15. Diagram alir program mikrokontroler ................................................ 36
Gambar 4.1. Penempatan elektroda pada subyek yang diuji ................................... 38
Gambar 4.2. Blok Pengujian Penguat Elektrokardiogram ....................................... 39
Gambar 4.3. Isyarat masukan Pengujian Penguat Elektrokardiogram ..................... 39
Gambar 4.4. Hasil Pengujian Keluaran Penguat Instrumentasi ............................... 40
Gambar 4.5. Tanggapan frekuensi tapis Notch 50Hz .............................................. 42
Gambar 4.6. Keluaran dari Notch Filter pada frekuensi 1 Hz ................................. 43
Gambar 4.7. Keluaran dari Notch Filter pada frekuensi 50 Hz................................ 44
Gambar 4.8. Keluaran dari Notch Filter pada frekuensi 100 Hz.............................. 45
Gambar 4.9. Keluran dari DC offset tanpa diberi inputan ...................................... 46
Gambar 4.10. Keluran dari DC offset tanpa diberi inputan dengan penguatan.......... 46
Gambar 4.11. Inputan AC pengujian DC offset. ...................................................... 47
Gambar 4.12. Keluran dari DC offset dengan inputan menggunakan penguatan ...... 47
Gambar 4.13. Keluran dari rangkaian Buffer ............................................................ 48
Gambar 4.14. Blok Diagram Alat Keseluruhan ........................................................ 49
Gambar 4.15. Sinyal Keluaran Penguat Elektrokardiogram ...................................... 49
Gambar 4.16. Sinyal Keluaran dari Notch Filter dengan gyrator .............................. 50
Gambar 4.17. Sinyal Keluaran dari DC offset .......................................................... 51
Gambar 4.18. Tampilan Aplikasi Desktop ............................................................... 52
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1.
Perbedaan seri AVR berdasarkan jumlah memori .............................. 17
Tabel 4.1.
Hasil pengujian tapis Notch 50 Hz ..................................................... 42
xii
DENGAN GYRATOR UNTUK MEREDAM DERAU
JALA-JALA PADA SENSOR ISYARAT JANTUNG
oleh
Thesesiana Novie Purwaningtyas
NIM : 612006045
Skripsi ini untuk melengkapi syarat-syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik
dalam
Konsentrasi Teknik Elektronika
FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA
SALATIGA
Januari 2014
i
ffi
PEnPUSTAKAAN UNIvERSITAS
UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA
Jl. Diponegoro 52
-
50 Salatiga 5071 I
Jawa Tengah, Indonsia
321212, Fu. 0298 32 1433
Telp. 0298 Email: library@adn.ulsw.edu ; http:,//llbrary.uksw.edu
PERNYATAAN TIDAK PIJTGIAT
Saya yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama
Thesesiana Novie Purwaningtyas
NIM
612006045
Fakultas
Teknik Elektronika dan Komputer Program
Judultugas akhir
:
PERANCANGAN TAPIS TAKIK
: thesesiana_mirie@yatroo.
co.
id
Studi: Teknik Elektro
( NOrcH FILTER)
DENGAN GYMTOR
UNTIJK MEREDAM DERAU JALA-JALA PADA SENSOR ISYARAT
JANTI.]NG
1. Ir. Budihardja Murtianta, M.Eng.
Pembimbing
2. h. F. Dalu Setiaji, M.T.
Dengan ini menyatakan bahwa:
1. Hasil karya yang saya serahkan ini adalah asli dan belum pernah diajukan untuk mendapatkan gelar
kesarjanaan baik di Universitas Kristen Satya Wacana maupun di institusi pendidikan lainnya.
2. Hasil karya saya
ini
bukan saduran/terjemahan melainkan merupakan gagasarL flrmusan, dan hasil
pelaksanaan penelitian/impleme,ntasi saya sendiri, tanpa bantuan pihak lain, kecuali aratran pembimbing
akademik dan narasumber penelitian.
3. Hasil karya saya ini merupakan hasil revisi t€rakhir
setelah diujikan yang telah diketahui dan disetujui oleh
pembimbing.
