Realisasi Aplikasi Android Pemandu Cardio-Exercise dengan Bantuan Alat Pemantau Detak Jantung dan Tekanan Darah Berbasis Oscillometric Photoplethysmography.
REALISASI APLIKASI ANDROID PEMANDU CARDIOEXERCISE DENGAN BANTUAN ALAT PEMANTAU DETAK
JANTUNG DAN TEKANAN DARAK BERBASIS
OSCILLOMETRIC PHOTOPLETHYSMOGRAPHY
Dhiyaa Putri Kaniawati
1122053
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik
Universitas Kristen Maranatha
Jli Profi Drgi Surya Sumantri 65, Bandung 40164, Indonesia
ABSTRAK
Kondisi jantung dan sistem kardiovaskular merupakan faktor yang sangat
penting bagi kesehatan manusiai Untuk menjaga kondisi jantung terdapat dosis
olahraga (exercise) yang harus dipenuhii Dalam Tugas Akhir ini telah
direalisasikan aplikasi Android pemandu cardio-exercise yang akan
mengkalkulasi dosis cardio-exercise meliputi frekuensi, durasi, serta intensitas
yang didasarkan pada umur dan heart rate masing-masing individui Selain itu
salah satu faktor indikasi penting kesehatan sistem kardiovaskular adalah mean
arterial pressure atau rerata tekanan arterii Sehingga di dalam Tugas Akhir ini
juga telah dirancang dan direalisasikan sistem pemantau detak jantung dan
tekanan darah berbasis oscillometric photoplethysmography.
Pada sistem yang direalisasikan digunakan modul PulseSensor Amped
sebagai sensor photoplethysmography yang dapat mendeteksi perubahan volume
di dalam arteri dan mendeteksi sinyal detak jantungi Untuk pendeteksian rerata
tekanan arteri sistem bekerja berdasarkan metoda oscillometric dengan
menggunakan tekanan satu titik di jari lengan yang diukur oleh sensor tekanan
FSR dan mengandalkan tekanan hidrostatis yang bekerja pada pembuluh darah
selama pengguna menggerakkan lengani Tinggi relatif perangkat terhadap jantung
yang mempengaruhi tekanan hidrostatis diukur dengan dua buah modul sensor
accelerometer+gyrometer GY-521i Untuk pengolahan data dari setiap sensor
digunakan Arduino Pro Mini sebagai mikrokontroleri Data pembacaan sensor
yang telah diolah akan dikirimkan ke ponsel berbasis Android melalui komunikasi
Bluetooth menggunakan modul HC-05i Selanjutnya data akan diolah lebih lanjut
melalui aplikasi Android yang telah direalisasikani
Dari hasil percobaan dan analisis yang dilakukan pada 36 sampel (18 pria
dan 18 wanita) dengan rentang umur 15 hingga 70 tahun diambil kesimpulan
bahwa realisasi sistem berhasil dilakukan dengan persentasi kesalahan
pengukuran heart rate dan MAP kurang dari 11%i
Kata kunci : Aplikasi Android, Cardio-Exercise, Detak Jantung, Tekanan
Darah, Oscillometric, Photoplethysmography.
i
Universitas Kristen Maranatha
REALIZATION OF ANDROID APPLICATION FOR CARDIOEXERCISE GUIDE WITH HELP OF HEART RATE AND
BLOOD PRESSURE MONITORING DEVICE BASED ON
OSCILLOMETRIC PHOTOPLETHYSMOGRAPHY
Dhiyaa Putri Kaniawati
1122053
Electrical Engineering Department, Faculty of Technology
Maranatha Christian University
Prof. Drg. Surya Sumantri Street number 65, Bandung 40164, Indonesia
ABSTRACT
Heart and cardiovascular system condition play a major role in human's
well-being. There exist exercise dosage that must be met to maintain the condition
of the heart. Android application for cardio-exercise guide has been realized in
this Final Project to calculate cardio-exercise dosage in which consist of
frequency, duration, and intensity that based on each individual's age and heart
rate. In addition, mean arterial pressure are one of important indication factors
regarding cardiovascular health. Therefore a heart rate and blood pressure
monitoring device based on oscillometric photoplethysmography has been
designed and realized too in this Final Project.
The realized system used PulseSensor Amped module as
photoplethysmography sensor that able to detect volumetric change inside the
artery and detect heart rate signal. For mean arterial pressure detection the
system works based on oscillometric method that used one-point pressure on
finger measured by pressure sensor FSR, and rely on hydrostatic pressure acting
on blood vessels as user move their hand. The relative height between the device
to heart that affect the hydrostatic pressure is measured by two
accelerometer+gyrometer sensor module GY-521. Arduino Pro Mini is used as
microcontroller for processing data from each sensor. Data from sensor readings
that have been processed will be sent to an Android based phone via Bluetooth
communication that utilizing module HC-05. Then the data will be processed
further through Android application that have been realized.
From the result of experiment and analysis performed on 36 samples (18
men and 18 women) aged 15 to 70 years old it is concluded that the realization of
the system successfully done with percentage of error for heart rate and MAP
measurement are less than 11%.
Keywords: Android Application, Cardio-Exercise, Heart Rate, Blood Pressure,
Oscillometric, Photoplethysmography.
ii
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAKAN
PERNYATAAN ORISINALITAS LAPORAN TUGAS AKKIR
PERNYATAAN PUBLIKASI LAPORAN TUGAS AKKIR
ABSTRAK iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii i
ABSTRACT iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii ii
DAFTAR ISI iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii iii
DAFTAR GAMBAR iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii viii
DAFTAR TABEL iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii xii
BAB I PENDAKULUAN iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii1
Ii1 Latar Belakang iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii1
Ii2 Identifikasi Masalah iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii3
Ii3 Rumusan Masalah iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii3
Ii4 Tujuaniiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii3
Ii5 Pembatasan Masalah iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii4
Ii6 Sistematika Penulisan iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii5
BAB II LANDASAN TEORI iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii7
IIi1 Jantung iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii7
IIi1i1 Detak Jantung (Heart Rate/HR)iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii8
IIi2 Cardiovascular Exercise iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii8
IIi2i1 Intensitas Olahragaiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii9
IIi2i2 Durasi Olahraga iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii9
iii
Universitas Kristen Maranatha
IIi2i3 Frekuensi Olahraga iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii10
IIi2i4 Hubungan Dosis Cardiovascular Exercise dan Detak Jantung iii10
IIi3 Rerata Tekanan Arteri (Mean Arterial Pressure/MAP) .......................11
IIi4 Photoplethysmography .........................................................................12
IIi4i1 Korelasi PPG dan Tekanan Darah Arteri (Arterial Blood
Pressure/ABP) .............................................................................15
IIi4i2 Pengukuran Rerata Tekanan Arteri (Mean Arterial
Pressure/MAP) Berbasis Oscillometric Menggunakan PPGiiiiiii15
IIi5 Aplikasi Android ...................................................................................21
IIi5i1 Software Pengembangan Aplikasi Android iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii22
IIi5i1i1 JDK (Java Development Kit) iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii22
IIi5i1i2 Eclipse iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii22
IIi5i1i3 Android SDK (Software Development Kit) iiiiiiiiiiiiiiiiii22
IIi5i1i4 Android Development Tools (ADT) iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii23
IIi5i2 Bahasa Java dan XML iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii23
IIi6 Modul Arduino Pro Mini ......................................................................27
IIi6i1 Daya iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii28
IIi6i2 Memoriiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii29
IIi6i3 Input dan Output iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii29
IIi6i4 Komunikasi iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii30
IIi6i5 Pemrograman iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii31
IIi6i5i1 Arduino Software iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii31
IIi6i5i2 Library I2Cdevlib iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii31
IIi6i5i3 Library GY-521 Dev Kit iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii32
IIi6i5i4 Library PulseSensor Amped Arduino 1i4 iiiiiiiiiiiiiiiiiiiii32
iv
Universitas Kristen Maranatha
IIi6i6 Reset Otomatis Melalui Software iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii32
IIi7 Force Sensing Resistor (FSR) ...............................................................33
IIi7i1 Karakteristik Tekanan Terhadap Tahanan iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii34
IIi8 Modul Bluetooth HC-05 TTL ...............................................................36
IIi9 Modul PulseSensor Amped ...................................................................39
IIi10 Modul Sensor Accelerometer dan Gyro MPU-6050 ............................40
IIi10i1 Modul GY-521 iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii41
BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii42
IIIi1 Perancangan Sistem iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii42
IIIi2 Realisasi Alat iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii44
IIIi3 Diagram Alir (Flow Chart) Sistem iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii48
IIIi3i1 Diagram Alir (Flow Chart) Sistem Subrutin Pemantauan
Cardio-Exercise iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii49
IIIi3i2 Diagram Alir (Flow Chart) Sistem Subrutin Pengukuran
MAPiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii50
IIIi4 Perancangan Program pada Arduino iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii51
IIi4i1 Diagram Alir (Flow Chart) dari Program pada Arduino iiiiiiiiiiiii51
IIIi5 Perancangan Program Aplikasi pada Ponsel Berbasis Android iiiiiiiiiii57
IIIi5i1 Diagram Alir (Flow Chart) serta Perancangan Tampilan
dari Aplikasi Androidiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii58
BAB IV DATA PENGAMATAN DAN ANALISIS iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii84
IVi1 Pengamatan Sinyal Keluaran Modul PulseSensor Amped iiiiiiiiiiiiiiiiiii84
IVi2 Pengamatan Hasil Pengukuran Sudut Kemiringan (Tilt) Modul
GY-521 Menggunakan Aplikasi BlueTerm iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii85
v
