TUGAS AKHIR - Pengukur tekanan darah (tensimeter) digital berbasis mikro atmega 8535 - USD Repository

TUGAS AKHIR

  

PENGUKUR TEKANAN DARAH (TENSIMETER)

DIGITAL BERBASIS MIKRO ATMEGA8535

  Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

  Program Studi Teknik Elekro Oleh :

  

YANUARIUS BENNY SUGIYARTO

NIM : O35114O35

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  

2010

  

FINAL PROJECT

DIGITAL BLOOD PRESSURE METER

(DIGITAL TENSIMETER)

BASED ON MIKRO ATMEGA8535

  Presented as Partial Fulfillment of the Requirements To Obtain the Sarjana Teknik Degree

  In Electrical Enginering Study Program By :

  

YANUARIUS BENNY SUGIYARTO

NIM : O35114O35

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

  MOTTO :

  “HIDUP TIDAK AKAN BERJALAN SEPERTI APA

YANG KAMU HARAPKAN TANPA ADANYA DOA

DAN PERJUANGAN” “RAME ING GAWE SEPI ING PAMRIH”

  Skripsi ini kupersembahkan untuk .......  Yesus Kristus Juru Selamatku yang dengan setia membimbingku  Bunda Maria yang selalu mendampingi dan memberiku ketabahan  Bapak dan Ibu yang kuhormati dan kusayangi  Seluruh keluarga besarku yang selalu memberikan dukungan  Almamaterku teknik Elektro Universitas Sanata Dharma

  

INTISARI

  Seseorang yang ingin mengukur tekanan darah untuk mengetahui kesehatannya harus pergi ke klinik kesehatan ataupun pakar kesehatan. Tensimeter yang digunakan belum menyertakan teknologi didalamnya, sehingga dari keakurasian pengukuran masih terdapat kesalahan dan hanya pakar kesehatan saja yang dapat melakukan pengukuran. Maka diperlukan suatu tensimeter yang dapat dimonitor siapa saja, dan dapat digunakan sehari-hari untuk meminimalisir terjadinya gangguan kesehatan.

  Penelitian ini akan meneliti pengukur tekanan darah atau tensimeter digital berbasis mikrokontroler ATMega8535, dan menggunakan sensor tekanan udara (BPS-

  

Pressure Sensor ) sebagai pendeteksi tekanan darah (pengganti stetoskop). Digunakannya

  ATMega8535 karena mikrokontroler ini mudah didapat dan juga sangat murah dari segi biaya yang dikeluarkann. ADC yang digunakan untuk mengubah tegangan analog ke data digital sudah berada di dalam mikrokontroler. Besarnya tekanan, baik sistolik maupun diastolik akan ditampilkan oleh penampil LCD 2x16.

  Di dalam penelitian ini penampil pengukuran tekanan darah pada LCD 2x16 sudah bekerja dan locking sensor mampu menampilkan data-data yang diinginkan dengan benar. Kesalahan yang terjadi dalam penelitian terletak pada pendeteksian dari lonjakan sistolik maupun diastolik, dikarenakan rangkaian oscillation signal amplifier tidak bekerja. Untuk penelitian lebih lanjut disarankan agar dalam mendeteksi lonjakan tekanan sistolik maupun

  diastolik

  tanpa menggunakan rangkaian oscillation signal amplifier, cukup dengan rangkaian penguat sudah dapat terdeteksi lonjakan tekanan sistolik maupun diastolik.

  Kata kunci : Tesimeter Digital, Tekanan Darah, ATMega8535, Sensor Tekanan Udara .

  

ABSTRACT

  Anybody/someone who want to measure their blood pressure in order to know their health must go to a klinik or a health experts. Tensimeter that used is not includes technology inside it yet, so the measurement accuracy is not good enough and only the health experts can do the measurement. That is why we need a tensimeter that can be monitored by anybody anytime in order to minimize the health problems.

  This research is researching blood pressure gauge or digital tensimeter based on atmega8535 microcontroller that use air pressure sensor as the blood pressure detector. Atmega 8535 microcontroller is used because it is easy to find and cheap. ADC that is used to change the analog voltage to digital data is already inside the microcontroller. The magnitude of pressure, both distolik and sitolik will be displayed by LCD 2x16.

  In this research, the display of blood pressure measurement on the LCD 2x16 is already working and the locking sensor is capable of displays the expected data. The error in this research is in the detection of both sistolik and distolik bump that caused by the broken oscillation signal amplifier circuit. For the future research, it is recommended that in the detection of both distolik and sistolik bump, do not use the oscillation signal amplifier circuit because the bump has already been able to detect with only the amplifier circuit.

  Keyword : Digital Tensimeter, Blood Pressure, ATMega8535, BPS-Pressure Sensor .

KATA PENGANTAR

  Syukur dan terima kasih kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala rahmat dan karunia-Nya sehingga tugas akhir ini dengan judul “Pengukur Tekanan Darah (Tensimeter) Digital Berbasis Mikro ATMega8535” ini dapat terselesaikan.

  Selama menulis tugas akhir ini, penulis menyadari bahwa begitu banyak pihak yang telah memberikan bantuan dan dorongan dengan caranya masing-masing, sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan. Oleh karena itu penulis ingin mengucapkan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :

  1. Allah Bapa di Surga sumber kekuatanku.

  2. Kedua orang tua penulis Eustachius Sugiyarto, S.E dan Chatarina Rajilah yang telah memberikan cinta, kasih sayang, dukungan, doa, kesabaran, dan segala hal yang tidak ternilai.

