![Jurnal Jurnal Fix Bismillah PDF [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/jurnal-jurnal-fix-bismillah-pdf.jpg)
11 0 1 MB
Pengiriman Sinyal Electrocardiograf dan Nilai BPM Melalui Bluetooth Tampil Android Arifah Putri Caesaria, Dandi Hafidh Azhari. Jurusan Teknik Elektromedik Poltekkes Kemenkes, Surabaya Jl. Pucang Jajar Timur No. 10, Surabaya, 60245, Indonesia [email protected], [email protected] Abstrak— Electrocardiograph adalah alat bantu dokter untuk mengetahui mengetahui aktivitas listrik jantung. Pemeriksaan ECG dilakukan dengan menempelkan lead (alat penerima impuls listrik jantung) di beberapa lokasi yang telah ditentukan. Setelah itu, informasi mengenai keadaan jantung dapat diketahui melalui pola grafik yang dihasilkan. Sinyal EKG adalah sinyal listrik yang dihasilkan oleh aktifitas kelistrikan jantung. Kelainan dari fungsi jantung seseorang dapat dilihat dari rekaman sinyal EKG ini. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui dan menampilkan sinyal ECG dan detak jantung pada android melalui pengiriman sinyal bluetooth ke android. Rancang bangun utama terdiri dari rangkaian instrument, rangkaian hpf dan penguat, rangkaian lpf, rangkaian notch filter, rangkaian adder, mikrokontroller, Arduino, Bluetooth dan android. Sinyal EKG dikumpulkan dari tubuh berdasarkan pengukuran standar LEAD II. Sinyal ini merupakan rekaman informasi kondisi jantung yang diambil dengan memasang electroda pada badan. Sinyal listrik jantung yang ditangkap oleh elektroda masih sangat lemah yaitu sebesar milivolt dengan rentang frekuensi 0,05 – 100 hz. Sehingga untuk menguatkan sinyal mengunakan rangkaian amplifier. Rancang bangun juga dilengkapi dengan pemancar Bluetooth untuk mengirimkan data ke android. Setelah evaluasi, kesalahan BPM pada alat ini adalah 0,1 % dan memiliki nilai presisi sebesar 1,3 dalam 50 menit pada 50 kali percobaan. Desain EKG pada alat ini memiliki biaya rendah untuk dibuat untuk produksi massal untuk membantu orang dengan penyakit jantung. Projek ECG kali ini dilengkapi dengan mikrokontroller untuk menampilkan sinyal ECG dan detak jantung pada android
Kata Kunci : ECG, Sinyal EKG, BPM, Microcontroller, dan Bluetooth I. PENDAHULUAN Sinyal elektrokardiografi (EKG) adalah sinyal yang dihasilkan dari irama denyut jantung secara terus menerus. Mekanisme sederhana dari alat ini adalah mengukur potensial listrik sebagai fungsi waktu yang dihasilkan oleh jantung. Potensial listrik tersebut dihasilkan dengan pemicu denyut jantung yang dapat merubah system kelistrikan jantung. Perbedaan potensial tersebut kemudian divisualisasikan sebagai sinyal pada layar monitor atau pada kertas perekam. Elektrokardigraf adalah alat medis yang digunakan untuk merekam beda potensial biomedik dipermukaan kulit yang dibangkitkan jantung dengan memasang elektroda rekam (Ag/AgCl) pada tempat tertentu dipermukaan tubuh.[9] Perhitungan denyut nadi dalam bidang kedokteran saat ini masih menggunakan cara manual, yaitu dengan cara pengukuran menggunakan Stethoscope atau dengan mengukur denyut nadi pada pergelangan tangan dengan bantuan jam tangan.[10] Frekuensi jantung atau Heart Rate adalah jumlah denyut jantung selama satu menit. Menurut American Heart Association (AHA), detak jantung normal saat istirahat untuk anak – anak (usia 6 – 15 tahun) adalah 70 – 100 bpm (beat per minute). Sementara, detak jantung normal saat istirahat untuk orang dewasa (18 tahun ke atas) adalah 60 – 100 bpm. Detak jantung normal saat istirahat adalah detak jantung yang diukur dalam kondisi (posisi) sedang duduk, berbaring, santai, dan tidak sedang/baru saja melakukan aktivitas fisik.[11]