4. Dalam karya
saya ini tidak terdapat karya atau pe{dapat yang telah ditulis atau dipublikasikan orang lairu
kecuali yang digunakan sebagai acuan dalam naskah dengan me,nyebutkan nama pengamng dao dicantumkan
dalam dafta pustaka.
di kerrudian hari terbukti ada penyimpangan dan
ini maka saya bersedia menerima sanksi akademik berupa pencabutan gelar
yang telah diperoleh karena karya saya ini, serta sanksi lain yang sesuai de,ngan ketentuan yang berlaku di
Pemyataan
ini
saya
bux
dengan sesungguhnya Apabila
ketidakbenaran dalam pemyataan
Univenitas Kristen Satya Wacana-
Et16AOa
ffi
PERPUSTAKAAN UNIYERSITAS
UNIVERSTTAS KRISTEN SATYA WACANA
Jl. Diponegoro 52 - 50 Sdatiga 5071 I
Jawa Tengah, Indoresia
321212,F*.0298321+33
Emil: library@adm,uksw.edu ; http://library.ulcw.edu
Telp. 0298
-
PERNYATAAN PERSETUJUAN AKSES
Saya yang bertanda tangan di bawah
ini:
Thesesiana Novie Purwaningtyas
612006045
Teknik Elektronika dan Komputer Program
Fakultas
Judul tugas akhir
:
PERANCANGAN TAPIS TAKIK
:
thesesiana-miri@yahoo.co.id
Studi: Teknik Elel:tro
( NOTCH
FILTER) DENGAN GYMTOR
I]NTI.JK MEREDAM DERAU JALA-JALA PADA SENSOR ISYARAT
JANTT'NG
Dengan ini saya menyerahkan hak non-eksklusif kepda Perpustakaan Universitas
-
Universitas Kristen Satya
Wacana untuk menylmpan, m€,lrgatur akses serta melakukan pengelolaan terhadap karya saya ini dengan
mengacu pada ketentuan akses tugas akhir elektronik sebagai berikut (beri tanda pada kotak yang sesuai):
EI a. Saya mengijinkan karya tersebut diunggah
ke dalam aplikasi Repositori PerpustakaanUniversitas,
danlilauportal GARLTDA
tr
b.
Saya tidak mengijinkan karya tersebut diunggah ke dalam aplikasi Repositori Perpustakaan Universitas,
danl af;ilt
portal GARUDAT *
Demikian pemyataan ini sayabuat dengan sebenamya.
Salatiga, 13 Maret 2014
The s e siana
Novie P ww aningtyas
Mengetahui,
Ir. Budihardj a Murtiantq
M. Eng.
Ir. F. Dala Setiaji, IvIT.
PERANCAI\TGAI\T TAPIS
TAKIK (NOfiCII FILTER) DANGAN
GYRATOR UNTTJK MEREDAM DERAU JALA.JALA PADA
SENSOR ISYARAT JAI\TI]NG
oleh
Thesesiana Novie Pwwaningtyas
N[rd:
612M6045
Stripsi ini telah diterima
dan disahkatl
Untuk melengkapi salah satu syarat menrperoleh
Gelm Sarjana Teknik
dalam
Konsentasi Teknik Elekhonika
\ir
Program Studi
TeknikEtelrtro
Fakultas Teknik Elektronika Dar Komputer
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
Disahkan oleh
Pembimbins
Pembimbing I
W
Il
h. F. Dalu Setiaji, M.T.
h. Budihardja Murtianta M.Eng.
rgr. : 27...*!r:::!
rgr. : .q.!.?.YY!.?::...Y'v
ll
;ntv
PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT
Saya yang bertanda tangan dibawah ini :
NAMA
: Thesesiana Novie Purwaningtyas
NIM
: 612006045
JUDUL SKRIPSI
:
Perancangan Tapis Takik ( Notch Filter ) dengan
Gyrator untuk Meredam Derau Jala-jala pada Sensor
Isyarat Jantung
Menyatakan bahwa skripsi tersebut di atas bebas plagiat. Apabila ternyata
ditemukan di unsur plagiat di dalam skripsi saya, maka saya bersedia mendapatkan
sanksi apa pun sesuai aturan yang berlaku.
Salatiga, 7 Januari 2014
Thesesiana Novie Purwaningtyas
iii
INTISARI
Tapis Takik (Notch filter) adalah rangkaian elektronika yang berfungsi untuk
menghalangi atau menahan sinyal-sinyal dengan frekuensi antara (median) dan akan
meneruskan sinyal-sinyal dengan frekuensi di bawah dan di atas frekuensi antara. Hasil
pengujian Notch filter yang telah dilakukan oleh Hanapi Gunawan pada skripsinya
berjudul “Alat Untuk Memperagakan Irama Denyut Jantung Sebagai Bunyi dan
Pengukur Kecepatan Denyut Jantung Melalui Elektroda pada Telapak Tangan”
mengalami pelemahan sebesar -22,499 dB pada frekuensi 50 Hz untuk meredam derau
jala-jala pada frekuensi 50 Hz. Serta pengujian yang dilakukan oleh Leo Hartono pada
skripsinya berjudul ”Alat Bantu Analisa Heart Rate Variability”,nilai pelemahnnya
sebesar -20 dB untuk meredam derau jala-jala pada frekuensi 50Hz.