  3. Adik tersayang penulis Yoanna Rissa, Febri Rentanubun, Edo Rentanubun, Elsa dan Carel, yang telah dengan setia selalu memberi support kepada penulis

  4. Ibu Bernadeta Wuri Harini, S.T.,M.T., selaku dosen pembimbing yang dengan penuh kesabaran membimbing, memberi saran, dan kritik yang membantu penulis dalam menyelesaikan tulisan ini.

  5. Bapak Martanto, S.T., M.T., selaku dosen penguji saat kolokium yang telah banyak memberi saran, ide dan juga revisi untuk tugas akhir penulis.

  6. Ibu Ir. Th. Prima Ari Setiayani, M.T., dan ibu Wiwien Widyastuti, S.T., M.T., selaku dosen penguji saat pendadaran yang telah memberi revisi untuk tugas akhir penulis.

  7. Seluruh dosen teknik elektro dan laboran yang memberikan ilmu dan pengetahuan kepada penulis selama perkuliahan.

  8. Bruder Frans D. Atmadja, S.Pd.,M.Pd., atas doa dan dukungan moral selama penyelesaian tugas akhir ini.

  9. Felix Bareng Basio selaku Kabag Listrik dan Instrumentasi Medis RS Elisabeth Semarang, atas bantuannya didalam mencarikan perangkat keras pengukur tekanan darah.

  

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ..................................................................................................... i HALAMAN PERSETUJUAN

  1.4. Metodologi Penelitian .......................................................................... 4

  2.4. Stetoskop ............................................................................................. 12

  2.3.4 Tekanan Darah Normal ........................................................... 12

  2.3.3 Tekanan Darah Rendah (Hipotensi) ......................................... 11

  2.3.2 Tekanan Darah Tinggi (Hipertensi) ......................................... 11

  2.3.1 Dasar Pengukuran Tekanan Darah .......................................... 10

  2.3. Tekanan Darah ..................................................................................... 9

  2.2. Jantung ................................................................................................. 8

  2.1. Dasar Penelitian ................................................................................... 6

  .......................................... 6

  BAB II. TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI

  1.5. Sistematika Penulisan ........................................................................... 4

  1.3. Batasan Masalah ................................................................................. 3

  ..................................................................................... iii

  1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian ............................................................ 3

  1.1. Latar Belakang Masalah ....................................................................... 1

  BAB I . PENDAHULUAN ........................................................................................ 1

  

DAFTAR TABEL ......................................................................................................... xvii

  .................................................................................................... xv

  

ABSTRACT .................................................................................................................. ix

KATA PENGANTAR .................................................................................................. x

DAFTAR ISI ................................................................................................................. xii

DAFTAR GAMBAR

  ...................................................................................................................... viii

  INTISARI

  

ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS .................................................... vii

  LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA

  ............................................ vi

  

HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................................... iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ....................................................................... v HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

  2.5. Sensor Tekanan Udara (BPS-Pressure Sensor) .................................... 13

  2.6. Regulator Tegangan ............................................................................. 15

  2.6.1 Regulasi Tegangan dengan Regulasi IC .................................. 16

  2.7. Mikrokontroler AVR ATMega8535 .................................................... 17

  2.7.1 Port I/O (Input/Output) ............................................................ 19

  2.7.2 ADC (Analog Digital Converter) ............................................ 19

  2.8. Penguat Operasi (OP-Amp) ................................................................. 21

  2.9. Intrumentation Amplifier ..................................................................... 22

  2.10. Differential Amplifier (Penguat Beda) ................................................ 23

  2.11. Oscilattion Signal Amplifier ................................................................ 24

  2.12. Rangkaian Penguat .............................................................................. 25

  2.13. Rangakaian Pembagi Tegangan ........................................................... 25

  2.14. LED (Light Emitting Diode) ................................................................ 27

  2.15. LCD (Liquid Crystal Dysplay) ............................................................ 28

  BAB III. RANCANGAN PENELITIAN

  ..................................................................... 30

  3.1. Diagram Blok Perancangan ................................................................. 31

  3.2. Perancangan Perangkat Keras ............................................................. 33

  2.3.1 Rangkaian Regulator Tegangan ............................................... 34

  2.3.2 Rangkaian Sensor (BPS-Pressure sensor) ................................ 34

  2.3.3 Instumentstion Amplifier ......................................................... 35

  2.3.4 Oscilattion Signal Amplifier..................................................... 37

  2.3.5 Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8535 ............................... 38

  2.3.5.1 Rangkaian Osilator ..................................................... 38

  2.4.5.1 Rangkaian Reset ......................................................... 38

  2.3.6 Rangkaian Penampil ................................................................ 39

  2.3.7 LED (Light Emitting Diode) .................................................... 41

  2.3.8 Buzzer ...................................................................................... 41

  2.3.9 Rangkaian Lengkap ................................................................. 42

  3.3. Perancangan Perangkat Lunak ............................................................. 43

  3.3.1 Program Utama ........................................................................ 43

  3.3.2 Routine Baca Nilai Tekanan .................................................... 44

  3.4. Penggunaan Pin pada Mikrokontroler ................................................. 47

  

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................................... 49

  4.2. Pengamatan Tensimeter Digital berbasis Mikro ATMega8535 .......... 50

  4.3.6 Sub Routine Baca ADC dan Nilai Skala Pengali ADC ........... 68

  4.2. Saran .................................................................................................... 80

  4.1. Kesimpulan .......................................................................................... 80

  