Elektrokardiograf adalah suatu alat yang digunakan untuk merekam impuls listrik yang ditimbulkan oleh jantung ketika berdenyut. Melalui elektroda yang ditempelkan pada dada, tangan, dan kaki getaran jantung akan ditangkap dan diubah menjadi sinyal listrik dan ditampilkan di atas layar tabung sinar katode atau dicetak di atas kertas. Grafik hasil rekaman impuls listrik itu disebut elektrokardiogram. Pada awalnya, alat yang digunakan adalah elektrometer kapiler namun alat ini masih sangat kasar dan tidak peka dalam menangkap impus listrik yang dihasilkan oleh jantung. Pada tahun 1900, seorang ahli faal dari Belanda, Willem Einthoven, menggunakan sebuah galvanometer sebagai pengganti elektrometer kapiler untuk merekam aktivitas jantung. Untuk penemuannya ini, Einthoven mendapat hadiah Nobel pada tahun 1924.[2] Pada pembuatan alat ECG ini masih terdapat nilai error sebesar 0,1% jika dibandingkan dengan alat ECG asli. Sinyal ECG memiliki tegangan sampai 3mV dan rentang frekuensi 0,05 – 100 Hz. Sinyal listrik ditimbulkan dari aliran darah yang dipompa oleh jantung. Dari permukaan kulit di dada atau di kulit kaki dan tangan sudah bisa mewakili sinyal jantung. Beda antara peletakan sadapan ECG di dada, di kaki dan tangan adalah hanya pada besar dan kecilnya (amplitudo) dari sinyal, sedangkan bentuk sinyalnya tetap sama. Setiap positif elektroda yang dituju oleh arah depolarisasi akan menghasilkan gambar EKG dengan defleksi positif. Di akhir semester tiga kali ini, mata kuliah elektronika terapan memberikan tugas akhir yaitu membuat alat
1
Electrocaridiography sebagai pemeriksaan sinyal jantung dan detak jantung. Pada alat ini menggunakan rangkaian instrumentasi dasar, notch sebagai peredam sinyal dari PLN, dan juga rangkaian filter lainnya yaitu hpf dan lpf. Filter yang biasa digunakan pada alat ini bekisar 0.05 Hz- 100 Hz. Tetapi, pada project kali ini menggunakan filter berkisar antara 3,21 Hz102,67 Hz. Tujuan pembuatan projek ini, berfungsi untuk menampilkan sinyal ECG melalui android dengan mengirimkan sinyal menuju android menggunakan Bluetooth HC-05 dan juga menggunakan arduino dan mikrokontroller. Penampil sinyal ECG pada android menggunakan apikasi Roboremo. Dengan diberikankannya project kali ini diharapkan mahasiswa Teknik Elektromedik dapat lebih mahir dalam bidang elektronika dengan adanya eksperimen dan pengalaman.
mengkonverter analog ke digital menggunakan Arduino Nano digunakan untuk mengubah sinyal EKG dari analog menjadi sinyal digital. Rekaman sinyal EKG disalurkan menuju modul Bluetooth ke android. Pada android akan menampilkan sinyal EKG serta detak jantung dalam 1 menit.
SADAPAN ELEKTRODA
INSTRUMENT AMPLIFIER
NON-INVERTING
HIGH PASS FILTER DAN PENGUAT
ADDER DAN BUFFER
LOW PASS FILTER
ARDUINO NANO
NOTCH FILTER
BLUETOOTH (HC-05)