Universitas Kristen Maranatha
IVi2i1 Pengamatan Hasil Pengukuran Sudut Kemiringan (Tilt)
Modul GY-521 pada Lengan Atas iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii85
IVi2i2 Pengamatan Hasil Pengukuran Sudut Kemiringan (Tilt)
Modul GY-521 pada Lengan Bawah iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii88
IVi2i2 Analisis Pengamatan Hasil Pengukuran Sudut Kemiringan
(Tilt) Modul GY-521 iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii90
IVi3 Pengamatan Hasil Pengukuran Tekanan Sensor FSR Menggunakan
Aplikasi Android yang Telah Direalisasikan iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii91
IVi3i1 Analisis Pengamatan Hasil Pengukuran Tekanan
Sensor FSR iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii93
IVi4 Data Hasil Pengujian dari Sistem yang Telah Direalisasikan iiiiiiiiiiiiii94
IVi4i1 Data dan Analisis Hasil Pengujian Terhadap Kelompok
Sampel Laki-Laki iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii97
IVi4i2 Data dan Analisis Hasil Pengujian Terhadap Kelompok
Sampel Perempuan iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii98
IVi4i3 Analisis Kesalahan pada Data Hasil Pengujian dari Sistem
yang Telah Direalisasikan iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii98
BAB V PENUTUP iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii100
Vi1 Simpulan iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii100
Vi2 Saran iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii100
DAFTAR PUSTAKA iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii101
LAMPIRAN I
BAGAN SKEMATIK SISTEM
LAMPIRAN II
PROGRAM UTAMA PADA ARDUINO PRO MINI
LAMPIRAN III
SUBPROGRAM GYRO.K PADA ARDUINO PRO MINI
vi
Universitas Kristen Maranatha
LAMPIRAN IV
SUBPROGRAM KEARTSENSOR.K PADA ARDUINO
PRO MINI
LAMPIRAN V
PROGRAM UTAMA PADA APLIKASI ANDROID
LAMPIRAN VI
KODE PROGRAM UNTUK LAYOUT PADA APLIKASI
ANDROID
LAMPIRAN VII
BAGAN SKEMATIK ARDUINO PRO MINI
LAMPIRAN VIII PANDUAN MODUL KC-05
LAMPIRAN IX
BAGAN SKEMATIK MODUL PULSESENSOR AMPED
LAMPIRAN X
DATA SHEET MPU-6050 PADA MODUL GY-521
LAMPIRAN XI
BAGAN SKEMATIK MODUL GY-521
LAMPIRAN XII
DATA SHEET SENSOR FSR
vii
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2i1 (a)
Contoh sinyal PPG asli iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii13
Gambar 2i1 (b) Turunan pertama sinyal PPG iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii13
Gambar 2i2
Posisi LED dan Photodetector (Photodiode) pada tipe
transmission iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii14
Gambar 2i3
Posisi LED dan Photodetector (Photodiode) pada tipe
reflectance iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii14
Gambar 2i4
Grafik amplituda sinyal PPG terhadap tekanan transmural iiiiiii17
Gambar 2i5
Tekanan hidrostatis yang diakibatkan offset (h) iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii18
Gambar 2i6
Penjelasan mengenai besar
dan
Gambar 2i7
dan
serta panjang
, ,
iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii20
Tampak depan (kiri) dan belakang (kanan) dari modul
Arduino Pro Mini iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii27
Gambar 2i8
Tampak depan (gambar bawah) dan belakang (gambar atas)
dari sensor FSR iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii34
Gambar 2i9
Kurva respon resistansi FSR terhadap tekanan dalam gram iiiii34
Gambar 2i10
Kurva respon konduktansi FSR terhadap tekanan bernilai
rendah iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii35
Gambar 2i11
Modul HC-05 beserta posisi beberapa pin-nya iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii36
Gambar 2i12
Modul PulseSensor Amped iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii39
Gambar 2i13
Modul Accelerometer+Gyrometer GY-521 beserta pin-nya iiiii41
Gambar 3i1
Diagram blok sistem iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii42
Gambar 3i2
Skema sistem iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii44
Gambar 3i3
Rangkaian pembagi tegangan FSR iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii45
Gambar 3i4
Regulator tegangan 3,3V iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii46
viii
Universitas Kristen Maranatha
Gambar 3i5
Regulator tegangan 5V (IC7805)iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii47
Gambar 3i6
Rangkaian dalam sistem iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii47
Gambar 3i7
Gambar keseluruhan sistem yang direalisasikan iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii48
Gambar 3i8
Diagram alir sistem subrutin pemantauan cardio-exercise iiiiiii49
Gambar 3i9
Diagram alir sistem subrutin pengukuran MAP iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii50
Gambar 3i10
Bagian pertama diagram alir program Arduino iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii52
Gambar 3i11
Bagian terakhir diagram alir program Arduino iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii54
Gambar 3i12
Bagian pertama diagram alir aplikasi Android secara garis
besar iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii58
Gambar 3i13 (a) Layout pada saat Bluetooth telah aktif iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii59
Gambar 3i13 (b) Layout pada saat Bluetooth belum aktif iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii59
Gambar 3i14
Layout untuk memilih perangkat Bluetooth iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii61
Gambar 3i15
Bagian terakhir diagram alir aplikasi Android secara garis
besar iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii62
Gambar 3i16
Layout menu utama setelah pairing dengan HC-05 iiiiiiiiiiiiiiiiii63
Gambar 3i17 (a) Layout pada saat user menekan tombol menu iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii66
Gambar 3i17 (b) Layout penjelasan singkat aplikasi Android iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii66
Gambar 3i18
Bagian pertama diagram alir aplikasi Android subrutin
Cardio exercise iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii67
Gambar 3i19 (a) Layout cardio-exercise iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii68
Gambar 3i19 (b) Tampilan layout pada saat user memasukkan umur iiiiiiiiiiiiiiiiii68
Gambar 3i20
Bagian kedua diagram alir aplikasi Android subrutin
Cardio exercise iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii69
Gambar 3i21
Bagian ketiga diagram alir aplikasi Android subrutin
Cardio-exerciseiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii70
ix
Universitas Kristen Maranatha
Gambar 3i22
Bagian terakhir diagram alir aplikasi Android subrutin
Cardio exercise iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii71
Gambar 3i23
Bagian pertama diagram alir aplikasi Android subrutin
Pengukuran MAPiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii72
Gambar 3i24
Tampilan layout tekanan FSR iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii74
Gambar 3i25
Instruksi pertama untuk user pada saat pengukuran MAP iiiiiiii75
Gambar 3i26 (a) Layout untuk memasukkan panjang l1 dan l2 iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii77
Gambar 3i26 (b) Tampilan layout pada saat user memasukkan panjang l1 iiiiiiiiii77
Gambar 3i27
Bagian terakhir diagram alir aplikasi Android subrutin
Pengukuran MAPiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii78
Gambar 3i28
Instruksi kedua untuk user pada saat pengukuran MAP iiiiiiiiiii79
Gambar 3i29
Layout untuk menampilkan hasil akhir pengukuran MAP iiiiiiii80
Gambar 3i30
Contoh data array parsial yang diamati melalui aplikasi
BlueTerm iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii82
Gambar 4i1
Hasil pengamatan sinyal keluaran modul PulseSensor
Amped ........................................................................................84
Gambar 4i2
Hasil pengukuran sudut kemiringan gyro_1 pada posisi
mula-mula iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii85
Gambar 4i3
Hasil pengukuran sudut kemiringan gyro_1 setelah diputar
90o ke kanan satu kali iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii86
Gambar 4i4
Hasil pengukuran sudut kemiringan gyro_1setelah diputar
90o ke kanan dua kali iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii87
Gambar 4i5
Hasil pengukuran sudut kemiringan gyro_1 setelah diputar
90o ke kanan tiga kali iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii87
Gambar 4i6
Hasil pengukuran sudut kemiringan gyro_2 pada posisi
mula-mula iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii88
x
Universitas Kristen Maranatha
Gambar 4i7
Hasil pengukuran sudut kemiringan gyro_2 setelah diputar
90o ke kanan satu kali iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii89
Gambar 4i8
Hasil pengukuran sudut kemiringan gyro_2 setelah diputar
90o ke kanan dua kali iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii89
Gambar 4i9
Hasil pengukuran sudut kemiringan gyro_2 setelah diputar
90o ke kanan tiga kali iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii90
Gambar 4i10
FSR yang akan diuji dan anak timbangan bernilai 2 gram iiiiiiii91
Gambar 4i11
Hasil pengujian pengukuran FSR dengan beban 2 gram iiiiiiiiiii92
Gambar 4i12
FSR yang akan diuji dan anak timbangan bernilai 1 dan
2 gram iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii92
Gambar 4i13
Hasil pengujian pengukuran FSR dengan beban 1 dan
2 gram iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii93
Gambar 4i14
Foto alat acuan merk Sammora model SM-168 iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii95
xi
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR TABEL
Tabel 2i1
Dosis cardiovascular exercise iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii10
Tabel 2i2
Fungsi dasar dalam pemrograman aplikasi Android iiiiiiiiiiiiiiiii23
Tabel 2i3
Komponen yang digunakan dalam layout aplikasi Androidiiiiii24
Tabel 2i4
Spesifikasi dari modul Arduino Pro Mini iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii28
Tabel 2i5
Deskripsi pin dari modul HC-05iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii37
Tabel 3i1
Pin yang digunakan pada Arduino Pro Mini iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii46
Tabel 4i1
Data hasil pengujian kelompok sampel laki-laki iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii96
Tabel 4i2
Data hasil pengujian kelompok sampel perempuan iiiiiiiiiiiiiiiiii97
xii
Universitas Kristen Maranatha
BABBIB
PENDAHULUANB
Pada
bab
ini
akan
dibahas
mengenai
permasalahan
yang
melatarbelakangi penulisan Tugas Akhir ini. Selain itu akan dibahas identifikasi
masalah, perumusan masalah, tujuan, pembatasan masalah, dan sistematika
penulisan dari Tugas Akhir ini.