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ...................................................................... 80

  4.3.8 Analisa Perangkat Lunak ......................................................... 78

  4.3.7.8. Indicator Buzzer ......................................................... 78

  4.3.7.7. Indikator LED ............................................................. 77

  4.3.7.6. Tampilan Sistolik dan Diastolik ................................. 76

  4.3.7.5. Baca Lonjakan Tekanan ............................................. 75

  4.3.7.4. Tampilan Nilai Tekanan pada LCD ............................ 74

  4.3.7.3. Baca Nilai Tekanan .................................................... 74

  4.3.7.2. Tampilan Awal ........................................................... 73

  4.3.7.1. Inisialisasi ................................................................... 72

  4.3.7 Perangkat Lunak ...................................................................... 71

  4.3.5 Sistolik dan Diastolik ............................................................... 67

  4.2.1 Pengujian Rangkaian Tegulator Tegangan .............................. 50

  4.3.4 Osilation Signal Amplifier ....................................................... 66

  4.3.3 Instrumentation Amplifier ....................................................... 64

  3 Volt dan Rangkaian Sensor .................................................. 61

  4.3.2 Rangkaian Penurun Tegangan

  4.3.1 Rangkaian Regulator 5 Volt .................................................... 60

  4.3. Analisa ................................................................................................ 60

  4.2.8 Pengujian Tampilan Tekanan Darah pada LCD ...................... 58

  4.2.7 Pengujian Sinyal Sistolik dan Diastolik .................................. 56

  4.2.6 Pengujian LCD ........................................................................ 55

  4.2.5 Pengujian Mikrokontroler ATMega 8535 ................................ 54

  4.2.4 Pengujian Rangkaian Instrumentation Amplifier .................... 52

  4.2.3 Pengujian Rangkaian Sensor ................................................... 51

  4.2.2 Pengujian Rangkaian Penurun Tegangan 3 Volt ..................... 51

  

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................... 82

LAMPIRAN

  

DAFTAR GAMBAR

  [10]. ........................................................ 24

  Perancangan Rangkaian Osilator ATMega8535 .................................... 38

Gambar 3.6. Perancangan Rangkaian Signal Oscillation [3] ...................................... 37 Gambar 3.7.Gambar 3.5. Perancangan Rangkaian Instrumentation Amplifier [3] ......................... 35

  Perancangan Rangkaian Sensor .............................................................. 34

Gambar 3.3. Rangkaian Regulator Tegangan dengan IC 7805 ................................... 33 Gambar 3.4.Gambar 3.2. Diagram Blok Perancangan Tensimeter Digital ..................................... 31

  Perancangan struktur mekanis “Tensimeter Digital” ............................. 30

Gambar 2.21. Bagian LCD 2 x 16 karakter [16] ........................................................... 28 Gambar 3.1.Gambar 2.20. Bentuk LCD 2 x 16 karakter ................................................................... 28Gambar 2.19. Rangkaian LED [2] ................................................................................. 27

  Rangkaian Pembagi Tegangan ............................................................... 26

Gambar 2.17. Rangkaian Penguat Non-inverting .......................................................... 25 Gambar 2.18.Gambar 2.16. Oscillation Signal Amplifier [14] ........................................................... 24Gambar 2.15. Differential Amplifier Circuit

  Halaman

Gambar 2.14. Instrumentation Amplifier Circuit [7]. .................................................... 23Gambar 2.13. Simbol Penguat Operasional (Op-Amp) ................................................. 22

  Format Data ADC dengan ADLAR=1 .................................................... 21

Gambar 2.11. Format Data ADC dengan ADLAR=0 .................................................... 21 Gambar 2.12.Gambar 2.10. Register ADMUX ................................................................................... 20Gambar 2.9. Konfigurasi pin ATMega8535 [18]......................................................... 18

  Rangkaian regulasi tegangan dengan IC 78xx [6]. ................................ 17

Gambar 2.7. Prinsip Regulasi Tegangan .................................................................... 16 Gambar 2.8.

  IC sensor tekanan udara (BPS-Pressure 030) [17] ................................. 14

  Chestpiece dari Stetoskop ....................................................................... 13 Gambar 2.6.

Gambar 2.4. Bentuk tensimeter (sphygmomanometer) [12] ....................................... 10 Gambar 2.5.Gambar 2.3. Struktur Esterior Jantung......................................................................... 9

  Pembesaran nilai osilasi dari nilai tekanan [14]...................................... 8

Gambar 2.1. Grafik tekanan saat pemompaan hingga pelepasan udara [14] ............... 7 Gambar 2.2.Gambar 3.8. Perancangan Rangkaian Reset ATMega8535 ......................................... 38

  Halaman

Gambar 4.2. Pengujian regulator tegangan ................................................................. 51Gambar 4.9. Tampilan LCD saat tekanan sebesar 0 mmHg ....................................... 59 Gambar 4.10.Gambar 4.8. Tampilan Alat Ukur saat tekanan sebesar 0 mmHg ............................... 58

  Sinyal yang terbaca pada rangkaian osilasi ............................................ 58

Gambar 4.6. Lonjakan tekanan sistolik dan diastolik .................................................. 57 Gambar 4.7.Gambar 4.5. Proses pembacaan sinyal antara 250 mmHg hingga 0 mmHg ............... 57

  Hasil pengujian LCD .............................................................................. 55