II. BAHAN-BAHAN DAN METODE A. Setting Percobaan Pada penelitian ini menggunakan 1 pasien yang bernama Arifah Putri Caesaria dengan usia berkisar 18 tahun hingga 19 tahun dan beratnya diantara 50 kg hingga 60 kg. 1) Bahan dan Alat Pada penelitian ini menggunakan alat EKG dan jepit elektroda serta menggunakan alcohol untuk mensterilkan tangan yang akan disadap supaya sinyal yang dihasilkan bagus, jepit elektroda diletakkan pada tangan kanan sebagai input, kaki kiri sebagai input dan kaki kanan sebagai ground. Pada rangkaian instrumentasi menggunakan IC TL-084, rangkain filter rangkaian Notch untuk meredam sinyal dari PLN yaitu sebesar 50 Hz, menggunakan Arduino Nano untuk mengambil data ECG dan komunikasi pada computer atau PC dengan menggunakan Modul Bluetooth HC – 05. Serta membutuhkan Hanphone untuk pengiriman sinyal dari HC-05 2) Eksperimen Dalam project ini, setelah desain selesai maka untuk selanjutnya pasien akan dipasang elektroda/jepit elektroda sesuai dengan letak sadapan yang telah ditentukan. Kemudian output dari rangkaian instrumentasi dasar akan di inputlkan pada rangkaian filter termasuk notch untuk meredam sinyal dari PLN sebesar 50 Hz, dan juga menggunakan rangkaian HPF dan LPF, output dari rangkaian akhir akan diteruskan ke mikrokontroler, pada mikrokontroler data analog akan dirubah menjadi data digital agar sinyal tersebut dapat diteruskan ke HC-05, jika Bluetooth aktif maka sinyal dan detak jantung akan tampil di android. Respons frekuensi perangkat ini diuji dengan menggunakan Osiloskop Digital dan Android dengan rentang BPM 60 sampai 100 per menit selama 50 menit. B. Diagram Balok Dalam penelitian, pemeriksaan EKG dilakukan berbeda penempatan tiga elektroda untuk kombinasi LEAD II pada tangan kanan sebagai input, kaki kiri sebagai input, dan kaki kanan sebagai titik ground. Lalu sinyal ECG diperkuat dengan adanya rangkaian instrument amplifier, high pass filter, notch filter, low pass filter, dan juga rangkaian adder. Lalu untuk
INPUT
PROSES
OUTPUT
Gambar 1. Diagram Blok
START
INISIALISASI
VOID SETUP
VOID LOOP
AMBIL DATA
NO ADC (KOMUNIKASI SERIAL)
YES PENGI RIMAN DATA ADC (A0)
INISIALISASI BLUETOOTH
NO BLUETOOTH CONNECT
YES DISPLAY (ROBOREMO)
HASIL BPM
Gambar 2. Flowchart
2
C. Diagram Alir Program arduino dibangun berdasarkan flowchart seperti yang ditunjukkan pada gambar diatas, setelah inisialisasi arduino program akan dilanjutkan ke program selanjutnya apakah koneksi Bluetooth aktif atau tidak, lalu jika Bluetooth telah aktif maka program akan akan dilanjutkan ke pengiriman Bluetooth ke Android, pada Android akan menampilkan sinyal EKG serta detak jantung selama 1 menit.
𝑓𝑐 =
R14 1K R3 1OOK
R13
J7 1K
3 1
3)
R11 22K J6
14
9
-
10 R6 22K
11
4
+
LEAD T
R9 R10 22K 22K
U1C TL084
1
11
4
TP1
13
22K
1
4
GND
8
Low Pass Filter Low pass filter (LPF) adalah salah satu filter yang melewatkan frekuensi dibawah frekuensi cut off. Pada low pass filter yang ideal, sinyal dengan frekuensi diatas frekuensi cut off tidak akan dilewatkan sama sekali dimana Vo = 0 volt. Rangkaian ini menggunakan IC TL084, dimana output dari rangkaian ini akan masuk ke nocth filter, rangkaian ini mempunyai fc sebesar 102.67 Hz. Berikut adalah perhitungan frekuensi cut off (fc) pada rangkaian LPF[3] : 1 𝑓𝑐 = 2𝜋√𝑅1𝑅2𝐶1𝐶2
4
-
3
R5
-
1 2
U1D TL084
+
+
11
-9V
12
+
POT
Gambar 4. Non – Inverting dan HPF
+9V
2
1
+9V
-9V
J1
3 R30
10uF 2
Gain = 1+2𝑅𝑓 𝑅𝑔 U1A TL084 1
U2A TL084
11
2
C12
TP2
-
Instrument Amplifier Penguat instrument adalah suatu penguat untai tertutup (close loop) dengan masukan diferensial dan penguatannya dapat diatur tanpa mempengaruhi perbandingan penolakan modus bersama (Common Mode Rejection Ratio).[1] Penguat pada rangkaian mempunyai penguat sebesar 79.57142857 kali, rumus yang digunakan untuk menentukkan pengutan instrumentasi adalah sebagai berikut:
-9V
GND