Maka pada tugas akhir ini akan dirancang dan direalisasikan rangkaian yang dapat
meredam derau jala-jala pada sensor isyarat jantung yang nilai pelemahnnya bisa
ditingkatkan dengan gyrator. Serta dapat menampilkan isyarat elektrik jantung
osciloscop dan pada layar komputer selama selang waktu lima menit.
iv
pada
ABSTRACT
The notch filter (Notch filters) are electronic circuits that serve to hinder or
hold signals with a frequency between (median) and will forward the signal with
frequencies below and above the intermediate frequency. Notch filter testing results
conducted by the Gunawan Hanapi thesis entitled "Tool To Demonstrate For Heartbeat
Rhythm Sound and Speed Measuring Heart Rate Through Electrodes on Palms"
weakened by -22.499 dB at a frequency of 50 Hz to dampen noise meshes on frequency
of 50 Hz. As well as testing conducted by Leo Hartono on his thesis entitled "Aid Heart
Rate Variability Analysis", the value of -20 dB pelemahnnya to dampen noise nets at
50Hz frequency.
So on this final project will be designed and realized a series that can dampen
noise in sensor nets cardiac signaling attenuation value can be enhanced with gyrator.
And can display the heart's electrical signaling in osciloscop and on the computer screen
during the time interval of five minutes.
v
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah
memberikan hikmah, nikmat, kekuatan dan kesabaran dalam menyelesaikan
perancangan dan penulisan skripsi sehingga skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik
sebagai syarat untuk menyelesaikan studi Strata satu di Fakultas Teknik Elektro dan
Komputer Universitas Kristen Satya Wacana.
Pada kesempatan ini juga, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada
berbagai pihak, antara lain :
1.
Papa mama yang sudah dengan sabar mensupport doa tenaga dan semuanya
dari awal kuliah sampai sekarang ini, terima kasih masih percaya dengan
anaknya buat menyelesaikan kuliah ini, papa Purwoto mama Indriyani terima
kasih semoga bisa membalas semuanya segera setelah gelar S.T ini diperoleh
dengan perjuangan yang amat panjang.
2.
Pak Budiharja dan pak Dalu yang sudah menuntun selama kuliah di Elektro
ini dan khususnya dalam skripsi ini, terima kasih untuk arahan bimbingan
waktu saran revisi dan waktu yang sudah diberikan sampai selesainya skripsi
ini terima kasih sekali pak, semoga setelah lulus bisa makin membanggakan.
3.
Budi Santoso “Onip Qwak” sang soulmate sejati dalam hidup nyata..khayalan
dan di hati tentunya, makasih buat semua-muanya, buat tuntunan belajarnya,
buat marah-marahnya, buat sebel-sebelnya, buat nangis-nangisnya dan buat
pengertiannya yang banyak banget dan buat kasih sayangnya nemeni aku dari
awal sampai akhir ini. Makasih banget I love you so much..forever ^^.tanpa
kamu apa jadinya aku hehhehe..
4.
Dik Agnesia Novita Avionita, makasih udah nemenin dirumah kalo pas
dirumah walau sering aku yang ninggal terus hahaha…gangguin karena minta
laptopku terus, jadi keganggu ni hehehe….^^ sukses buat kuliahnya dan
cepet lulus y…ojo galau wae …^^
5.
Terima kasih buat Bapak dan Ibu dari Budi Santoso atas semuanya, doa,
support dan tenaga selama ini yang sangat berarti banget buat aku.
vi
6.
Terima kasih buat Zacky, Vicky, Cinta, Velly, Billy, Susan, Yoga..I love you
all pokoknya .
7.
Terima kasih buat Gohtsters guild, Denz, Boe, Batozay, Toples, Paimo ojo
galau terus y…. Brewok”ori dlu”,Dhanar, Fasla,khusus buat Desoy jangan
males tu level belum 80,juga cepet lulus y….Dan buat Zxc, Stylizh, Zakura, ,
Tigor Pink, Immortal, Ngk, Mirie semangat untuk rusuh-rusuhan n king lagi
wkkkk
8.
Teman-teman seperjuangan angkatan 2006, Angling dan Chandra yang sudah
bantu banget dalam menyukseskan skripsi ini..tanpa kalian apa jadinya
tampilan skripsiku hehe..,Ptie’zz ‘hangga’ yang dah bantu repot angkat –
angkat dan tester cadangan, dion yongky yebe bonus aryo sahat retsky andi
ranjit ari samudra paskalis budikong penda yoyo danus dan semuanya semoga
setelah lulus bisa makin sukses dan jangan lupa aku yang cantik ini y ^^.