Gambar 4.3. Pengujian mikrokontroler ATMega 8535 ............................................... 55 Gambar 4.4.Gambar 4.1. Mekanik dari tensimeter digital berbasis mikro ATMega8535 .............. 49Gambar 3.9. Perancangan Rangkaian LCD ................................................................. 40

  Tekanan Darah Digital Keseluruhan ...................................................... 43 Gambar 3.16. Perancangan Routine Baca Nilai Tekanan ............................................. 47

Gambar 3.15. Perancangan Diagram Alir Pengukur

  Perancangan Rangkaian Lengkap Pengukur Tekanan Darah ................. 42

Gambar 3.13. Perancangan Rangkaian Buzzer .............................................................. 42 Gambar 3.14.Gambar 3.12. Perancangan Rangkaian LED ................................................................. 41

  Perancangan Penampilan LCD Proses Kedua ........................................ 40

Gambar 3.10. Perancangan Penampilan LCD Proses Pertama ..................................... 40 Gambar 3.11.

  Rangkaian regulator tegangan 5 volt dengan IC 7805 ........................... 60

  

DAFTAR TABEL

Tabel 4.7. (Lanjutan) Pergeseran tegangan keluaran sensor ................................... 64 Tabel 4.8.

  (Lanjutan) Range tegangan output setelah penguatan ............................ 53

Tabel 4.3. Tampilan Tekanan Darah pada Alat Ukur dan Tampilan pada LCD ...... 59Tabel 4.4. Tegangan keluaran regulator tegangan ................................................... 61 Tabel 4.5.

  Error pada rangkaian penurun tegangan 3 volt ....................................... 61

Tabel 4.6. Tegangan keluaran sensor saat perancangan dan pengujian .................. 62Tabel 4.7. Pergeseran tegangan keluaran sensor ..................................................... 63

  Perbandingan Penguatan Antara Perancangan dengan Pengujian .................................................................................... 64

Tabel 4.1. (Lanjutan) Range tegangan keluaran sensor ........................................... 52Tabel 4.8. (Lanjutan) Perbandingan Penguatan Antara Perancangan

  dengan Pengujian .................................................................................... 65

Tabel 4.9. Error pada rangkaian oscillation signal amplifier .................................. 67Tabel 4.10. Nilai ADC

  dc

  dengan gain sebesar 380 kali ............................................. 69 Tabel 4.11. Nilai skala pengali tiap satu kenaikan tekanan ....................................... 70

Tabel 4.2. Range tegangan output setelah penguatan .............................................. 52 Tabel 4.2.

  tegangan keluaran sensor ............................................................. 51

  Halaman

  Koneksi Antara Modul LCD dengan Mikrokontroler ............................ 39

Tabel 2.1. Level Tekanan Darah Dewasa (usia >18 tahun) ..................................... 12 Tabel 2.2.

  Karakteristik Sensor Tekanan Udara (BPS-Pressure Sensor 030) [17]............................................................. 15

Tabel 2.3. Jenis IC dan keluaran tegangan [7] ......................................................... 17 Tabel 2.4.

  Konfigurasi Pengaturan Port I/O pada ATMega8535 ............................ 19

Tabel 2.5. Pemilihan Mode Tegangan Referensi ADC ........................................... 21Tabel 3.1. Range tegangan output setelah penguatan .............................................. 36 Tabel 3.2.Tabel 3.3. Nilai ADCTabel 4.1. Range

  dc

  dengan gain sebesar 380 kali ............................................. 34

Tabel 3.3. (Lanjutan) Nilai ADC

  dc

  dengan gain sebesar 380 kali ........................... 45

Tabel 3.3. Nilai skala pengali tiap satu kenaikan tekanan ....................................... 46Tabel 4.11. (Lanjutan) Nilai skala pengali tiap satu kenaikan tekanan ..................... 71

  1

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah

  Dalam era globalisasi ini perkembangan dalam dunia elekronika begitu pesat, misalnya dalam bidang kesehatan. Saat ini telah banyak alat-alat kesehatan baru yang membuat manusia dapat dengan mudah mengetahui kondisi kesehatan mereka kapanpun dan di manapun, misalnya dengan menggunakan tensimeter untuk mengecek keadaan tekanan darah ataupun thermometer untuk mengukur suhu tubuh.

  Dengan semakin majunya teknologi di era globalisasi sudah selayaknya apabila saat ini telah berkembang alat-alat yang lebih canggih dan lebih praktis dengan biaya yang relatif murah. Sebagai contoh pada peralatan kesehatan, saat ini telah diciptakan sebuah alat pendeteksi tekanan darah yang biasa dikenal dengan nama tensimeter yang sudah menggunakan sistem digital.

  Tetapi karena mahalnya peralatan tersebut, maka hanya rumah sakit, klinik-klinik besar, serta orang-orang dengan taraf hidup tinggi yang sangat peduli dengan kesehatannya yang memiliki peralatan ini. Oleh kerena itu seseorang yang ingin mengetahui kondisi kesehatan khususnya kadar tekanan darah dilakukan dengan pergi ke pakar kesehatan, klinik-klinik kesehatan ataupun rumah sakit.