I.1
LatarBBelakangBB
Kondisi jantung dan sistem kardiopaskular merupakan faktor yang
sangat penting bagi kesehatan manusia, namun masih banyak orang yang kurang
begitu perduli atau bahkan tidak mengetahui bagaimana cara menjaga kesehatan
jantung yang baik dan efisien. Banyak yang masih berpendapat bahwa olahraga
biasa seperti berjalan kaki di pagi hari sudah memenuhi kebutuhan untuk menjaga
kondisi jantung. Namun perlu diketahui bahwa olahraga pun memiliki dosis
seperti frekuensi, durasi, serta intensitas yang harus dipenuhi agar olahraga atau
latihan (exercise) menjadi lebih aman dan efektif.
Cardiovascular exercise atau latihan sistem peredaran darah adalah
tipe latihan yang berfokus untuk memacu jantung serta paru-paru untuk bekerja
lebih dibanding organ lainnya. Salah satu faktor indikasi penting di dalam latihan
kardiopaskular
(cardio-exercise)
adalah
detak
jantung
yang
dapat
mengindikasikan apakah intensitas yang dibutuhkan seseorang di dalam cardioexercise sudah atau belum terpenuhi. Selain detak jantung digunakan pula umur
pelaku cardio-exercise sebagai penentu jumlah frekuensi dan lama durasi dari
latihan. Umur pengguna juga digunakan untuk menghitung batas bawah dan batas
atas dari indikator latihan.
Selain itu salah satu faktor yang menjadi indikasi penting kesehatan
sistem kardiopaskular adalah mean arterial pressure (MAP) atau rerata tekanan
arteri. Jika MAP berada di bawah nilai ambang batas normal dalam waktu yang
1
Universitas Kristen Maranatha
Bab I Pendahuluan
2
cukup lama maka organ pital akan kekurangan suplai darah yang mengandung
oksigen dan mengalami kondisi yang disebut ischemia.
Maka dari itu diperlukan perangkat yang dapat mengukur rerata
tekanan darah arteri agar pengguna dapat mengetahui apakah rerata tekanan
arterinya ada di dalam ambang batas normal atau tidak. Hingga saat ini perangkat
yang robust (kokoh) dan reliable (dapat diandalkan) sebagai pengukur tekanan
darah adalah sfigmomanometer atau bahasa umumnya alat tensi darah.
Kelemahan dari alat ini adalah sifatnya yang kurang wearable (dapat dengan
nyaman digunakan) akibat adanya cuff atau manset yang biasanya dilingkarkan
pada lengan bagian atas sebagai pemberi tekanan eksternal yang mengurangi
faktor kenyamanan pengguna bila ingin digunakan untuk pemantauan
(monitoring) harian. Selain itu walaupun sfigmomanometer manual memiliki
tingkat akurasi yang tinggi namun penggunaannya masih bergantung pada ahli
medis, dan penggunaan tanpa pengetahuan dan keahlian yang cukup dapat
meningkatkan kemungkinan kesalahan yang diakibatkan faktor manusia (human
error).
Dari penjelasan di atas diinginkan desain suatu perangkat yang
mampu mengukur rerata tekanan darah arteri (mean arterial pressure/MAP)
berdasarkan pada pengukuran berbasis oscillometric yang biasa diterapkan pada
sfigmomanometer digital di pasaran. Pengukuran berbasis oscillometric sendiri
adalah pengukuran yang berdasarkan pada getaran/osilasi dari amplituda sinyal
yang merepresentasikan polume darah saat manset yang digunakan untuk
pengukuran tekanan darah memberikan tekanan eksternal yang sama dengan
rerata tekanan internal (mean internal pressure) pada arteri.
Agar perangkat dapat lebih nyaman digunakan maka sebagai
pengganti manset yang digunakan untuk memberikan tekanan eksternal digunakan
sistem tekanan satu titik yang dipasang di jari lengan, dan pendeteksian tekanan
darah menggunakan sensor yang dapat mendeteksi perubahan polume di dalam
arteri, salah satunya plethysmography. Plethysmography merupakan suatu teknik
untuk mendeteksi/mengukur perubahan polume di dalam suatu organ, biasanya
merupakan hasil fluktuasi darah atau udara yang terkandung di dalamnya. Salah
satu
metode
plethysmography
yang
umum
digunakan
adalah
Universitas Kristen Maranatha
Bab I Pendahuluan
Photoplethysmography
3
(PPG).
PPG
merupakan
salah
satu
metode
plethysmography yang berbasis pengukuran intensitas cahaya yang dipancarkan
oleh sumber cahaya. Pada metode PPG umumnya digunakan Light-Emitting
Diode (LED) sebagai sumber cahaya dan Photodetector (PD) sebagai sensor yang
mengukur perubahan intensitas cahaya. Selain mengukur perubahan polume di
dalam suatu organ PPG juga dapat digunakan untuk mengukur frekuensi detak
jantung per menit (beat per minute/BPM) karena sinyal yang diterima sensor (PD)
akan seirama dengan sinyal detak jantung.
I.2
IdentifikasiBMasalahB
Berdasarkan pada latar belakang yang telah dijelaskan sebelumnya
maka di dalam Tugas Akhir ini akan direalisasikan suatu aplikasi berbasis
Android yang akan melakukan perhitungan dosis cardio-exercise berdasarkan
detak jantung dan umur pengguna. Aplikasi akan menghasilkan output berupa
frekuensi dan durasi serta indikator intensitas latihan bagi pelaku cardio-exercise.
Selain itu di dalam Tugas Akhir ini juga akan didesain alat berupa gabungan
sensor photoplethysmography dan oscillometric yang berfungsi untuk mengukur
detak jantung serta tekanan rerata arteri/MAP dari pengguna. Data hasil
pembacaan sensor akan ditransmisikan ke ponsel berbasis Android melalui
koneksi Bluetooth untuk kemudian diolah di dalam aplikasi yang telah disebutkan
sebelumnya.
I.3
1.
RumusanBMasalahB
Bagaimana cara merancang serta merealisasikan sistem pemantau detak
jantung dan tekanan darah berbasis oscillometric photoplethysmography?
2.
Bagaimana cara merealisasikan aplikasi Android pemandu cardio-exercise
dengan bantuan alat pemantau detak jantung dan tekanan darah berbasis
oscillometric photoplethysmography?
I.4
1.
TujuanB
Merancang serta merealisasikan sistem pemantau detak jantung dan tekanan
darah berbasis oscillometric photoplethysmography.
Universitas Kristen Maranatha
Bab I Pendahuluan
2.
4
Merealisasikan aplikasi Android pemandu cardio-exercise dengan bantuan
alat pemantau detak jantung dan tekanan darah berbasis oscillometric
photoplethysmography.
I.5
PembatasanBMasalahB
Pembahasan mengenai aplikasi berbasis Android serta cardio-exercise
dan rerata tekanan arteri sangatlah luas, sehingga permasalahan dalam Tugas
Akhir ini dibatasi dengan beberapa pernyataan sebagai berikut:
1.
Sistem yang akan direalisasikan hanya mampu menyimpan satu data
pengguna (user), setiap input data user baru akan menghapus data user lama.
2.
User diasumsikan memiliki sistem kardiopaskular yang sehat sehingga tidak
ada anomali pada sinyal photoplethysmography (PPG) yang akan dideteksi.
3.
Rentang umur user aplikasi Android dibatasi dari mulai umur 15 tahun
hingga 70 tahun, sesuai dengan rentang umur dari sampel pada pengujian
sistem yang akan direalisasikan.
4.
Aplikasi Android difokuskan sebagai pemandu cardio-exercise dengan
memasukkan input umur dan mengambil data sinyal detak jantung dari sensor
PPG yang terdapat di dalam alat yang direalisasikan.
5.
Aplikasi akan menampilkan durasi serta frekuensi latihan yang disarankan
sesuai dengan rentang umur yang telah ditentukan. Selain itu pada aplikasi
ada indikator untuk menunjukkan apakah intensitas sudah terpenuhi atau
belum berdasarkan pada detak jantung (BPM) pengguna.
6.
Metode yang digunakan untuk pengukuran rerata tekanan arteri (MAP)
adalah metoda oscillometric dengan menggunakan PPG sebagai indikator.
7.
Pengukuran tekanan darah hanya dapat dilakukan saat pengguna dalam
keadaan beristirahat (berbaring), sedangkan pengukuran detak jantung dapat
dilakukan secara kontinu selama pengguna mengaktifkan aplikasi Android.
8.
Pengujian aplikasi Android dilakukan dengan ponsel Asus tipe Zenfone 5
dengan persi Android 4.4.2 (Kit Kat) dan lepel API (Application
Programming Interface) 20.
