Pendeteksi frekuensi detak jantung (heart rate)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1   LATAR BELAKANG

Dengan berkembanganya zaman maka manusia berkeinginan untuk membuat alat-alat yang dapat membantu kegiatannya sehari-hari. Salah satunya adalah alat dalam bidang kedokteran. Agar dokter bisa mengetahui detak jantung manusia secara akurat dan cepat makan manusia berkeinginan untuk membuat alat pendeteksi frekuensi detak jantung (heart rate) secara manual.

Alat-alat yang menunjang untuk membantu dokter dalam menentukan detak jantung manusia yang ada selama ini bervariasi baik dari metode pengkuran, komponen dan program aplikasi yang dipakai. Hal ini berakibat pada harga alat pendeteksi detak jantung yang berada di pasaran. Alat pendeteksi detak jantung yang ada selama ini terkesan sebagai alat kesehatan yang sangat mewah, ini dapat dilihat dari harga yang sangat mahal sekali dan sulit didapatkan oleh orang awam. Agar alat-alat kedokteran bisa dinikmati dengan harga yang cukup terjangkau, maka penulis akan membuat suatu alat pendeteksi frekuensi detak jantung yang berbeda dengan yang ada dipasaran dengan harga pembuatan yang terjangkau (relative murah) tetapi dengan kualitas (akurasi) yang sebanding

Pada umumnya perancangan alat pendeteksi detak jantung terdiri dari sensor, amplifier, filter, digital converter, mikrokontroler dan display. Perbedaan pada alat pendeteksi detak jantung yang dibuat terletak pada metode pengukuran, komponen dan pemograman yang digunakan.

Perbedaan yang mendasar pada alat pendeteksi jantung adalah pada metode pengukuran. Pengukuran yang dilakukan selama ini untuk menentukan frekuensi detak jantung menggunakan beberapa metode diantaranya :

·         Bunyi denyut jantung (stetoskop)

·         Aktifitas elektris dari permukaan tubuh (Elektrokardiograph)

·         Perubahan volume darah disuatu organ akibat dari pemompaan darah oleh jantung (Plethysmografi)

·         Tekanan permukaan kulit strain gauge

Pada penelitian ini metode yang digunakan untuk mengukur frekuensi detak jantung adalah metode Elektrokardiograph dengan menggunakan bantuan sensor (pulse sensor heart beat).

Mikrokontroler yang digunakan pada penelitian ini yaitu Mikrokontroler Arduino UNO. Arduino merupakan pengendali mikro single-board yang bersifat open-source, diturunkan dari Wiring platform, dirancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai bidang. Hardwarenya memiliki prosesor Atmel AVR dan softwarenya memiliki bahasa pemrograman sendiri.

Hardware Arduino diprogram menggunakan bahasa pemprograman C/C++, yang sudah disederhanakan dan dimodifikasi. Arduino mengikuti pola pemprograman wiring (syntak dan library). Sementara untuk editor pemprogramannya (IDE- Integrated Development Enviroment) dikembangkan dari processing.

1.2  PERUMUSAN MASALAH

Masalah yang akan dibahas pada penelitian ini adalah :

-          Bagaimana mengintegrasikan antara Arduino dengan Pulse Sensor agar dapat mendeteksi frekuensi detak jantung.

-          Apakah alat pendeteksi jantung yang dibuat mampu mendeteksi detak jantung secara akurat.

1.3  TUJUAN PENELITIAN

Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini adalah :

-          Membuktikan alat yang dirancang mampu mendeteksi frekuensi detak jantung.

-          Membuat alat pendeteksi detak jantung dengan hasil tampilan serta tingkat akurasi yang baik.

1.4   MANFAAT

             Penelitian ini diharapkan dapat membuat perangkat pendeteksi frekuensi detak jantung secara digital yang akurat dengan biaya yang cukup terjangkau dan dapat diaplikasikan dengan mudah di kehidupan sehari-hari.

1.5  METODOLOGI PENELITIAN

      Adapun metode yang akan dipergunakan dalam penelitian ini adalah:

-          Metode Studi keperpustakaan

Dalam hal ini bahan-bahan referensi yang berhubungan dengan materi yang akan dibahas dikumpulkan dari semua buku-buku atau internet.

-          Metode Bimbingan

Saran – saran dari dosen pembimbing menjadi masukan yang sangat berguna.

-          Metode Perancangan

Melakukan perancangan terhadap alat yang akan dibuat.

-          Metode Percobaan

Metode pembuktian hasil alat yang telah dibuat. Hal ini dimaksudkan untuk melihat sejauh mana hasil tersebut sesuai dengan teori-teori yang telah didapat dari metode studi kepustakaan.

1.6   SISTEMATIKA PENULISAN

      Tugas akhir ini terdiri dari 5 bab dimana sistematika penulisan yang  diterapkan dalam tugas akhir ini menggunakan urutan sebagai berikut:

Bab 1 :Pendahuluan

Berisikan tentang latarbelakang, batasanmasalah, tujuan penelitian, metodologi penelitian dan sistematika penulisan.

Bab 2 :Landasan Teori

Landasan teori menjelaskan tentang teori pendukung yang  digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari Prototype Arduino untuk tachometer sepeda.

Bab 3 :Metodologi Penelitian

Pada bab ini menjelaskan langkah-langkah yang digunakan dalam penyelesaian tugas akhir ini mulai dari awal sampai ahir perancangan.