  Tensimeter yang lazim digunakan di rumah sakit atau klinik-klinik kesehatan masih berupa tensimeter analog dan cara kerjanya masih secara manual, yaitu masih menggunakan jarum / air raksa sebagai pengukur nilai tekanan darah dan stetoskop untuk mengetahui tekanan atau detak pertama (sistolik) dan detak kedua saat mulai melemah / menghilang (diastolik). Biasanya hanya dokter, bidan, perawat, atau pakar kesehatan saja yang dapat mengukur nilai tekanan darah menggunakan tensimeter ini. Pengukuran yang dilakukan juga masih secara manual dan belum menyertakan teknologi elektronik di dalamnya, sehingga dari segi kepresisian tensimeter ini belum sempurna, yaitu masih sering terdapat kesalahan dari pembacaan skala.

  Untuk mengatasi permasalahan tersebut maka diperlukan suatu alat untuk mengecek tekanan darah yang dapat dimonitor, dijalankan dengan mudah oleh setiap pengguna, dan meminimalisir kesalahan yang terjadi dalam penggunaannya tanpa

  2 adalah tipe penggunaan sehari-hari, dimana permasalahan akan terkena hipertensi dapat terjadi kapan saja, dan dimana saja dapat segera diketahui dan segera diatasi.

  Dari permasalahan yang ada tersebut, maka diperlukan suatu solusi baru agar seseorang yang ingin mengetahui tekanan darahnya tidak perlu pergi ke klinik kesehatan atau rumah sakit. Dengan memanfaatkan komponen-komponen yang murah dan mudah ditemukan seperti di pasaran, maka penulis mengambil tugas akhir ”Pengukur Tekanan Darah (Tensimeter) Digital berbasis Mikro ATMega8535”.

  Tensimeter digital yang akan dibuat menggunakan mikrokontroler ATMega8535. Mikrokontroler ATMega 8535 merupakan generasi AVR (Alf and Vegard’s Risc

  

processor ) yang memiliki kapabilitas yang sangat maju, dengan biaya ekonomi yang cukup

  minimal. Digunakannya ATMega8535 dikarenakan mikrokontroler ini mudah didapat dan murah dari segi biaya yang dikeluarkan. Selain itu ATMega8535 memiliki fasilitas yang lengkap yang dapat menunjang penulis dalam pembuatan tensimeter digital berbasis mikro ATMega8535.

  Kontruksi tensimeter digital yang akan dibuat mirip dengan tensimeter pada umumnya, yaitu menggunakan kantong karet terbungkus kain (cuff), pompa udara, dan sumbat udara. Pengukuran tekanan darah dilakukan saat bunyi pertama (sistolik) dan saat bunyi mulai menghilang (diastolik) seiring dengan mulai dikuranginya tekanan udara. Perbedaan dari perangkat yang akan dibuat dengan tensimeter pada umumnya adalah sistem penampil nilai pengukuran, dan digunakannya sensor tekanan udara (BPS-Pressure

  sensor ) sebagai pengganti dari stetoskop.

  Secara garis besar data masukan / input dari nilai tekanan darah yang semula masih dalam bentuk analog dibandingkan dengan skala yang ada diubah menjadi bentuk digital agar dapat diolah oleh mikrokontroler. Data keluaran dari mikrokontroler yang berupa nilai tekanan darah sistolik maupun diastolik ditampilkan melalui LCD (Liquid Crystal

  Display ).

  Dari uraian tersebut, permasalahan yang ada di dalam penelitian ini dapat dirumuskan sebagai berikut:

  1. Bagaimana membuat perangkat keras untuk tensimeter digital?

  2. Bagaimana membuat program agar perangkat keras berjalan dengan baik?

  3. Bagaimana respon sensor pada pendeteksian tekanan darah? 4. Bagaiman menulis atau menampilkan data ke LCD.

  3

  5. Bagaimana mengkonversi sinyal analog ke digital dengan mikrokontroler

  ATmega8535?

  6. Bagaimana mikrokontroler ATMega8535 difungsikan sebagai pengendali dari

  semua rangkaian dari sistem tensimeter digital?

1.2. Tujuan dan Manfaat Penelitian

  Tujuan yang akan dicapai dalam perancangan ini adalah dapat membuat perangkat keras dan perangkat lunak yang berfungsi untuk mengimplementasikan suatu pengukur tekanan darah seseorang berbasis mikrokontroler ATMega 8535 yang mudah, aman dari segi penggunaan serta murah dari segi biaya.

  Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah :

  1. Bagi orang lain (pengguna), dengan alat ini secara tidak langsung seseorang dapat mengetahui kondisi kesehatannya, sehingga apabila kondisi kesehatan menurun dapat segera mengambil tindakan yang diperlukan tanpa harus pergi ke klinik kesehatan ataupun pakar kesehatan yang ada, sehingga menghemat biaya yang dikeluarkan.

2. Sebagai referensi yang mendukung penelitian selanjutnya berkaitan dengan aplikasi sensor dan mikrokontroler.

1.3. Batasan Masalah

  Agar tidak terjadi perluasan dalam pembahasan laporan tugas akhir, maka diperlukan adanya pembatasan masalah. Adapun pembatasan masalah tersebut adalah sebagai berikut : 1. Proses pengujian yang dilakukan hanya pada nilai tekanan darah.

  2. Menggunakan sensor tekanan udara (BPS-Pressure sensor).

  3. Catu daya yang digunakan adalah sebesar 9 volt, agar praktis dalam penggunaannya, sehingga tidak membutuhkan supply dari PLN.

  4. Mikrokontroler yang digunakan menggunakan Mikrokontroler AVR ATmega8535.

  5. Waktu penggunan / lifetime , dari alat yang akan dibuat tergantung dari pengguna. Karena alat ini menggunakan batteri, maka harus diganti saat kinerja alat semakin melemah.