Universitas Kristen Maranatha
Bab I Pendahuluan
I.6
5
SistematikaBPenulisanB
Sistematika penulisan Tugas Akhir ini disusun menjadi beberapa bab
sebagai berikut:
BABBI:BB PENDAHULUANB
Pada bab ini akan dibahas mengenai permasalahan yang
melatarbelakangi penulisan Tugas Akhir ini. Selain itu akan
dibahas identifikasi masalah, perumusan masalah, tujuan,
pembatasan masalah, dan sistematika penulisan dari Tugas
Akhir ini.
BABBII:B LANDASANBTEORIB
Pada bab ini akan dibahas teori-teori yang akan digunakan
untuk merancang dan merealisasikan aplikasi Android
pemandu cardio-exercise dengan bantuan alat pemantau
detak jantung dan tekanan darah berbasis oscillometric
photoplethysmography.
pembahasan
mengenai
Teori
yang
jantung
dan
dibahas
meliputi
detak
jantung,
cardiovascular exercise (cardio-exercise), rerata tekanan
darah arteri, metode photoplethysmography, serta metode
pengukuran rerata tekanan arteri berbasis oscillometric
dengan photoplethysmography. Selain itu akan dibahas teori
aplikasi Android, mikrokontroler Arduino Pro Mini, force
sensing resistor (FSR), modul akselerometer dan gyrometer
GY-521, modul pulse sensor, serta modul Bluetooth HC-05
TTL (Transistor-Transistor Logic).
BABBIII:BPERANCANGANBDANBREALISASI
Pada bab ini akan dijelaskan mengenai perancangan dan
realisasi sistem (terdiri dari alat pemantau detak jantung dan
Universitas Kristen Maranatha
Bab I Pendahuluan
6
tekanan darah berbasis oscillometric photoplethysmography
serta aplikasi Android pemandu cardio-exercise). Uraian
mengenai perancangan dan realisasi sistem pada bab ini
meliputi penjelasan mengenai diagram blok dan bagan
skematik dari alat pemantau detak jantung dan tekanan
darah yang direalisasikan, penjelasan mengenai diagram alir
dari keseluruhan sistem, penjelasan mengenai diagram alir
dan program pada mikrokontroler Arduino Pro Mini di
dalam alat yang direalisasikan, serta penjelasan mengenai
diagram alir, program, dan layout dari aplikasi Android
yang direalisasikan.
BABBIV:B DATABPENGAMATANBDANBANALISIS
Pada bab ini akan dibahas hasil pengamatan pada test point
serta hasil uji coba dari sistem yang meliputi aplikasi
Android serta alat pemantau detak jantung dan tekanan
darah berbasis oscillometric photoplethysmography. Selain
itu disertakan pula analisis dari hasil uji coba dan data
pengamatan yang telah didapat.
BABBV:B PENUTUP
Pada bab ini akan dirumuskan simpulan dari Tugas Akhir
disertai saran-saran pengembangan dari sistem hasil
realisasi yang didasarkan dari hasil uji coba, data
pengamatan, serta analisis pada bab sebelumnya.
B
B
Universitas Kristen Maranatha
BABBVB
PENUVUP
Pada bab ini akan dirumuskan simpulan dari Tugas Akhir disertai
saranusaran pengembangan dari sistem hasil realisasi yang didasarkan dari hasil
uji coba, data pengamatan, serta analisis pada bab sebelumnya.
V.1.
1.
SimpulanB
Perancangan dan realisasi sistem pemantau detak jantung dan tekanan darah
berbasis oscillometric photoplethysmography berhasil dilakukan serta
pengamatan terhadap setiap output masingumasing sensor yang digunakan
membuktikan bahwa sistem bekerja dengan cukup baik.
2.
Realisasi aplikasi Android pemandu cardio-exercise dengan bantuan alat
pemantau
detak jantung dan tekanan darah berbasis oscillometric
photoplethysmography berhasil dilakukan dengan persentasi kesalahan
pengukuran heart rate dan MAP kurang dari 11%.
V.2.
1.
Saran
Aplikasi Android dapat ditambah dengan database (basis data) untuk
menyimpan rekam jejak (track record) dari setiap user.
2.
Untuk mendapatkan pengukuran tekanan yang lebih baik disarankan
menggunakan sensor yang lebih akurat dan presisi selain FSR. FSR
digunakan karena keterbatasan komponen yang tersedia di pasaran.
3.
Perangkat dapat dibuat lebih nyaman digunakan dengan cara membuat bagian
perangkat oscillometric untuk pengukuran tekanan darah dapat di lepasu
pasang (portable) sehingga user tidak perlu membawa bagian oscillometric
pada saat melakukan cardio-exercise.
100
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR PUSTAKA
[1]
Elgendi,
Mohamed.
On
2012.
The
Analysis
of
Fingertip
Photoplethysmogram Signals. Current Cardiology Reviews Volume 8,
Number I.
[2]
Gunasekaran, Venmathi. 2013. Continuous Non-Invasive Aterial Blood
Pressure Measurement Using Photoplethsmography. San Diego:
University of California.
[3]
Harsono, Budi, Johansah Liman, dan Nani Djohan. 2012. Rancang Bangun
Alat Pemantau Laju Detak Jantung Saat Latihan Fisik. Jakarta: Jurnal
Teknik dan Ilmu Komputer, Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer
Jurusan Teknik Elektro, Universitas Kristen Krida Wacana.
[4]
Hashim, N. M. Z., N.A. Ali, A. Salleh, A. S. Ja'afar, dan N. A. Z. Abidin.
2013. Development of Optimal Photosensors Based Heart Pulse
Detector. Intermational Journal of Engineering and Technology (IJET).
[5]
Kadir, Abdul. 2013. From Zero to a Pro — Pemrograman Aplikasi Android,
Yogyakarta: CV. Andi Offset.
[6]
Mallett, Chris, Krause David dan Jonathan Franco. 2010. Exercise Dosage
For All Ages. USA: University of Texas at El Paso Physical Theraphy
Program.
[7]
Mohrman, David E. dan Lois Jane Heller. 2014. Cardiovascular Physiology
(Lange Medical Book) 8th Edition. USA: Mc Graw Hill Education.
[8]
Nugraha, Imam. 2014. Aplikasi Pendeteksi Detak Jantung Menggunakan
Metode Photoplethysmograph dan Moving Average Filter Berbasis
Android. Bandung: Universitas Komputer Indonesia.
[9]
Plowman, Sharon A. dan Denise L. Smith. 2013. Exercise Physiology for
Health Fitness and Performance. USA: Lippincott Williams & Wilkins.
101
Universitas Kristen Maranatha
Daftar Pustaka
102
[10] Putra, Dhiko Dwiaprianto. 2014, Sistem Akuisisi Data Kendaraan Bermotor
Menggunakan Smartphone Android Melalui Koneksi Bluetooth.
Bandung: Universitas Kristen Maranatha.
[11] Ramli, Nur Ilyani, Mansour Youseffi dan Peter Widdop. 2011. Design and
Fabrication of a Low Cost Heart Monitor using Reflectance
Photoplethysmogram. World Academy of Science, Engineering and
Technology.
[12] Sankai, Yoshiyuki, Kenji Suzuki, dan Yasuhisa Hasegawa. 2014.
Cybernics: Fusion of Human, Machine, and Information Systems.
German: Springer Science & Business Media.
[13] Shaltis, Philip Andrew. 2007. A Wearable Blood Pressure Sensor Using
Oscillometric Photoplethysmography and Micro Accelerometers. USA:
Department of Mechanical Engineering, Massachusetts Institue of
Technology.
[14] Shaltis, Philip Andrew, Andrew Reisner, dan H. Harry Asada. 2006.
Wearable, Cuff-less PPG-Based Blood Pressure Monitor with Novel
Height Sensor. IEEE.
[15] https://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardProMini
(Arduino
Pro
Mini
Specification, diakses pada Juli 2015)
[16] https://arduino.cc/en/Main/ReleaseNotes (Arduino Software Release Note,
diakses pada November 2015)
[17] http://cdn.sparkfun.com/datasheets/Sensors/ForceFlex/2010-10-26DataSheet-FSR400-Layout2.pdf (Data Sheet FSR 400 produksi
Interlink, diakses Juli 2015)
[18] http://developer.android.com/guide/components/fundamentals.html
(Android Application Fundamental, diakses November 2015)
Universitas Kristen Maranatha
Daftar Pustaka
103
[19] http://elecrow.com/download/PS-MPU-6000A.pdf (Data Sheet MPU-6050
produksi InvenSense, diakses Juli 2015)
[20] https://en.wikipedia.org/wiki/Mean_arterial_pressure (Mean Arterial Pressure
from Wikipedia The Free Encyclopedia, diakses September 2015)
[21] https://img.fasttechcdn.com/145/1453703/1453703-1.jpg
(Gambar
Regulator
Tegangan 3.3V, diakses Desember 2015)
[22] http://learningaboutelectronics.com/images/LM7805.jpg (Gambar Regulator
Tegangan 5V, diakses Desember 2015)
[23] http://lelong.com.my (Gambar Modul Arduino Pro Mini 5V/16MHz,
diakses Desember 2015)
[24] http://medical-dictionary.thefreedictionary.com/heart+rate (Heart Rate from
The Free Dictionary, diakses September 2015)
[25] http://playground.arduino.cc/Main/MPU-6050#easy (MPU-6050 Accelerometer
+ Gyro Specification, diakses Juli 2015)
[26] http://pulsesensor.com (PulseSensor Official Website, diakses Juli 2015)
[27] https://sparkfun.com/datasheets/Sensors/Pressure/fsrguide.pdf
(Force
Sensing
Resistor Integration Guide and Evaluation Parts Catalog, diakses Juli
2015)
[28] http://tec.reutlingen-university.de/uploads/media/DatenblattHC-05_BTModul.pdf (HC Serial Bluetooth Products User Instructional Manual,
diakses Juli 2015)
Universitas Kristen Maranatha
JANTUNG DAN TEKANAN DARAK BERBASIS
OSCILLOMETRIC PHOTOPLETHYSMOGRAPHY
Dhiyaa Putri Kaniawati
1122053
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik
Universitas Kristen Maranatha
Jli Profi Drgi Surya Sumantri 65, Bandung 40164, Indonesia
ABSTRAK
Kondisi jantung dan sistem kardiovaskular merupakan faktor yang sangat
penting bagi kesehatan manusiai Untuk menjaga kondisi jantung terdapat dosis
olahraga (exercise) yang harus dipenuhii Dalam Tugas Akhir ini telah
direalisasikan aplikasi Android pemandu cardio-exercise yang akan
mengkalkulasi dosis cardio-exercise meliputi frekuensi, durasi, serta intensitas
yang didasarkan pada umur dan heart rate masing-masing individui Selain itu
salah satu faktor indikasi penting kesehatan sistem kardiovaskular adalah mean
arterial pressure atau rerata tekanan arterii Sehingga di dalam Tugas Akhir ini
juga telah dirancang dan direalisasikan sistem pemantau detak jantung dan
tekanan darah berbasis oscillometric photoplethysmography.