9.
Serta Putu’07 yang dah mengisi hari-hari di AT-6 ,kalo ga da jadi terasa
sepi..Narendra’07 yang hobinya inbox fb tentang galau-galaunya..ojo galaugalau ndra..semangatt pasti bisa ^^
10.
FTJE FTJE tetap jaya tetap jaya lambangnya lambangnya sandal jepit sandal
jepit FTJE FTJE tetap jaya tetap jaya sampai tua tua FTE jaya FTE jaya FTE
jaya FTE jaya sentosa FTE jaya FTE jaya FTE jaya slamanya..
Penulis berharap tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca
sekalian. Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, sehingga
penulis mengharap kritik dan saran dari pembaca sekalian yang dapat berguna untuk
kemajuan kita bersama.
Salatiga, 1 Januari 2014
Penulis
vii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................................... i
HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................. ii
HALAMAN PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT .................................................. iii
HALAMAN INTISARI ........................................................................................... iv
HALAMAN ABSTRACT ......................................................................................... v
HALAMAN KATA PENGANTAR ........................................................................ vi
DAFTAR ISI ........................................................................................................... viii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... x
DAFTAR TABEL ................................................................................................... xii
BAB I
PENDAHULUAN ................................................................................. 1
1.1. Tujuan .......................................................................................... 1
1.2. Latar Belakang Masalah ............................................................... 1
1.3. Spesifikasi Alat ............................................................................ 3
1.4. Sistematika Penulisan ................................................................... 3
BAB II
LANDASAN TEORI ............................................................................ 4
2.1. Elektrokardiogram…………….. .................................................. 4
2.1.1 Sistem Konduksi Listrik Jantung…………….. .................... 5
2.1.2 Gelombang Elektrokardiogram…………….. ....................... 5
2.2. Metode Pengukuran Detak Jantung ............................................... 8
2.3. Band Pass Filter .......................................................................... 9
2.4. Notch Filter................................................................................... 9
2.5. Gyrator ......................................................................................... 13
2.6. Penguat Instrumentasi AD620 ....................................................... 16
2.7. Mikrokontroler ATMega32 ........................................................... 17
2.8. Analog To Digital Converter (A/D Converter) .............................. 19
viii
BAB III
PERANCANGAN DAN REALISASI SISTEM .................................... 21
3.1. Cara Kerja Alat ............................................................................ 21
3.2. Perancangan dan Realisasi Perangkat Keras ................................. 22
3.2.1. Pengujian Perangkat Keras Secara Terpisah ....................... 22
3.2.1.1. Modul Penguat Elektrokardiogram........................ 22
3.2.1.2. Modul Notch filter dengan gyrator ........................ 24
3.2.1.3. Modul Dc-offset .................................................... 33
3.2.1.4. Modul Rangkaian Penyangga / Buffer ................... 35
3.2.2. Pengujian Perangkat Keras Secara Keseluruhan ................. 36
3.3. Perancangan dan Realisasi Perangkat Lunak ................................ 36
3.3.1. Modul Mikrokontroler ATMega32 .................................... 36
BAB IV
PENGUJIAN DAN ANALISA .............................................................. 38
4.1. Pengujian Perangkat Keras............................................................ 38
4.1.1. Pengujian Perangkat Keras Secara Terpisah ........................ 38
4.1.1.1. Pengujian Penguat Elektrokardiogram ................... 38
4.1.1.2. Pengujian Notch filter dengan gyrator ................... 41
4.1.1.3. Pengujian Dc-offset ............................................... 46
4.1.1.4. Pengujian Rangkaian Penyangga / Buffer .............. 48
4.1.2. Pengujian Perangkat Keras Secara Keseluruhan .................. 49
4.2. Pengujian Perangakat Lunak ......................................................... 52
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 53
5.1. Kesimpulan ................................................................................... 53
5.2. Saran ............................................................................................. 54
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Rangkaian Notch Filter 50Hz ........................................................... 1
Gambar 1.2. Tanggapan Frekuensi Notch Filter 50Hz............................................ 2
Gambar 2.1. Sistem konduksi jantung .................................................................... 5