  4

6. Data / hasil pengukuran tekanan darah yang didapat akan ditampilkan melalui LCD.

1.4. Metodologi Penelitian

  Metodologi penelitian yang dilakukan penulis terdiri dari beberapa metodologi, diantaranya adalah :

  1. Mencari informasi dan mempelajari literatur tentang permasalahan yang ada, cara kerja dan sekaligus cara-cara merencanakan dalam membuat peralatan tersebut.

  2. Penelitian karakter dari sensor tekanan udara (BPS-Pressure sensor).

  3. Merancang serta menguji rangkaian sensor tekanan udara (BPS-Pressure sensor ).

  4. Perancangan perangkat keras meliputi rangkaian sensor, rangkaian mikrokontroler, peletakan sensor, dan lain sebagainya.

  5. Perancangan perangkat lunak yang meliputi pembacaan sensor, sistem , dan lain sebagainya.

  6. Pengujian dan pengambilan data percobaan dari kinerja sistem secara keseluruhan, yaitu dengan membandingkan data / hasil pengukuran nilai tekanan darah dari alat yang akan dibuat oleh penulis dengan data / hasil pengukuran nilai tekanan darah yang dilakukan oleh pakar kesehatan yang ada didaerah sekitar penulis.

  7. Menganalisa hasil pengujian dan membuat kesimpulan .

1.5. Sistematika Penulisan

  Sistematika penulisan terdiri dari empat bab, disusun sebagai berikut:

  BAB I. PENDAHULUAN Bab ini membahas tentang latar belakang yang mendasari topik dari penelitian ini, tujuan dan manfaat penelitian, batasan masalah, metodologi penelitian, serta sistematika penulisan.

BAB II. DASAR TEORI Pada bagian dasar teori ini memuat teori – teori yang berhubungan

  5 Selain itu juga memuat dasar teori mengenai aplikasi dasar komponen atau piranti yang akan digunakan. Dasar teori yang dimaksud adalah dasar teori tentang, jantung dan tekanan darah, pengukuran tekanan darah baik itu sistolik maupun diastolik, sensor tekanan udara (BPS-

  Pressure sensor 030) , mikrokontroler AVR ATMega8535, dan semua hal yang terkait didalam penelitian.

  BAB III. RANCANGAN PENELITIAN Pada bab ini akan dibahas tentang proses pembuatan ”Tensimeter Digital Berbasis Mikro ATMega8535” baik dari segi perangkat keras (hardware) maupun perangkat lunak (software), serta bagian-bagian yang terlibat dalam sistem, dan cara mengimplementasikan dari setiap bagian tersebut.

  BAB IV. RENCANA DAN JADWAL KEGIATAN Bab ini berisi jadwal kegiatan perakitan alat hingga pembuatan laporan hasil pengujian alat.

  6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI Pada bab ini akan dibahas tentang teori-teori atau hal-hal yang mendukung dalam

  perancangan serta pembuatan dari alat pendeteksi tekanan darah berbasis mikrokontroler ATMega8535.

2.1. Dasar Penelitian

  Perkembangan teknologi elektronika khususnya digital dan otomatis dibidang kesehatan saat ini sangat pesat, dimana setiap penggunaan alat dengan metode ini memiliki keakuratan yang cukup tinggi jika dibandingkan ketika masih menggunakan alat dengan metode lama yang kebanyakan dalam pengoperasiannya masih manual dan masih belum menyertakan teknologi elektronik didalamnya sehingga masih banyak terdapat kesalahan baik dari alat maupun human eror.

  Dengan semakin pesatnya teknologi elektronik dibidang kesehatan, sudah banyak diciptakan alat-alat kesehatan yang sangat bermanfaat bagi manusia. Namun seperti kita ketahui untuk mendapatkan alat-alat kesehatan dengan kualitas yang baik, harga dari alat- alat tersebut masih terlalu mahal untuk dijangkau oleh konsumen dengan taraf kehidupan yang relatif rendah. Sebagai contoh tensimeter digital, alat ini sudah ada di pasaran tetapi harga yang ditawarkan kepada konsumen relatif tinggi. Permasalahan akan timbul apabila alat tersebut rusak, dan penggantian komponen yang cukup sulit didapat dipasaran karena harga komponen yang ditawarkan relatif mahal.

  Untuk mengatasi berbagai permasalahan diatas, maka diperlukan suatu solusi baru yaitu membuat suatu tensimeter digital dengan memanfaatkan komponen-komponen yang murah serta mudah ditemukan dipasaran tetapi mempunyai kualitas yang baik. Untuk itu penulis mengambil tugas akhir dengan judul “Tensimeter Digital Berbasis Mikrokontroler AVR ATMega8535” dimana komponen-komponen yang diperlukan dalam pembuatan alat ini murah dan mudah didapat.

  Untuk membuat alat pembaca/pengukur tekanan darah (Sphygmomanometer

  digital)

  atau yang biasa dikenal dengan nama tensimeter digital diperlukan sebuah pompa, sumbat udara yang dapat diputar, kantong karet yang dibungkus kain, serta pembaca tekanan. Konsep dasar dari alat ini sama seperti dengan tensimeter analog/manual pada

  7 (cuff) pada lengan atas, kemudian manset dikembangkan dengan cara memompakan udara kedalamnya hingga mencapai batas tekanan yang ditentukan oleh perancang. Kemudian sensor tekanan dengan sendirinya akan mengeksekusi harga tekanan yang terukur pada saat itu juga yang kemudian ditampilkan ke LCD. Kantong karet yang membesar akan menekan pembuluh darah lengan (Brachial Arthery) hingga aliran darah terhenti sementara. Udara kemudian dikeluarkan secara perlahan dengan memutar sumbat udara [14].