Pada sistem yang direalisasikan digunakan modul PulseSensor Amped
sebagai sensor photoplethysmography yang dapat mendeteksi perubahan volume
di dalam arteri dan mendeteksi sinyal detak jantungi Untuk pendeteksian rerata
tekanan arteri sistem bekerja berdasarkan metoda oscillometric dengan
menggunakan tekanan satu titik di jari lengan yang diukur oleh sensor tekanan
FSR dan mengandalkan tekanan hidrostatis yang bekerja pada pembuluh darah
selama pengguna menggerakkan lengani Tinggi relatif perangkat terhadap jantung
yang mempengaruhi tekanan hidrostatis diukur dengan dua buah modul sensor
accelerometer+gyrometer GY-521i Untuk pengolahan data dari setiap sensor
digunakan Arduino Pro Mini sebagai mikrokontroleri Data pembacaan sensor
yang telah diolah akan dikirimkan ke ponsel berbasis Android melalui komunikasi
Bluetooth menggunakan modul HC-05i Selanjutnya data akan diolah lebih lanjut
melalui aplikasi Android yang telah direalisasikani
Dari hasil percobaan dan analisis yang dilakukan pada 36 sampel (18 pria
dan 18 wanita) dengan rentang umur 15 hingga 70 tahun diambil kesimpulan
bahwa realisasi sistem berhasil dilakukan dengan persentasi kesalahan
pengukuran heart rate dan MAP kurang dari 11%i
Kata kunci : Aplikasi Android, Cardio-Exercise, Detak Jantung, Tekanan
Darah, Oscillometric, Photoplethysmography.
i
Universitas Kristen Maranatha
REALIZATION OF ANDROID APPLICATION FOR CARDIOEXERCISE GUIDE WITH HELP OF HEART RATE AND
BLOOD PRESSURE MONITORING DEVICE BASED ON
OSCILLOMETRIC PHOTOPLETHYSMOGRAPHY
Dhiyaa Putri Kaniawati
1122053
Electrical Engineering Department, Faculty of Technology
Maranatha Christian University
Prof. Drg. Surya Sumantri Street number 65, Bandung 40164, Indonesia
ABSTRACT
Heart and cardiovascular system condition play a major role in human's
well-being. There exist exercise dosage that must be met to maintain the condition
of the heart. Android application for cardio-exercise guide has been realized in
this Final Project to calculate cardio-exercise dosage in which consist of
frequency, duration, and intensity that based on each individual's age and heart
rate. In addition, mean arterial pressure are one of important indication factors
regarding cardiovascular health. Therefore a heart rate and blood pressure
monitoring device based on oscillometric photoplethysmography has been
designed and realized too in this Final Project.
The realized system used PulseSensor Amped module as
photoplethysmography sensor that able to detect volumetric change inside the
artery and detect heart rate signal. For mean arterial pressure detection the
system works based on oscillometric method that used one-point pressure on
finger measured by pressure sensor FSR, and rely on hydrostatic pressure acting
on blood vessels as user move their hand. The relative height between the device
to heart that affect the hydrostatic pressure is measured by two
accelerometer+gyrometer sensor module GY-521. Arduino Pro Mini is used as
microcontroller for processing data from each sensor. Data from sensor readings
that have been processed will be sent to an Android based phone via Bluetooth
communication that utilizing module HC-05. Then the data will be processed
further through Android application that have been realized.
From the result of experiment and analysis performed on 36 samples (18
men and 18 women) aged 15 to 70 years old it is concluded that the realization of
the system successfully done with percentage of error for heart rate and MAP
measurement are less than 11%.
Keywords: Android Application, Cardio-Exercise, Heart Rate, Blood Pressure,
Oscillometric, Photoplethysmography.
ii
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAKAN
PERNYATAAN ORISINALITAS LAPORAN TUGAS AKKIR
PERNYATAAN PUBLIKASI LAPORAN TUGAS AKKIR
ABSTRAK iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii i
ABSTRACT iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii ii
DAFTAR ISI iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii iii
DAFTAR GAMBAR iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii viii
DAFTAR TABEL iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii xii
BAB I PENDAKULUAN iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii1
Ii1 Latar Belakang iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii1
Ii2 Identifikasi Masalah iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii3
Ii3 Rumusan Masalah iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii3
Ii4 Tujuaniiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii3
Ii5 Pembatasan Masalah iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii4
Ii6 Sistematika Penulisan iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii5
BAB II LANDASAN TEORI iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii7
IIi1 Jantung iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii7
IIi1i1 Detak Jantung (Heart Rate/HR)iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii8
IIi2 Cardiovascular Exercise iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii8
IIi2i1 Intensitas Olahragaiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii9
IIi2i2 Durasi Olahraga iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii9
iii
Universitas Kristen Maranatha
IIi2i3 Frekuensi Olahraga iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii10
IIi2i4 Hubungan Dosis Cardiovascular Exercise dan Detak Jantung iii10
IIi3 Rerata Tekanan Arteri (Mean Arterial Pressure/MAP) .......................11
IIi4 Photoplethysmography .........................................................................12
IIi4i1 Korelasi PPG dan Tekanan Darah Arteri (Arterial Blood
Pressure/ABP) .............................................................................15
IIi4i2 Pengukuran Rerata Tekanan Arteri (Mean Arterial
Pressure/MAP) Berbasis Oscillometric Menggunakan PPGiiiiiii15
IIi5 Aplikasi Android ...................................................................................21
IIi5i1 Software Pengembangan Aplikasi Android iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii22
IIi5i1i1 JDK (Java Development Kit) iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii22
IIi5i1i2 Eclipse iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii22
IIi5i1i3 Android SDK (Software Development Kit) iiiiiiiiiiiiiiiiii22
IIi5i1i4 Android Development Tools (ADT) iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii23
IIi5i2 Bahasa Java dan XML iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii23
IIi6 Modul Arduino Pro Mini ......................................................................27
IIi6i1 Daya iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii28
IIi6i2 Memoriiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii29
IIi6i3 Input dan Output iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii29
IIi6i4 Komunikasi iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii30
IIi6i5 Pemrograman iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii31
IIi6i5i1 Arduino Software iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii31
IIi6i5i2 Library I2Cdevlib iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii31
IIi6i5i3 Library GY-521 Dev Kit iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii32
IIi6i5i4 Library PulseSensor Amped Arduino 1i4 iiiiiiiiiiiiiiiiiiiii32
iv
Universitas Kristen Maranatha
IIi6i6 Reset Otomatis Melalui Software iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii32
IIi7 Force Sensing Resistor (FSR) ...............................................................33
IIi7i1 Karakteristik Tekanan Terhadap Tahanan iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii34
IIi8 Modul Bluetooth HC-05 TTL ...............................................................36
IIi9 Modul PulseSensor Amped ...................................................................39
IIi10 Modul Sensor Accelerometer dan Gyro MPU-6050 ............................40
IIi10i1 Modul GY-521 iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii41
BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii42
IIIi1 Perancangan Sistem iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii42
IIIi2 Realisasi Alat iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii44
IIIi3 Diagram Alir (Flow Chart) Sistem iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii48
IIIi3i1 Diagram Alir (Flow Chart) Sistem Subrutin Pemantauan
Cardio-Exercise iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii49
IIIi3i2 Diagram Alir (Flow Chart) Sistem Subrutin Pengukuran
MAPiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii50
IIIi4 Perancangan Program pada Arduino iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii51
IIi4i1 Diagram Alir (Flow Chart) dari Program pada Arduino iiiiiiiiiiiii51
IIIi5 Perancangan Program Aplikasi pada Ponsel Berbasis Android iiiiiiiiiii57
IIIi5i1 Diagram Alir (Flow Chart) serta Perancangan Tampilan
dari Aplikasi Androidiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii58
BAB IV DATA PENGAMATAN DAN ANALISIS iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii84
IVi1 Pengamatan Sinyal Keluaran Modul PulseSensor Amped iiiiiiiiiiiiiiiiiii84
IVi2 Pengamatan Hasil Pengukuran Sudut Kemiringan (Tilt) Modul
GY-521 Menggunakan Aplikasi BlueTerm iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii85
v
Universitas Kristen Maranatha
IVi2i1 Pengamatan Hasil Pengukuran Sudut Kemiringan (Tilt)
Modul GY-521 pada Lengan Atas iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii85
IVi2i2 Pengamatan Hasil Pengukuran Sudut Kemiringan (Tilt)
Modul GY-521 pada Lengan Bawah iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii88
IVi2i2 Analisis Pengamatan Hasil Pengukuran Sudut Kemiringan
(Tilt) Modul GY-521 iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii90
IVi3 Pengamatan Hasil Pengukuran Tekanan Sensor FSR Menggunakan
Aplikasi Android yang Telah Direalisasikan iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii91