Gambar 2.2. Depolarisasi pada nodus SA dan atrium berkontraksi ......................... 6
Gambar 2.3. Gelombang P pada elektrokardiogram ............................................... 6
Gambar 2.4. Depolarisasi pada ventrikel dan terjadi kontraksi pada ventrikel ........ 6
Gambar 2.5. Gelombang QRS pada elektrokardiogram .......................................... 7
Gambar 2.6. Repolarisasi pada ventrikel ................................................................ 7
Gambar 2.7. Gelombang T pada elektrokardiogram ............................................... 7
Gambar 2.8. Sinyal elektrokardiogram secara utuh ................................................ 8
Gambar 2.9. Mengukur detak jantung pada pergelangan tangan ............................. 8
Gambar 2.10. Tanggapan Frekuensi Band Pass Filter………………………………..9
Gambar 2.11. Tanggapan Frekuensi Band Reject Filter. .......................................... 10
Gambar 2.12 Rangkaian Dan Output Band Reject Filter (BRF) Bidang Lebar......... 10
Gambar 2.13 Rangkaian Band Reject Filter (BRF) Bidang Sempit…………….........12
Gambar 2.14. Faktor Q (kualitas ) suatu filter .......................................................... 12
Gambar 2.15. Symbol dari Gyrator .......................................................................... 14
Gambar 2.16. Susunan pin IC AD620 tampak atas ................................................... 16
Gambar 2.17. Susunan Pin ATMega32 .................................................................... 18
Gambar 2.18. Register ADCSRA............................................................................. 19
Gambar 2.19. Register ADMUX. ............................................................................. 20
Gambar 3.1. Blok Diagram Alat Keseluruhan ........................................................ 21
Gambar 3.2. Kabel lead ......................................................................................... 22
Gambar 3.3. Elektroda yang ditempel pada tangan dan kaki................................... 22
Gambar 3.4. Penempatan Elektroda pada tubuh manusia........................................ 23
Gambar 3.5. Rangkaian penguat AD620 ................................................................ 23
Gambar 3.6. Rangkaian Notch Filter 50Hz ............................................................ 24
Gambar 3.7. Tanggapan Frekuensi Rangkaian Notch Filter 50Hz ......................... 24
x
Gambar 3.8. Transfer Function Rangkaian Notch Filter 50Hz ............................... 26
Gambar 3.9. Rangkaian Notch Filter 50Hz dengan Gyrator ................................... 28
Gambar 3.10. Tanggapan Frekuensi Rangkaian Notch Filter 50Hz dengan Gyrator 28
Gambar 3.11. Rangkaian Pembagi Tegangan ........................................................... 34
Gambar 3.12 Rangkaian Dc offset dengan penguatan .............................................. 34
Gambar 3.13. Rangkaian Buffer / Penyangga ........................................................... 35
Gambar 3.14. Rangkaian Mikrokontroler ATMega32 .............................................. 36
Gambar 3.15. Diagram alir program mikrokontroler ................................................ 36
Gambar 4.1. Penempatan elektroda pada subyek yang diuji ................................... 38
Gambar 4.2. Blok Pengujian Penguat Elektrokardiogram ....................................... 39
Gambar 4.3. Isyarat masukan Pengujian Penguat Elektrokardiogram ..................... 39
Gambar 4.4. Hasil Pengujian Keluaran Penguat Instrumentasi ............................... 40
Gambar 4.5. Tanggapan frekuensi tapis Notch 50Hz .............................................. 42
Gambar 4.6. Keluaran dari Notch Filter pada frekuensi 1 Hz ................................. 43
Gambar 4.7. Keluaran dari Notch Filter pada frekuensi 50 Hz................................ 44
Gambar 4.8. Keluaran dari Notch Filter pada frekuensi 100 Hz.............................. 45
Gambar 4.9. Keluran dari DC offset tanpa diberi inputan ...................................... 46
Gambar 4.10. Keluran dari DC offset tanpa diberi inputan dengan penguatan.......... 46
Gambar 4.11. Inputan AC pengujian DC offset. ...................................................... 47
Gambar 4.12. Keluran dari DC offset dengan inputan menggunakan penguatan ...... 47
Gambar 4.13. Keluran dari rangkaian Buffer ............................................................ 48
Gambar 4.14. Blok Diagram Alat Keseluruhan ........................................................ 49
Gambar 4.15. Sinyal Keluaran Penguat Elektrokardiogram ...................................... 49
Gambar 4.16. Sinyal Keluaran dari Notch Filter dengan gyrator .............................. 50
Gambar 4.17. Sinyal Keluaran dari DC offset .......................................................... 51
Gambar 4.18. Tampilan Aplikasi Desktop ............................................................... 52
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1.
Perbedaan seri AVR berdasarkan jumlah memori .............................. 17
Tabel 4.1.
Hasil pengujian tapis Notch 50 Hz ..................................................... 42
xii