Alat Penghitung Denyut Jantung Menggunakan Sensor Cahaya.
iii Universitas Kristen Maranatha
ABSTRAK
Jantung adalah organ yang sangat penting yang terdapat di dalam tubuh manusia. Fungsinya adalah untuk mensirkulasikan darah ke seluruh tubuh melalui pembuluh darah. Frekuensi denyut jantung dan kekuatan denyut jantung setiap manusia akan berbeda. Pendeteksian denyut jantung diperlukan untuk mengetahui kondisi kesehatan seseorang. Biasanya, pendeteksian denyut jantung dilakukan dengan menyentuh nadi di pergelangan tangan manusia. Namun metode ini membutuhkan konsentrasi tinggi dan membutuhkan jam sebagai penghitung waktu. Teknologi modern yang ada memberikan kesempatan untuk membuat sebuah alat otomatis untuk memonitoring denyut jantung melalui pembuluh darah. Alat yang dibuat akan mendeteksi denyut jantung dengan mendeteksi frekuensi aliran darah pada jari tangan, dan informasi yang didapat akan diproses secara elektronis. Alat ini akan menampilkan total denyut jantung menggunakan layar LCD, sehingga hasil yang didapat dapat langsung dilihat untuk mengetahui kondisi jantung seseorang sedang dalam keadaan baik atau tidak.
(2)
ABSTRACT
Heart is a vital organ inside human body. Its function is for blood circulation inside body through vein. Heart Beat frequency and strength are different from person to person. Heart beat detection is needed to know a patient condition. Usually, the detection of heart beat is conducted by touching artery pulse at human hand. The method needs a high concentration and needs a watch as timer. Modern technology allows us to produce automatic instruments to do heart beat monitoring through vein. The instrument built will detect heart beat through blood flow frequency at hand finger, and will process the information electronically. This instrument will show the total heart beat in every minute using LCD display, so that the result can be seen whether the person heart is in good condition or not.
(3)
v Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR ISI
JUDUL
LEMBAR PENGESAHAN
LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS LAPORAN PENELITIAN LEMBAR PERNYATAAN PUBLIKASI LAPORAN PENELITIAN
KATA PENGANTAR i
ABSTRAK iii
ABSTRACT iv
DAFTAR ISI v
DAFTAR GAMBAR vii
DAFTAR TABEL ix
BAB I PENDAHULUAN 1
I.1 Latar Belakang 1
I.2 Identifikasi Masalah 2
I.3 Tujuan 3
I.4 Pembatasan Masalah 3 I.5 Sistematika Penulisan 5
BAB II LANDASAN TEORI 6
II.1 Pengertian Pletyhsmografi 6 II.2 Hardware pada Alat Penghitung Denyut Jantung 8 II.2.1 Blok Sensor Heart Beat 8 II.2.2 Blok Pengontrol Utama (ATMega16) 11
II.2.3 Blok LCD 15
II.2.4 Blok Power Supply 17 II.3 Software pada Alat Penghitung Denyut Jantung 17
(4)
BAB III PERANCANGAN 19
III.1 Blok Diagram 19
III.2 Perancangan Alat Penghitung Denyut Jantung 21 III.2.1 Blok Sensor Heart Beat 21 III.2.2 Blok Pengontrol Utama 26 III.2.3 Blok LCD Display 27 III.2.4 Menghubungkan Blok Sensor dengan
Blok Pengontrol Utama dan LCD Display 28 III.2.5 Perancangan Software 29
BAB IV PENGUJIAN 35
IV.1 Pengujian Alat Penghitung Denyut Jantung 35 IV.1.1 Percobaan 1 36 IV.1.2 Percobaan 2 36 IV.1.3 Percobaan 3 37
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 39
V.1 Kesimpulan 39
V.II Saran 39
DAFTAR PUSTAKA 41
LAMPIRAN A Source Code Program A-1
(5)
vii Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 : Alur Peredaran Darah Manusia 1 Gambar 2.1 : Mode Transmisi 7 Gambar 2.2 : Mode Refleksi 7 Gambar 2.3 : L.E.D Infrared 8 Gambar 2.4 : Photodioda 9 Gambar 2.5 : Layout Pin pada LM358 9 Gambar 2.6 : LM358 Chip 9
Gambar 2.7 : Resistor 10