IVi3i1 Analisis Pengamatan Hasil Pengukuran Tekanan
Sensor FSR iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii93
IVi4 Data Hasil Pengujian dari Sistem yang Telah Direalisasikan iiiiiiiiiiiiii94
IVi4i1 Data dan Analisis Hasil Pengujian Terhadap Kelompok
Sampel Laki-Laki iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii97
IVi4i2 Data dan Analisis Hasil Pengujian Terhadap Kelompok
Sampel Perempuan iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii98
IVi4i3 Analisis Kesalahan pada Data Hasil Pengujian dari Sistem
yang Telah Direalisasikan iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii98
BAB V PENUTUP iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii100
Vi1 Simpulan iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii100
Vi2 Saran iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii100
DAFTAR PUSTAKA iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii101
LAMPIRAN I
BAGAN SKEMATIK SISTEM
LAMPIRAN II
PROGRAM UTAMA PADA ARDUINO PRO MINI
LAMPIRAN III
SUBPROGRAM GYRO.K PADA ARDUINO PRO MINI
vi
Universitas Kristen Maranatha
LAMPIRAN IV
SUBPROGRAM KEARTSENSOR.K PADA ARDUINO
PRO MINI
LAMPIRAN V
PROGRAM UTAMA PADA APLIKASI ANDROID
LAMPIRAN VI
KODE PROGRAM UNTUK LAYOUT PADA APLIKASI
ANDROID
LAMPIRAN VII
BAGAN SKEMATIK ARDUINO PRO MINI
LAMPIRAN VIII PANDUAN MODUL KC-05
LAMPIRAN IX
BAGAN SKEMATIK MODUL PULSESENSOR AMPED
LAMPIRAN X
DATA SHEET MPU-6050 PADA MODUL GY-521
LAMPIRAN XI
BAGAN SKEMATIK MODUL GY-521
LAMPIRAN XII
DATA SHEET SENSOR FSR
vii
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2i1 (a)
Contoh sinyal PPG asli iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii13
Gambar 2i1 (b) Turunan pertama sinyal PPG iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii13
Gambar 2i2
Posisi LED dan Photodetector (Photodiode) pada tipe
transmission iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii14
Gambar 2i3
Posisi LED dan Photodetector (Photodiode) pada tipe
reflectance iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii14
Gambar 2i4
Grafik amplituda sinyal PPG terhadap tekanan transmural iiiiiii17
Gambar 2i5
Tekanan hidrostatis yang diakibatkan offset (h) iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii18
Gambar 2i6
Penjelasan mengenai besar
dan
Gambar 2i7
dan
serta panjang
, ,
iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii20
Tampak depan (kiri) dan belakang (kanan) dari modul
Arduino Pro Mini iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii27
Gambar 2i8
Tampak depan (gambar bawah) dan belakang (gambar atas)
dari sensor FSR iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii34
Gambar 2i9
Kurva respon resistansi FSR terhadap tekanan dalam gram iiiii34
Gambar 2i10
Kurva respon konduktansi FSR terhadap tekanan bernilai
rendah iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii35
Gambar 2i11
Modul HC-05 beserta posisi beberapa pin-nya iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii36
Gambar 2i12
Modul PulseSensor Amped iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii39
Gambar 2i13
Modul Accelerometer+Gyrometer GY-521 beserta pin-nya iiiii41
Gambar 3i1
Diagram blok sistem iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii42
Gambar 3i2
Skema sistem iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii44
Gambar 3i3
Rangkaian pembagi tegangan FSR iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii45
Gambar 3i4
Regulator tegangan 3,3V iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii46
viii
Universitas Kristen Maranatha
Gambar 3i5
Regulator tegangan 5V (IC7805)iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii47
Gambar 3i6
Rangkaian dalam sistem iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii47
Gambar 3i7
Gambar keseluruhan sistem yang direalisasikan iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii48
Gambar 3i8
Diagram alir sistem subrutin pemantauan cardio-exercise iiiiiii49
Gambar 3i9
Diagram alir sistem subrutin pengukuran MAP iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii50
Gambar 3i10
Bagian pertama diagram alir program Arduino iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii52
Gambar 3i11
Bagian terakhir diagram alir program Arduino iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii54
Gambar 3i12
Bagian pertama diagram alir aplikasi Android secara garis
besar iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii58
Gambar 3i13 (a) Layout pada saat Bluetooth telah aktif iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii59
Gambar 3i13 (b) Layout pada saat Bluetooth belum aktif iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii59
Gambar 3i14
Layout untuk memilih perangkat Bluetooth iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii61
Gambar 3i15
Bagian terakhir diagram alir aplikasi Android secara garis
besar iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii62
Gambar 3i16
Layout menu utama setelah pairing dengan HC-05 iiiiiiiiiiiiiiiiii63
Gambar 3i17 (a) Layout pada saat user menekan tombol menu iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii66
Gambar 3i17 (b) Layout penjelasan singkat aplikasi Android iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii66
Gambar 3i18
Bagian pertama diagram alir aplikasi Android subrutin
Cardio exercise iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii67
Gambar 3i19 (a) Layout cardio-exercise iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii68
Gambar 3i19 (b) Tampilan layout pada saat user memasukkan umur iiiiiiiiiiiiiiiiii68
Gambar 3i20
Bagian kedua diagram alir aplikasi Android subrutin
Cardio exercise iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii69
Gambar 3i21
Bagian ketiga diagram alir aplikasi Android subrutin
Cardio-exerciseiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii70
ix
Universitas Kristen Maranatha
Gambar 3i22
Bagian terakhir diagram alir aplikasi Android subrutin
Cardio exercise iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii71
Gambar 3i23
Bagian pertama diagram alir aplikasi Android subrutin
Pengukuran MAPiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii72
Gambar 3i24
Tampilan layout tekanan FSR iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii74
Gambar 3i25
Instruksi pertama untuk user pada saat pengukuran MAP iiiiiiii75
Gambar 3i26 (a) Layout untuk memasukkan panjang l1 dan l2 iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii77
Gambar 3i26 (b) Tampilan layout pada saat user memasukkan panjang l1 iiiiiiiiii77
Gambar 3i27
Bagian terakhir diagram alir aplikasi Android subrutin
Pengukuran MAPiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii78
Gambar 3i28
Instruksi kedua untuk user pada saat pengukuran MAP iiiiiiiiiii79
Gambar 3i29
Layout untuk menampilkan hasil akhir pengukuran MAP iiiiiiii80
Gambar 3i30
Contoh data array parsial yang diamati melalui aplikasi
BlueTerm iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii82
Gambar 4i1
Hasil pengamatan sinyal keluaran modul PulseSensor
Amped ........................................................................................84
Gambar 4i2
Hasil pengukuran sudut kemiringan gyro_1 pada posisi
mula-mula iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii85
Gambar 4i3
Hasil pengukuran sudut kemiringan gyro_1 setelah diputar
90o ke kanan satu kali iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii86
Gambar 4i4
Hasil pengukuran sudut kemiringan gyro_1setelah diputar
90o ke kanan dua kali iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii87
Gambar 4i5
Hasil pengukuran sudut kemiringan gyro_1 setelah diputar
90o ke kanan tiga kali iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii87
Gambar 4i6
Hasil pengukuran sudut kemiringan gyro_2 pada posisi
mula-mula iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii88
x
Universitas Kristen Maranatha
Gambar 4i7
Hasil pengukuran sudut kemiringan gyro_2 setelah diputar
90o ke kanan satu kali iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii89
Gambar 4i8
Hasil pengukuran sudut kemiringan gyro_2 setelah diputar
90o ke kanan dua kali iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii89
Gambar 4i9
Hasil pengukuran sudut kemiringan gyro_2 setelah diputar
90o ke kanan tiga kali iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii90
Gambar 4i10
FSR yang akan diuji dan anak timbangan bernilai 2 gram iiiiiiii91
Gambar 4i11
Hasil pengujian pengukuran FSR dengan beban 2 gram iiiiiiiiiii92
Gambar 4i12
FSR yang akan diuji dan anak timbangan bernilai 1 dan
2 gram iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii92
Gambar 4i13
Hasil pengujian pengukuran FSR dengan beban 1 dan
2 gram iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii93
Gambar 4i14
Foto alat acuan merk Sammora model SM-168 iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii95
xi
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR TABEL
Tabel 2i1
Dosis cardiovascular exercise iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii10
Tabel 2i2
Fungsi dasar dalam pemrograman aplikasi Android iiiiiiiiiiiiiiiii23
Tabel 2i3
Komponen yang digunakan dalam layout aplikasi Androidiiiiii24
Tabel 2i4
Spesifikasi dari modul Arduino Pro Mini iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii28
Tabel 2i5
Deskripsi pin dari modul HC-05iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii37
Tabel 3i1
Pin yang digunakan pada Arduino Pro Mini iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii46
Tabel 4i1
Data hasil pengujian kelompok sampel laki-laki iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii96
Tabel 4i2
Data hasil pengujian kelompok sampel perempuan iiiiiiiiiiiiiiiiii97
xii
Universitas Kristen Maranatha
BABBIB
PENDAHULUANB
Pada
bab
ini
akan
dibahas
mengenai
permasalahan
yang
melatarbelakangi penulisan Tugas Akhir ini. Selain itu akan dibahas identifikasi
masalah, perumusan masalah, tujuan, pembatasan masalah, dan sistematika
penulisan dari Tugas Akhir ini.