Bab 4 : Kesimpulan Dan Saran

Bab ini memuat kesimpulan dan saran yang diperoleh dari berbagai proses yang dilalui dalam penyusunan tugas akhir ini

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Sensor

Elektroda dapat dijadikan sebagai sensor maupun tranduser karena memenuhi fungsi dasar elektroda yang dapat mendeteksi sinyal kelistrikan jantung dan fungsi tranduser yang mengkonversi informasi biologis menjadi sinyal elektrik yang dapat diukur. Sensor ataupun tranduser ini dipakai dengan menggunakan interface jelly electrode-electrolyte. Elektroda yang dipakai adalah jenis tempel dengan bahan dari perak klorida (AgCl) yang dapat mengurangi noise dengan frekuensi rendah pada sinyal elektroda yang terjadi akibat pergerakan.

2.2 Denyut Jantung

Penggunaan sensor dianjurkan menggunakan Signal. Gel Signal dapat

meningkatkan konduktifitas dari tubuh sehingga sensor lebih dapat menerima signal elektrik dari tubuh. Untuk mengetahui jumlah detakan jantung permenit dapat dihitung menggunakan rumus :

DJ = Jml puncak R dlm 10 detik x 6 ..................(1)

Untuk jarak gelombang R yang tidak stabil dapat digunakan rumus berikut;

DJ = (bpm) ......................... (2)

Elektroda dilekatkan pada tubuh yang dapat meneruskan potensial listrik dari tubuh(Setiya, 2013).  Letak elektroda yang berbeda akan mengakibatkan bentuk gelombang yang berbeda pula. Sadapan yang dipakai yaitu sadapan unipolar ekstremitas merekam besar potensial listrik pada satu ekstremitas. Gabungan electrode pada ekstremitas lain membentuk electrode indifferent (potensial 0).

Sadapan ini diletakkan pada kedua lengan dan kaki dengan menggunakan kabel seperti yang digunakan pada sadapan bipolar. Elektroda tungkai kanan selalu dihubungkan dengan ground untuk menjamin pontensial nol yang stabil. Vektor dari sadapan unipolar akan menghasilkan sudut pandang terhadap jantung dalam arah vertikal.

2.3 Arduino Uno

Arduino Uno adalah papan mikrokontroler yang berdasarkan ATmega328 yang memiliki 14 digital input/output pin (dimana 6 dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, osilator kristal 16 MHz, koneksi USB, jack listrik, header ICSP, dan tombol reset. Arduino uno ini berisikan semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler, dengan cara menghubungkannya ke komputer dengan kabel USB atau power dengan adaptor AC-DC atau baterai untuk memulai. Arduino Uno berbeda dari semua papan arduino sebelumnya karena tidak menggunakan chip FTDI driver USB-toserial. Sebaliknya, memiliki fitur Atmega16U2 (Atmega8U2 hingga versi R2) diprogram sebagai konverter USB-to-seria

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Desain Sistem

Bentuk rangkaian sistem perancangan secara keseluruhan dapat dilihat dari skematik rangkaian berikut:

 

                 Gambar 3. Skematik Sistem Keseluruhan

Kerja Sistem ini adalah :

1. Sensor diberikan penguat instrumentasi yaitu gabungan penguat diferensial dasar dengan penguat penyangga sehingga sinyal dapat dibaca oleh Arduino

2. Sinyal dari detak jantung diterima yang berbentuk analog dan dikonversikan menjadi sinyal digital menggunakan ADC agar dapat diolah PC (Personal Computer)

3. Data yang diperoleh kemudian dikirim menggunakan bahasa program Arduino IDE.

4. Hasil berupa tegangan dari denyut jantung tersebut akan dikirim melalui komunikasi dengan memakai Xbee sebagai transmitter (pengirim) dan receiver (penerima) yang dihubungkan ke PC

5. Hasil yang telah diterima kemudian ditampilkan pada aplikasi dalam grafik

BAB IV

KESIMPULAN DAN SARAN

Berdasarkan hasil perancangan dan pengujian yang telah dilakukan pada sistem yang telah dibuat, menggunakan Mikrokontroler Arduino dan filter FIR maka dapat disimpulkan bahwa sistem monitoring denyut jantung diketahui dapat dipantau dari jarak jauh. Pengujian sinyal grafik sebelum dan sesudah difilter digital menggunakan metode Finite Impulse Response (FIR) jenis Low Pass memiliki perbedaan yang tidak jauh berbeda namun sinyal setelah difilter terlihat noisenya berkurang dan tampak lebih halus pada orde 16. Adapun saran yang dapat diberikan untuk perkembangan sistem sehingga sistem tersebut dapat memiliki fungsi yang lebih baik lagi dengan penambahan sadapan sensor pada bagian badan khususnya sekitaran jantung sehingga bentuk sinyal grafik P,Q,R,S dan T nya, agar hasilnya lebih akurat.

           

DAFTAR PUSTAKA

Agung, I Gst. Ag. Pt.dkk. 2007. Perancangan dan Realisasi Penghitung    Frekuensi Detak Jantung Berbasis Mikrokontroler AT89S52

Setiya, Cahya. 2013. Makalah EKG Gangguan Pembentukan impuls yang Berasal                        dari Sinus dan Atrial. http://penasangteknisicardio.blogspot.com      /2016/11/makalah- ekg-gangguanpembentukan-impuls.html diakses 25       November 2016