Gambar 2.8 : Potensiometer 10 Gambar 2.9 : Lampu L.E.D 11 Gambar 2.10 : Chip ATMega16 11 Gambar 2.11 : Layout Pin ATMega16 12 Gambar 2.12 : LCD Serial 2x16 16 Gambar 2.13 : CodeVisionAVR 18 Gambar 2.14 : Layout CodeVisionAVR 18 Gambar 3.1: Diagram Hardware 20 Gambar 3.2 : Boks Blok Sensor 22 Gambar 3.3 : L.E.D infrared & photodioda 23 Gambar 3.4 : Boks Sensor L.E.D infrared & photodioda 23 Gambar 3.4 : Board PCB 24 Gambar 3.5: Rangkaian Boks Sensor 24 Gambar 3.6 : Rangkaian Blok Sensor Heart Beat 25 Gambar 3.7 : Blok Sensor Heart Beat 26 Gambar 3.8 : Blok Pengontrol Utama ATMega 16 27 Gambar 3.9 : Rangkaian LCD display 28 Gambar 3.10 : Rangkaian Keseluruhan 29 Gambar 3.11 : Flowchart Program Utama 30
(6)
Gambar 3.12 : CodeVision AVR 30 Gambar 3.13 : Membuat file Project baru 31 Gambar 3.14 : Project baru menggunakan CodeWizardAVR 31 Gambar 3.15 : Project setelah Compile dan tidak ada error 32 Gambar 3.16 : Programmer Settings 33 Gambar 3.17 : CodeVision AVR Chip Programmer 34 Gambar 4.1 : Alat Penghitung Denyut Jantung 35
(7)
ix Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 : Fungsi Khusus Port B 13 Tabel 2.2 : Fungsi Khusus Port C 14 Tabel 2.3 : Fungsi Khusus Port D 14 Tabel 2.4 : Pin LCD dan Fungsinya 16
Tabel 4.1 : Percobaan 1 36
Tabel 4.2 : Percobaan 2 37
(8)
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Jantung merupakan organ terpenting dalam tubuh manusia, karena jantung merupakan organ utama yang mensirkulasikan darah ke seluruh tubuh. Jantung memompakan darah ke seluruh tubuh sebesar sesuai dengan jumlah yang dibutuhkan oleh tubuh. Dalam proses pemompaan darah tersebut, terdapat alur peredaran darah antara jantung, paru-paru, dan jaringan yang ada dalam tubuh manusia. Gambar dari alur tersebut dapat dilihat pada gambar 1.1.
Gambar 1.1 :Alur Peredaran Darah Manusia
(9)
2 Universitas Kristen Maranatha
Pertama kali darah dari pembuluh darah vena masuk ke Atrium Kanan, kemudian menuju ke Ventrikel Kanan, kemudian menuju ke paru–paru, dimana dalam paru-paru ini terjadi pertukaran udara dari CO2 ke O2. Dari paru-paru darah
menuju ke Atrium Kiri, kemudian menuju ke Ventrikel Kiri. Setelah itu darah dipompa menuju ke seluruh tubuh dan kepala dimana melalui pembuluh darah Aorta. Pembuluh darah Aorta sendiri terdiri dari berbagai cabang dimana urutan pembuluh yang terbesar sampai terkecil adalah: Arteri, Arteriol, dan Kapiler.
Frekuensi kerja denyut jantung itu dasarnya ditentukan oleh frekuensi aliran darah yang masuk dalam jantung yang berasal dari vena yang mana kondisinya berbanding lurus dan juga faktor – faktor luar.
Monitoring jantung sangat penting dilakukan mengingat tubuh kita secara kontinyu melakukan sirkulasi darah ke seluruh organ tubuh lainnya. Dengan mengetahui denyut jantung, kita dapat mengetahui kondisi kesehatan seseorang. Laju pacu jantung tergantung dari umur dan kondisi manusia itu sendiri. Untuk anak-anak dengan orang dewasa kondisi denyut jantungnya berbeda, begitu juga dengan orang yang sakit maupun orang yang sehat.
Cara termudah untuk mengetahui denyut jantung seseorang adalah dengan meraba denyut nadi. Dengan cara ini kita dapat mengukur jumlah denyut yang terjadi dalam 1 menit. Biasanya kalangan dokter atau perawat menggunakan metode ini. Proses sampling dilakukan dalam waktu 15 detik, hasil hitungan kemudian dikali 4 sehingga didapat hasil jumlah denyut jantung dalam 1 menit. Cara ini akan membutuhkan konsentrasi tinggi dan memerlukan bantuan jam (pewaktu) sebagai dasar hitungan. Sehingga seorang perawat atau dokter tidak dapat melakukan pekerjaan lainnya setiap waktu.