I.1
LatarBBelakangBB
Kondisi jantung dan sistem kardiopaskular merupakan faktor yang
sangat penting bagi kesehatan manusia, namun masih banyak orang yang kurang
begitu perduli atau bahkan tidak mengetahui bagaimana cara menjaga kesehatan
jantung yang baik dan efisien. Banyak yang masih berpendapat bahwa olahraga
biasa seperti berjalan kaki di pagi hari sudah memenuhi kebutuhan untuk menjaga
kondisi jantung. Namun perlu diketahui bahwa olahraga pun memiliki dosis
seperti frekuensi, durasi, serta intensitas yang harus dipenuhi agar olahraga atau
latihan (exercise) menjadi lebih aman dan efektif.
Cardiovascular exercise atau latihan sistem peredaran darah adalah
tipe latihan yang berfokus untuk memacu jantung serta paru-paru untuk bekerja
lebih dibanding organ lainnya. Salah satu faktor indikasi penting di dalam latihan
kardiopaskular
(cardio-exercise)
adalah
detak
jantung
yang
dapat
mengindikasikan apakah intensitas yang dibutuhkan seseorang di dalam cardioexercise sudah atau belum terpenuhi. Selain detak jantung digunakan pula umur
pelaku cardio-exercise sebagai penentu jumlah frekuensi dan lama durasi dari
latihan. Umur pengguna juga digunakan untuk menghitung batas bawah dan batas
atas dari indikator latihan.
Selain itu salah satu faktor yang menjadi indikasi penting kesehatan
sistem kardiopaskular adalah mean arterial pressure (MAP) atau rerata tekanan
arteri. Jika MAP berada di bawah nilai ambang batas normal dalam waktu yang
1
Universitas Kristen Maranatha
Bab I Pendahuluan
2
cukup lama maka organ pital akan kekurangan suplai darah yang mengandung
oksigen dan mengalami kondisi yang disebut ischemia.
Maka dari itu diperlukan perangkat yang dapat mengukur rerata
tekanan darah arteri agar pengguna dapat mengetahui apakah rerata tekanan
arterinya ada di dalam ambang batas normal atau tidak. Hingga saat ini perangkat
yang robust (kokoh) dan reliable (dapat diandalkan) sebagai pengukur tekanan
darah adalah sfigmomanometer atau bahasa umumnya alat tensi darah.
Kelemahan dari alat ini adalah sifatnya yang kurang wearable (dapat dengan
nyaman digunakan) akibat adanya cuff atau manset yang biasanya dilingkarkan
pada lengan bagian atas sebagai pemberi tekanan eksternal yang mengurangi
faktor kenyamanan pengguna bila ingin digunakan untuk pemantauan
(monitoring) harian. Selain itu walaupun sfigmomanometer manual memiliki
tingkat akurasi yang tinggi namun penggunaannya masih bergantung pada ahli
medis, dan penggunaan tanpa pengetahuan dan keahlian yang cukup dapat
meningkatkan kemungkinan kesalahan yang diakibatkan faktor manusia (human
error).
Dari penjelasan di atas diinginkan desain suatu perangkat yang
mampu mengukur rerata tekanan darah arteri (mean arterial pressure/MAP)
berdasarkan pada pengukuran berbasis oscillometric yang biasa diterapkan pada
sfigmomanometer digital di pasaran. Pengukuran berbasis oscillometric sendiri
adalah pengukuran yang berdasarkan pada getaran/osilasi dari amplituda sinyal
yang merepresentasikan polume darah saat manset yang digunakan untuk
pengukuran tekanan darah memberikan tekanan eksternal yang sama dengan
rerata tekanan internal (mean internal pressure) pada arteri.
Agar perangkat dapat lebih nyaman digunakan maka sebagai
pengganti manset yang digunakan untuk memberikan tekanan eksternal digunakan
sistem tekanan satu titik yang dipasang di jari lengan, dan pendeteksian tekanan
darah menggunakan sensor yang dapat mendeteksi perubahan polume di dalam
arteri, salah satunya plethysmography. Plethysmography merupakan suatu teknik
untuk mendeteksi/mengukur perubahan polume di dalam suatu organ, biasanya
merupakan hasil fluktuasi darah atau udara yang terkandung di dalamnya. Salah
satu
metode
plethysmography
yang
umum
digunakan
adalah
Universitas Kristen Maranatha
Bab I Pendahuluan
Photoplethysmography
3
(PPG).
PPG
merupakan
salah
satu
metode
plethysmography yang berbasis pengukuran intensitas cahaya yang dipancarkan
oleh sumber cahaya. Pada metode PPG umumnya digunakan Light-Emitting
Diode (LED) sebagai sumber cahaya dan Photodetector (PD) sebagai sensor yang
mengukur perubahan intensitas cahaya. Selain mengukur perubahan polume di
dalam suatu organ PPG juga dapat digunakan untuk mengukur frekuensi detak
jantung per menit (beat per minute/BPM) karena sinyal yang diterima sensor (PD)
akan seirama dengan sinyal detak jantung.
I.2
IdentifikasiBMasalahB
Berdasarkan pada latar belakang yang telah dijelaskan sebelumnya
maka di dalam Tugas Akhir ini akan direalisasikan suatu aplikasi berbasis
Android yang akan melakukan perhitungan dosis cardio-exercise berdasarkan
detak jantung dan umur pengguna. Aplikasi akan menghasilkan output berupa
frekuensi dan durasi serta indikator intensitas latihan bagi pelaku cardio-exercise.
Selain itu di dalam Tugas Akhir ini juga akan didesain alat berupa gabungan
sensor photoplethysmography dan oscillometric yang berfungsi untuk mengukur
detak jantung serta tekanan rerata arteri/MAP dari pengguna. Data hasil
pembacaan sensor akan ditransmisikan ke ponsel berbasis Android melalui
koneksi Bluetooth untuk kemudian diolah di dalam aplikasi yang telah disebutkan
sebelumnya.
I.3
1.
RumusanBMasalahB
Bagaimana cara merancang serta merealisasikan sistem pemantau detak
jantung dan tekanan darah berbasis oscillometric photoplethysmography?
2.
Bagaimana cara merealisasikan aplikasi Android pemandu cardio-exercise
dengan bantuan alat pemantau detak jantung dan tekanan darah berbasis
oscillometric photoplethysmography?
I.4
1.
TujuanB
Merancang serta merealisasikan sistem pemantau detak jantung dan tekanan
darah berbasis oscillometric photoplethysmography.
Universitas Kristen Maranatha
Bab I Pendahuluan
2.
4
Merealisasikan aplikasi Android pemandu cardio-exercise dengan bantuan
alat pemantau detak jantung dan tekanan darah berbasis oscillometric
photoplethysmography.
I.5
PembatasanBMasalahB
Pembahasan mengenai aplikasi berbasis Android serta cardio-exercise
dan rerata tekanan arteri sangatlah luas, sehingga permasalahan dalam Tugas
Akhir ini dibatasi dengan beberapa pernyataan sebagai berikut:
1.
Sistem yang akan direalisasikan hanya mampu menyimpan satu data
pengguna (user), setiap input data user baru akan menghapus data user lama.
2.
User diasumsikan memiliki sistem kardiopaskular yang sehat sehingga tidak
ada anomali pada sinyal photoplethysmography (PPG) yang akan dideteksi.
3.
Rentang umur user aplikasi Android dibatasi dari mulai umur 15 tahun
hingga 70 tahun, sesuai dengan rentang umur dari sampel pada pengujian
sistem yang akan direalisasikan.
4.
Aplikasi Android difokuskan sebagai pemandu cardio-exercise dengan
memasukkan input umur dan mengambil data sinyal detak jantung dari sensor
PPG yang terdapat di dalam alat yang direalisasikan.
5.
Aplikasi akan menampilkan durasi serta frekuensi latihan yang disarankan
sesuai dengan rentang umur yang telah ditentukan. Selain itu pada aplikasi
ada indikator untuk menunjukkan apakah intensitas sudah terpenuhi atau
belum berdasarkan pada detak jantung (BPM) pengguna.
6.
Metode yang digunakan untuk pengukuran rerata tekanan arteri (MAP)
adalah metoda oscillometric dengan menggunakan PPG sebagai indikator.
7.
Pengukuran tekanan darah hanya dapat dilakukan saat pengguna dalam
keadaan beristirahat (berbaring), sedangkan pengukuran detak jantung dapat
dilakukan secara kontinu selama pengguna mengaktifkan aplikasi Android.
8.
Pengujian aplikasi Android dilakukan dengan ponsel Asus tipe Zenfone 5
dengan persi Android 4.4.2 (Kit Kat) dan lepel API (Application
Programming Interface) 20.
Universitas Kristen Maranatha
Bab I Pendahuluan
I.6
5
SistematikaBPenulisanB
Sistematika penulisan Tugas Akhir ini disusun menjadi beberapa bab
sebagai berikut:
BABBI:BB PENDAHULUANB
Pada bab ini akan dibahas mengenai permasalahan yang
melatarbelakangi penulisan Tugas Akhir ini. Selain itu akan
dibahas identifikasi masalah, perumusan masalah, tujuan,
pembatasan masalah, dan sistematika penulisan dari Tugas
Akhir ini.