  Ada beberapa hal yang harus diperhatikan saat udara dalam kantong karet diturunkan, yaitu nilai tekanan yang terukur, kedua denyut yang dihasilkan jantung akibat tekanan ketika jantung memompa darah (berkontraksi) dan tekanan ketika jantung dalam fase istirahat. Sinyal-sinyal yang terjadi pada saat jantung mengalami kondisi tersebut dideteksi dengan rangkaian Oscillation Signal Amplifier, sehingga dihasilkan pulsa logika satu (high) dan pulsa logika rendah (low) [14 ].

  Pulsa-pulsa inilah yang akan digunakan sebagai input bagi mikrokontroler untuk menentukan tekanan sistolik dan diastolik. Kemudian tekanan sistolik dan diastolik tersebut akan ditampilkan oleh mikrokontroler ke layar tampilan (LCD). Gambar 2.1 menunjukkan grafik tegangan keluaran sensor saat dilakukan pemompaan dan pelepasan tekanan udara, dalam kotak terputus tersebut menunjukkan terjadinya tekanan sistolik maupun diastolik.

Gambar 2.1. Grafik tekanan saat pemompaan hingga pelepasan udara [14]

  Pembesaran dari kotak terputus yang berupa nilai tekanan sistolik maupun nilai diastolik terlihat dalam Gambar 2.2.

  8

Gambar 2.2. Pembesaran nilai osilasi dari nilai tekanan [14]

2.2. Jantung

  Jantung merupakan sebuah organ yang terdiri dari berbagai macam otot. Otot jantung merupakan jaringan dengan bentuk dan susunannya menyerupai jaringan otot serat lintang, namun memiliki cara kerja menyerupai otot polos yaitu bekerja di luar kemauan manusia (dipengaruhi saraf otonom). Jantung berfungsi untuk mengalirkan darah ke seluruh tubuh. Gambar 2.3 merupakan bagian-bagian yang ada pada jantung manusia.

Gambar 2.3. Struktur Esterior Jantung

  Dalam menjalankan fungsinya, jantung dapat mengembang dan menguncup

  9 oleh jantung pada simpul yang terdapat pada atrium dekstra dekat jalur masuknya vena

  

cava yang disebut nodus sino atrial. Rangsangan kemudian akan diteruskan ke dinding

atrium dan juga ke bagian septum kordis oleh nodus atrio ventricular. Dari nodus atrio

ventricular

  ini rangsangan akan melalui annulus fibrosus dan akan terhenti sekitar 0.1 detik. Selanjutnya rangsangan tersebut akan diteruskan ke bagian apeks kordis dan melalui berkas purkinje disebarkan ke seluruh dinding ventrikel sehingga jantung dapat berkontraksi.

  Dalam kerjanya jantung memiliki tiga periode yaitu:

  a. Periode kontraksi/sistolik (periode sistole), yaitu keadaan di mana jantung pada bagian ventrikel menguncup.

  b. Periode dilatasi/diastolik (periode diastole), yaitu keadaan di mana jantung mengembang.

  c. Periode istirahat, yaitu waktu antara periode kontraksi dan dilatasi di mana jantung berhenti sekitar 0.1 detik. Kerja jantung dapat diketahui dengan cara memeriksa perjalanan darah dalam arteri, karena pada dasarnya dinding arteri akan mengembang jika didalamnya terdapat aliran darah. Gelombang darah ini menimbulkan denyutan pada arteri. Kuncup denyutan arteri tersebut disebut denyut nadi atau pulse [1].

2.3. Tekanan Darah

  Tekanan darah adalah tekanan yang diberikan oleh darah terhadap dinding pembuluh darah arteri. Tekanan itu diukur dalam satuan millimeter mercury (mmHg) dan direkam dalam dua angka tekanan, tekanan sistolik (saat jantung berdetak) dan tekanan

  

diastolik (saat jantung relaksasi). Dengan setiap denyut jantung, darah dipompa keluar dari

  jantung ke dalam pembuluh darah, yang membawa darah ke seluruh tubuh. Tekanan darah merupakan ukuran tekanan atau gaya di dalam arteri dengan setiap denyut jantung [8].

  Tekanan darah sistolik (nilai pertama) adalah jumlah tekanan terhadap dinding arteri setiap waktu jantung berkontraksi atau menekan darah keluar dari jantung. Tekanan darah diastolik (nilai kedua) adalah jumlah tekanan di dalam arteri sewaktu jantung beristirahat, dan di antara denyut jantung. Pencatatan tekanan darah pada manusia tidak selalu sama. Sebagai contoh sewaktu sedang berolahraga atau merasa gembira, tekanan darah manusia akan naik. Jika sedang beristirahat, maka tekanan darah pada manusia akan

  10 Usia, obat-obatan, dan perubahan posisi juga dapat mempengaruhi tekanan darah. Tekanan darah yang normal bagi mereka yang tidak meminum obat tekanan darah seharusnya kurang dari 120/80 [9].