I.2 Identifikasi Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas, maka dibatasi permasalahan yang akan diteliti. Identifikasi masalahnya adalah sebagai berikut :
(10)
a. Bagaimana cara kerja alat penghitung denyut jantung yang menggunakan sensor cahaya?
b. Apa saja yang diperlukan untuk membuat alat penghitung denyut jantung yang menggunakan sensor cahaya baik dari hardware maupun software-nya?
I.3 Tujuan
Tujuan dari penulisan ini adalah untuk membuat alat penghitung denyut jantung yang menggunakan sensor cahaya. Perangkat yang akan dibuat akan mendeteksi denyut jantung dengan mendeteksi frekuensi aliran darah pada jari tangan secara otomatis, yang diolah secara elektronik dan ditampilkan pada display LCD.
I.4 Pembatasan Masalah
Pembatasan untuk masalah-masalah yang telah diidentifikasi adalah sebagai berikut :
a. Cara kerja alat penghitung denyut jantung menggunakan sensor cahaya ini adalah dengan mendeteksi frekuensi aliran darah pada jari tangan, karena pada jari tangan manusia terdapat pembuluh darah, yang mana frekuensi atau irama aliran darah yang mengalir merupakan representasi dari frekuensi denyut jantung itu sendiri, dengan catatan bahwa jantung tersebut tidak dalam kondisi kritis. Metode ini dinamakan metode Plethysmografi.
b. Yang diperlukan untuk membuat alat penghitung denyut jantung yang menggunakan sensor cahaya adalah :
(11)
4 Universitas Kristen Maranatha - Hardware
Dalam perancangan hardware, sistem dibagi menjadi beberapa bagian penting yaitu :
i. Blok Sensor Heart-Beat
Blok rangkaian ini berfungsi sebagai pendeteksi denyut jantung melalui jari tangan.
ii. Blok Pengontrol Utama menggunakan microcontroller ATMega 16 Rangkaian pengontrol utama berfungsi sebagai penerima data masukan dari sinyal sensor yang berasal dari rangkaian sensor, dan mengolah data-data yang masuk, menentukan operasi pengendalian input
output dan kemudian mengirimkan sinyal - sinyal tersebut ke setiap pin -
pin keluaran.
iii. Blok LCD Display
Rangkaian ini menggunakan LCD untuk menampilkan hasil perhitungan denyut jantung.
iv. Blok Power Supply.
Rangkaian ini bertugas memberikan supply pada komponen yang saling berintegrasi satu sama lainnya.
- Software
Software yang digunakan adalah CodeVisionAVR, dalam
(12)
harus dapat ditentukan melalui fungsi masukan (input) dan keluaran (output) program.
I.5 Sistematika Penulisan
Bab 1 : Pendahuluan
Menjelaskan secara singkat tentang jantung yang merupakan organ terpenting dalam tubuh manusia, dan menjelaskan pentingnya pemonitoringan denyut jantung untuk mengetahui kondisi kesehatan seseorang.
Bab 2 : LandasanTeori
Menjelaskan hardware dan software yang digunakan dalam pembuatan alat penghitung denyut jantung.
Bab 3 : Perancangan
Menjelaskan langkah-langkah pembuatan alat penghitung denyut jantung mulai dari perakitan komponen, dan pembuatan program. Bab 4 : Pengujian
Berisi hasil penghitungan denyut jantung menggunakan alat yang telah dibuat yang disajikan dalam bentuk tabel.
Bab 5 : Kesimpulan dan Saran
Menyimpulkan hasil perancangan alat penghitung denyut jantung dan saran yang diperlukan.
(13)
39
Universitas Kristen Maranatha
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
V.1 Kesimpulan
Perancangan Alat Penghitung Denyut Jantung Menggunakan Sensor Cahaya telah berhasil dilaksanakan, alat yang dibuat sudah dapat melakukan perhitungan denyut jantung selama 1 menit. Keakurasian alat yang telah dibuat dari 3 kali percobaan yang telah dilakukan adalah 97,23%, dan kepresisiannya adalah 4,7. Nilai presisi didapat dari rumus koefisien variasi, semakin kecil angka koefisien variasinya, maka alat yang dibuat semakin baik presisinya.
Alat ini mudah untuk digunakan dan komponen-komponen yang digunakan adalah komponen yang beredar banyak di pasaran. Kekurangan alat ini adalah apabila dalam monitoring kehilangan satu denyut maka akan menyebabkan kehilangan enam denyut perhitungan.