BABBII:B LANDASANBTEORIB
Pada bab ini akan dibahas teori-teori yang akan digunakan
untuk merancang dan merealisasikan aplikasi Android
pemandu cardio-exercise dengan bantuan alat pemantau
detak jantung dan tekanan darah berbasis oscillometric
photoplethysmography.
pembahasan
mengenai
Teori
yang
jantung
dan
dibahas
meliputi
detak
jantung,
cardiovascular exercise (cardio-exercise), rerata tekanan
darah arteri, metode photoplethysmography, serta metode
pengukuran rerata tekanan arteri berbasis oscillometric
dengan photoplethysmography. Selain itu akan dibahas teori
aplikasi Android, mikrokontroler Arduino Pro Mini, force
sensing resistor (FSR), modul akselerometer dan gyrometer
GY-521, modul pulse sensor, serta modul Bluetooth HC-05
TTL (Transistor-Transistor Logic).
BABBIII:BPERANCANGANBDANBREALISASI
Pada bab ini akan dijelaskan mengenai perancangan dan
realisasi sistem (terdiri dari alat pemantau detak jantung dan
Universitas Kristen Maranatha
Bab I Pendahuluan
6
tekanan darah berbasis oscillometric photoplethysmography
serta aplikasi Android pemandu cardio-exercise). Uraian
mengenai perancangan dan realisasi sistem pada bab ini
meliputi penjelasan mengenai diagram blok dan bagan
skematik dari alat pemantau detak jantung dan tekanan
darah yang direalisasikan, penjelasan mengenai diagram alir
dari keseluruhan sistem, penjelasan mengenai diagram alir
dan program pada mikrokontroler Arduino Pro Mini di
dalam alat yang direalisasikan, serta penjelasan mengenai
diagram alir, program, dan layout dari aplikasi Android
yang direalisasikan.
BABBIV:B DATABPENGAMATANBDANBANALISIS
Pada bab ini akan dibahas hasil pengamatan pada test point
serta hasil uji coba dari sistem yang meliputi aplikasi
Android serta alat pemantau detak jantung dan tekanan
darah berbasis oscillometric photoplethysmography. Selain
itu disertakan pula analisis dari hasil uji coba dan data
pengamatan yang telah didapat.
BABBV:B PENUTUP
Pada bab ini akan dirumuskan simpulan dari Tugas Akhir
disertai saran-saran pengembangan dari sistem hasil
realisasi yang didasarkan dari hasil uji coba, data
pengamatan, serta analisis pada bab sebelumnya.
B
B
Universitas Kristen Maranatha
BABBVB
PENUVUP
Pada bab ini akan dirumuskan simpulan dari Tugas Akhir disertai
saranusaran pengembangan dari sistem hasil realisasi yang didasarkan dari hasil
uji coba, data pengamatan, serta analisis pada bab sebelumnya.
V.1.
1.
SimpulanB
Perancangan dan realisasi sistem pemantau detak jantung dan tekanan darah
berbasis oscillometric photoplethysmography berhasil dilakukan serta
pengamatan terhadap setiap output masingumasing sensor yang digunakan
membuktikan bahwa sistem bekerja dengan cukup baik.
2.
Realisasi aplikasi Android pemandu cardio-exercise dengan bantuan alat
pemantau
detak jantung dan tekanan darah berbasis oscillometric
photoplethysmography berhasil dilakukan dengan persentasi kesalahan
pengukuran heart rate dan MAP kurang dari 11%.
V.2.
1.
Saran
Aplikasi Android dapat ditambah dengan database (basis data) untuk
menyimpan rekam jejak (track record) dari setiap user.
2.
Untuk mendapatkan pengukuran tekanan yang lebih baik disarankan
menggunakan sensor yang lebih akurat dan presisi selain FSR. FSR
digunakan karena keterbatasan komponen yang tersedia di pasaran.
3.
Perangkat dapat dibuat lebih nyaman digunakan dengan cara membuat bagian
perangkat oscillometric untuk pengukuran tekanan darah dapat di lepasu
pasang (portable) sehingga user tidak perlu membawa bagian oscillometric
pada saat melakukan cardio-exercise.
100
Universitas Kristen Maranatha
DAFTAR PUSTAKA
[1]
Elgendi,
Mohamed.
On
2012.
The
Analysis
of
Fingertip
Photoplethysmogram Signals. Current Cardiology Reviews Volume 8,
Number I.
[2]
Gunasekaran, Venmathi. 2013. Continuous Non-Invasive Aterial Blood
Pressure Measurement Using Photoplethsmography. San Diego:
University of California.
[3]
Harsono, Budi, Johansah Liman, dan Nani Djohan. 2012. Rancang Bangun
Alat Pemantau Laju Detak Jantung Saat Latihan Fisik. Jakarta: Jurnal
Teknik dan Ilmu Komputer, Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer
Jurusan Teknik Elektro, Universitas Kristen Krida Wacana.
[4]
Hashim, N. M. Z., N.A. Ali, A. Salleh, A. S. Ja'afar, dan N. A. Z. Abidin.
2013. Development of Optimal Photosensors Based Heart Pulse
Detector. Intermational Journal of Engineering and Technology (IJET).
[5]
Kadir, Abdul. 2013. From Zero to a Pro — Pemrograman Aplikasi Android,
Yogyakarta: CV. Andi Offset.
[6]
Mallett, Chris, Krause David dan Jonathan Franco. 2010. Exercise Dosage
For All Ages. USA: University of Texas at El Paso Physical Theraphy
Program.
[7]
Mohrman, David E. dan Lois Jane Heller. 2014. Cardiovascular Physiology
(Lange Medical Book) 8th Edition. USA: Mc Graw Hill Education.
[8]
Nugraha, Imam. 2014. Aplikasi Pendeteksi Detak Jantung Menggunakan
Metode Photoplethysmograph dan Moving Average Filter Berbasis
Android. Bandung: Universitas Komputer Indonesia.
[9]
Plowman, Sharon A. dan Denise L. Smith. 2013. Exercise Physiology for
Health Fitness and Performance. USA: Lippincott Williams & Wilkins.
101
Universitas Kristen Maranatha
Daftar Pustaka
102
[10] Putra, Dhiko Dwiaprianto. 2014, Sistem Akuisisi Data Kendaraan Bermotor
Menggunakan Smartphone Android Melalui Koneksi Bluetooth.
Bandung: Universitas Kristen Maranatha.
[11] Ramli, Nur Ilyani, Mansour Youseffi dan Peter Widdop. 2011. Design and
Fabrication of a Low Cost Heart Monitor using Reflectance
Photoplethysmogram. World Academy of Science, Engineering and
Technology.
[12] Sankai, Yoshiyuki, Kenji Suzuki, dan Yasuhisa Hasegawa. 2014.
Cybernics: Fusion of Human, Machine, and Information Systems.
German: Springer Science & Business Media.
[13] Shaltis, Philip Andrew. 2007. A Wearable Blood Pressure Sensor Using
Oscillometric Photoplethysmography and Micro Accelerometers. USA:
Department of Mechanical Engineering, Massachusetts Institue of
Technology.
[14] Shaltis, Philip Andrew, Andrew Reisner, dan H. Harry Asada. 2006.
Wearable, Cuff-less PPG-Based Blood Pressure Monitor with Novel
Height Sensor. IEEE.
[15] https://arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardProMini
(Arduino
Pro
Mini
Specification, diakses pada Juli 2015)
[16] https://arduino.cc/en/Main/ReleaseNotes (Arduino Software Release Note,
diakses pada November 2015)
[17] http://cdn.sparkfun.com/datasheets/Sensors/ForceFlex/2010-10-26DataSheet-FSR400-Layout2.pdf (Data Sheet FSR 400 produksi
Interlink, diakses Juli 2015)
[18] http://developer.android.com/guide/components/fundamentals.html
(Android Application Fundamental, diakses November 2015)
Universitas Kristen Maranatha
Daftar Pustaka
103
[19] http://elecrow.com/download/PS-MPU-6000A.pdf (Data Sheet MPU-6050
produksi InvenSense, diakses Juli 2015)
[20] https://en.wikipedia.org/wiki/Mean_arterial_pressure (Mean Arterial Pressure
from Wikipedia The Free Encyclopedia, diakses September 2015)
[21] https://img.fasttechcdn.com/145/1453703/1453703-1.jpg
(Gambar
Regulator
Tegangan 3.3V, diakses Desember 2015)
[22] http://learningaboutelectronics.com/images/LM7805.jpg (Gambar Regulator
Tegangan 5V, diakses Desember 2015)
[23] http://lelong.com.my (Gambar Modul Arduino Pro Mini 5V/16MHz,
diakses Desember 2015)
[24] http://medical-dictionary.thefreedictionary.com/heart+rate (Heart Rate from
The Free Dictionary, diakses September 2015)
[25] http://playground.arduino.cc/Main/MPU-6050#easy (MPU-6050 Accelerometer
+ Gyro Specification, diakses Juli 2015)
[26] http://pulsesensor.com (PulseSensor Official Website, diakses Juli 2015)
[27] https://sparkfun.com/datasheets/Sensors/Pressure/fsrguide.pdf
(Force
Sensing
Resistor Integration Guide and Evaluation Parts Catalog, diakses Juli
2015)
[28] http://tec.reutlingen-university.de/uploads/media/DatenblattHC-05_BTModul.pdf (HC Serial Bluetooth Products User Instructional Manual,
diakses Juli 2015)
Universitas Kristen Maranatha