2.3.1. Dasar Pengukuran Tekanan Darah Tekanan darah umumnya diukur dengan alat yang disebut sphygmomanometer.

  

Sphygmomanometer terdiri dari sebuah pompa, sebuah pengukur tekanan, dan sebuah

  manset dari karet. Alat ini mengukur tekanan darah dalam unit yang disebut millimeter

  mercury

  /milimeter air raksa (mmHg). Gambar 2.4 merupakan bentuk mekanik dari dua buah tensimeter yang sering digunakan pengukur pada umumnya.

Gambar 2.4. Bentuk tensimeter (sphygmomanometer) [12]

  Cara pengukuran tekanan darah menggunakan tensimeter (Spygmanometer) adalah seperti berikut, manset ditaruh mengelilingi lengan atas, dan dipompa dengan sebuah pompa udara sampai dengan suatu tekanan yang menghalangi aliran darah di arteri utama (brachial artery) yang berjalan melalui lengan. Lengan kemudian di taruh disamping badan pada ketinggian dari jantung, dan tekanan dari manset pada lengan dilepaskan secara berangsur-angsur [10].

  Ketika tekanan didalam manset berkurang, pengukur mendengar dengan stetoskop melalui arteri pada bagian depan dari sikut. Tekanan di mana pengukur pertama kali mendengar denyutan dari arteri adalah tekanan sistolik (nilai yang diatas). Ketika tekanan manset berkurang lebih jauh, tekanan pada mana denyutan akhirnya berhenti adalah

  11 Dari perbandingan nilai tekanan darah antara tekanan darah batas atas (sistolik) dan tekanan darah bawah (diastolik) tersebut, maka dapat diketahui bahwa seseorang mempunyai tekanan darah tinggi (hipertensi), tekanan darah rendah (hipotensi), ataupun tekanan darah normal.

  2.3.2. Tekanan Darah Tinggi (Hipertensi)

  Tekanan darah naik turun sepanjang hari. Tetapi, ketika tekanan darah terus naik dalam masa tertentu, inilah yang disebut dengan tekanan darah tinggi (hipertensi). Tekanan darah tinggi (hipertensi) adalah suatu keadaan dimana tekanan darah lebih tinggi dari batas tekanan normal. Tekanan darah tinggi berada pada 140mmHg atau lebih untuk sistolik, dan 90 atau lebih untuk diastolik [8]

  Tekanan darah tinggi berbahaya karena membuat jantung bekerja terlalu keras, dan tekanan yang kuat dari aliran darah dapat melukai pembuluh darah arteri, dan organ-organ seperti jantung, ginjal, otak, dan mata. Tekanan darah tinggi seringkali tidak menunjukkan tanda atau gejala. Ketika tekanan darah tinggi terjadi, biasanya akan berlangsung seumur hidup. Jika tidak dikontrol, dapat menyebabkan penyakit jantung dan ginjal, stroke, dan kebutaan .

  2.3.3. Tekanan Darah Rendah (Hipotensi)

  Tekanan darah rendah (Hipotensi) adalah suatu keadaan dimana tekanan darah lebih rendah dari 90/60 mmhg atau tekanan darah cukup rendah sehingga menyebabkan gejala-gejala seperti pusing dan pingsan. Sebenarnya tubuh mempunyai mekanisme untuk menstabilkan tekanan darah, kestabilan tekanan darah ini penting, sebab tekanan harus cukup tinggi untuk mengantarkan oksigen dan zat makanan ke seluruh sel di tubuh dan membuang limbah yang dihasilkan [8].

  Penyebab terjadinya hipotensi dapat dikelompokan menjadi tiga yaitu :

  a. Curah jantung berkurang, penyebabnya irama jantung abnormal, kerusakan atau kelainan fungsi otot jantung, penyakit katup jantung, emboli pulmoner.

  b. Volume darah berkurang, penyebabnya perdarahan hebat, diare, keringat berlebihan, berkemih berlebihan.

  c. Meningkatnya kapasitas pembuluh darah, penyebabnya syok septik, pemaparan oleh panas, diare, obat-obat vasodilator (nitrat, penghambat

  12

2.3.4. Tekanan Darah Normal

  Tekanan darah normal adalah tekanan darah yang berkisar kurang dari 120 mmHg untuk systolic dan kurang dari 80 mmHg untuk diastolic (bagi dewasa, usia 18 tahun dan lebih, serta tidak sedang dalam pengobatan tekanan darah tinggi, dan tidak menderita penyakit serius dalam waktu dekat) [8].

  Sebetulnya batas antara tekanan darah normal dan tekanan darah tinggi tidaklah jelas, sehingga klasifikasi hipertensi dibuat berdasarkan tingkat tingginya tekanan darah yang mengakibatkan peningkatan resiko penyakit jantung dan pembuluh darah. Menurut WHO, di dalam guidelines terakhir tahun 1999, batas tekanan darah yang masih dianggap normal adalah kurang dari 130/85 mmHg, sedangkan bila lebih dari 140/90 mmHg dinyatakan sebagai hipertensi dan di antara nilai tersebut dianggap sebagai tekanan darah normal dan tekanan darah tinggi (batasan tersebut diperuntukkan bagi individu dewasa diatas 18 tahun) [8]. Tabel 2.1 merupakan tabel dari level tekanan darah pada orang dewasa [11].

Tabel 2.1. Level Tekanan Darah Dewasa (usia >18 tahun)

  Sistolik Diastolik Kategori

  (mmHg) (mmHg) Normal <120 <80

  Prehipertensi 120 – 139 80 - 89 Hipertensi

  ≥140 ≥90 Hipotensi

  ≤90 ≤60

2.4. Stetoskop