V.2 Saran
Sensor ini sangat peka terhadap getaran dan cahaya, sehingga pada waktu monitoring diusahakan tubuh dan anggota tubuh orang yang akan diukur tidak bergerak-gerak karena akan mempengaruhi hasil yang terbaca dan juga blok sensor diusahakan seminimal mungkin terhadap sinar cahaya. Sebelum melakukan perhitungan, sebaiknya pastikan jari dalam kondisi bersih dan kuku tidak menggunakan cat kuku, karena dapat menghalangi sinar infrared.
(14)
Saran untuk pengembangan alat ini yaitu agar ditingkatkan lagi dalam penggunaan bahan baku untuk blok sensor, karena pada penelitian ini hanya menggunakan potongan triplek yang kurang fleksibel, apabila ada jari yang ukurannya jauh lebih kecil atau lebih besar, proses perhitungan tidak dapat dilakukan. Selain itu perancangan kembali rangkaian dengan menggunakan komponen-komponen yan lebih baik agar hasil perhitungan memiliki akurasi dan presisi yang tinggi.
(15)
41
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR PUSTAKA
1. Hall, D.V. 1987. Microprocessor Interfacing and Hardware. Singapore : Mc.Graw Hill Co.
2. Intel Inc. 1996. Hand Book Microcontroller. USA : Intel Inc.
3. Malvino, A. P., Ph.D & Leach, D. P., Ph.D, alih bahasa : Wijaya, I., Ir.. 1987. Prinsip-prinsip dan Penerapan Digital. Edisi Ketiga. Jakarta : Penerbit Erlangga.
4. Mano, M. M.. 1991. Digital Logic and Computer Design. New Delhi, India : Prentice-Hall of India.
5. Tokhrin, Roger L. .1990. Digital Electronic. Singapore : Mc Graw Hill Co.
6. http://1n1nt1.blogspot.com/2011/01/akurasi-dan-presisi.html - diakses
pada 14 Agustus 2011
7. http://a2.sphotos.ak.fbcdn.net - diakses pada 22 Juli 2011 8. http://biologigonz.blogspot.com – diakses pada 6 April 2011
9. http://chinaimportexport.wikispaces.com - diakses pada 22 Juli 2011 10.http://digilib.ittelkom.ac.id - diakses pada 6 April 2011
11.http://id.wikipedia.org - diakses pada 15 Mei 2011 12.http://rocky.digikey.com - diakses pada 15 Mei 2011 13.http://solderslingers.com - diakses pada 22 Juli 2011 14.http://www.basicx.com - diakses pada 22 Juli 2011 15.http://www.infoservicetv.com - diakses pada 15 Mei 2011 16.http://www.solarbotics.com - diakses pada 6 April 2011
(1)
a. Bagaimana cara kerja alat penghitung denyut jantung yang menggunakan sensor cahaya?
b. Apa saja yang diperlukan untuk membuat alat penghitung denyut jantung yang menggunakan sensor cahaya baik dari hardware maupun software-nya?
I.3 Tujuan
Tujuan dari penulisan ini adalah untuk membuat alat penghitung denyut jantung yang menggunakan sensor cahaya. Perangkat yang akan dibuat akan mendeteksi denyut jantung dengan mendeteksi frekuensi aliran darah pada jari tangan secara otomatis, yang diolah secara elektronik dan ditampilkan pada display LCD.
I.4 Pembatasan Masalah
Pembatasan untuk masalah-masalah yang telah diidentifikasi adalah sebagai berikut :
a. Cara kerja alat penghitung denyut jantung menggunakan sensor cahaya ini adalah dengan mendeteksi frekuensi aliran darah pada jari tangan, karena pada jari tangan manusia terdapat pembuluh darah, yang mana frekuensi atau irama aliran darah yang mengalir merupakan representasi dari frekuensi denyut jantung itu sendiri, dengan catatan bahwa jantung tersebut tidak dalam kondisi kritis. Metode ini dinamakan metode Plethysmografi.
b. Yang diperlukan untuk membuat alat penghitung denyut jantung yang menggunakan sensor cahaya adalah :
(2)
- Hardware
Dalam perancangan hardware, sistem dibagi menjadi beberapa bagian penting yaitu :
i. Blok Sensor Heart-Beat
Blok rangkaian ini berfungsi sebagai pendeteksi denyut jantung melalui jari tangan.
ii. Blok Pengontrol Utama menggunakan microcontroller ATMega 16 Rangkaian pengontrol utama berfungsi sebagai penerima data masukan dari sinyal sensor yang berasal dari rangkaian sensor, dan mengolah data-data yang masuk, menentukan operasi pengendalian input output dan kemudian mengirimkan sinyal - sinyal tersebut ke setiap pin - pin keluaran.
iii. Blok LCD Display
Rangkaian ini menggunakan LCD untuk menampilkan hasil perhitungan denyut jantung.
iv. Blok Power Supply.
Rangkaian ini bertugas memberikan supply pada komponen yang saling berintegrasi satu sama lainnya.
(3)
harus dapat ditentukan melalui fungsi masukan (input) dan keluaran (output) program.
I.5 Sistematika Penulisan
Bab 1 : Pendahuluan
Menjelaskan secara singkat tentang jantung yang merupakan organ terpenting dalam tubuh manusia, dan menjelaskan pentingnya pemonitoringan denyut jantung untuk mengetahui kondisi kesehatan seseorang.
Bab 2 : LandasanTeori
Menjelaskan hardware dan software yang digunakan dalam pembuatan alat penghitung denyut jantung.
Bab 3 : Perancangan
Menjelaskan langkah-langkah pembuatan alat penghitung denyut jantung mulai dari perakitan komponen, dan pembuatan program. Bab 4 : Pengujian
Berisi hasil penghitungan denyut jantung menggunakan alat yang telah dibuat yang disajikan dalam bentuk tabel.
Bab 5 : Kesimpulan dan Saran
Menyimpulkan hasil perancangan alat penghitung denyut jantung dan saran yang diperlukan.
(4)
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
V.1 Kesimpulan
Perancangan Alat Penghitung Denyut Jantung Menggunakan Sensor Cahaya telah berhasil dilaksanakan, alat yang dibuat sudah dapat melakukan perhitungan denyut jantung selama 1 menit. Keakurasian alat yang telah dibuat dari 3 kali percobaan yang telah dilakukan adalah 97,23%, dan kepresisiannya adalah 4,7. Nilai presisi didapat dari rumus koefisien variasi, semakin kecil angka koefisien variasinya, maka alat yang dibuat semakin baik presisinya.
Alat ini mudah untuk digunakan dan komponen-komponen yang digunakan adalah komponen yang beredar banyak di pasaran. Kekurangan alat ini adalah apabila dalam monitoring kehilangan satu denyut maka akan menyebabkan kehilangan enam denyut perhitungan.
V.2 Saran
Sensor ini sangat peka terhadap getaran dan cahaya, sehingga pada waktu monitoring diusahakan tubuh dan anggota tubuh orang yang akan diukur tidak bergerak-gerak karena akan mempengaruhi hasil yang terbaca dan juga blok
(5)
Saran untuk pengembangan alat ini yaitu agar ditingkatkan lagi dalam penggunaan bahan baku untuk blok sensor, karena pada penelitian ini hanya menggunakan potongan triplek yang kurang fleksibel, apabila ada jari yang ukurannya jauh lebih kecil atau lebih besar, proses perhitungan tidak dapat dilakukan. Selain itu perancangan kembali rangkaian dengan menggunakan komponen-komponen yan lebih baik agar hasil perhitungan memiliki akurasi dan presisi yang tinggi.
(6)
DAFTAR PUSTAKA
1. Hall, D.V. 1987. Microprocessor Interfacing and Hardware. Singapore : Mc.Graw Hill Co.
2. Intel Inc. 1996. Hand Book Microcontroller. USA : Intel Inc.
3. Malvino, A. P., Ph.D & Leach, D. P., Ph.D, alih bahasa : Wijaya, I., Ir.. 1987. Prinsip-prinsip dan Penerapan Digital. Edisi Ketiga. Jakarta : Penerbit Erlangga.
4. Mano, M. M.. 1991. Digital Logic and Computer Design. New Delhi, India : Prentice-Hall of India.
5. Tokhrin, Roger L. .1990. Digital Electronic. Singapore : Mc Graw Hill Co.
6. http://1n1nt1.blogspot.com/2011/01/akurasi-dan-presisi.html - diakses pada 14 Agustus 2011
7. http://a2.sphotos.ak.fbcdn.net - diakses pada 22 Juli 2011 8. http://biologigonz.blogspot.com – diakses pada 6 April 2011
9. http://chinaimportexport.wikispaces.com - diakses pada 22 Juli 2011 10.http://digilib.ittelkom.ac.id - diakses pada 6 April 2011
11.http://id.wikipedia.org - diakses pada 15 Mei 2011 12.http://rocky.digikey.com - diakses pada 15 Mei 2011 13.http://solderslingers.com - diakses pada 22 Juli 2011