D. Rangkaian Analog Rangkaian yang yang digunakan yaitu rangkaian instrumentasi, high pass filter, notch filter, low pass filter, penguat dan rangkaian adder. Rangkaian digunakan untuk memproses sinyal EKG. Lalu untuk pemrosesan digital menggunakan Arduino. 1)
1 2𝜋𝑅𝐶
+9V -9V
C4 33n
+9V
R7 560
J2
GND
1 2
J3
-9V
-9V
5
7
+
R17 47K
4
GND
U2B
GND
6
R18 47K
5
GND
2)
High Pass Filter dan Penguat High pass Filter (HPF) adalah salah satu filter dimana melewatkan frekuensi diatas frekuensi cut off. High pass filter yang paling sederhana tersusun atas kapasitor yang terhubung secara pararel dengan resistor. Karena sinyal EKG berkisar antara 0.05100Hz maka diperlukan rangkaian HPF untuk melewatkan sinyal diatas 0.05 Hz. Berikut adalah perhitungan frekuensi cut off (fc) pada rangkaian HPF sebesar 3,21 Hz dan memiliki nilai penguat sebesar 102 kali, untuk menentukan frekuensi cut off (fc) dan penguat disini menggunakan non-inverting dengan rumus[4]:
4
C5 33n
7
+
+9V
Gambar 3. Instrument Amplifier
TP3
TL084
1 2
-
1 2
R8 22K
11
6
J11
U1B TL084
-
11
LEAD K
+9V
Gambar 5. Low Pass Filter
4)
Notch Filter Notch filter atau Band Stop Filter dapat dibuat dengan menggabungkan LPF dan HPF secara pararel, filter ini menahan/tidak melewatkan jangkauan frekuensi tertentu, yaitu antara frekuensi cut off bawah dan frekuensi cut off atas. Selisih antara frekuensi cut off bawah dan frekuensi cut off atas dinamakan bandwith. Aplikasi dari rangkaian ini digunakan untuk menghilangkan frekuensi yang tidak diinginkan, misalnya rangkaian kita menghasilkan noise pada frekuensi 10KHz maka untuk menghilangkan noise
3
tersebut kita dapat menggunakan BSF agar noise hilang. Syarat rangkaian diatas adalah frekuensi cut off LPF harus lebih kecil darpada frekuensi cut off HPF. Pada rangkaian diatas jika memenuhi nilai-nilai yang terdapat dibawah ini : • R1=R2=2R3 • C2=C3=0.5C1 • Jika nilai-nilai sesuai diatas maka kita dapat mendapatkan rumus untuk menghitung frekuensi rejection/notch (frekuensi yang ditahan) dengan rumus[5]:
fc
=
ECG dimana sebagian dari sinyal ECG naik menjadi positif seluruhnya. Tujuan dari rangkaian ini, agar tegangan sinyal ECG dapat tersampling secara utuh oleh ADC. Rangkaian ini menggunakan diode zener sebagai clamper dan VR (variable resistor sebagai setting tegangan Vref).[6] J9
1
TP6
+9V R27 1K
2
R29 1K
D1
R28
R2 100K
1K
3,1V
1
1
GND
2𝜋𝑅𝐶
C14 104
GND
GND
Gambar 8. Adder
nilai fc dari rangkaian notch filter ini sebesar 49,82 Hz. R31 68k 10 C15 47n
+
8
7)
1
-
11
9
J2 TP4
R33
R35
68k
68k
TP3
C16 47n
4
U11D TL084 +
14
-9V R34 100k
2
J5
13
1 2
7
3
11
-
12
1
1
Rangkaian Buffer Rangkain buffer adalah rangkaian yang menghasilkan tegangan output sama dengan tegangan inputnya. Dimana prinsip dasarnya hanya sebagai penguat arus tanpa terjadi penguatan tegangan. Rangkaian ini menggunakan IC TL084.[7] U3B
+
J1
U11C TL084
11
C14 47n
4
C10 47n
-
R28 68k
TL084 6 5
4
OUT ECG
Gambar 6. Notch Filter +9V
5)
Rangkaian Non-Inverting Rangkaian penguat akhir yang digunakan yaitu rangkian penguat non inverting (tak membalik). Dimana Vin diberikan pada masukan tidak membalik sehingga output akan sefasa dengan input untuk rangkaian ini. Untuk menentukan besar penguatan maka digunkan rumus sebagai berikut:[2]
ACL = 1+2𝑅𝑓 𝑅𝑔 Nilai penguat pada rangkaian ini sebesar 101 kali +9V
4
U3A
+
1
2
11
-
TL084 3
-9V
R1 1OOK
R26 1K
GND
Gambar 7. Non-Inverting
6)
Rangkaian Adder Rangkaian adder adalah rangkaian yang berfungsi untuk menaikkan level tegangan ada sinyal
Gambar 9. Buffer
8)
Modul Bluetooth HC-05 Adalah sebuah modul Bluetooth SPP (Serial Port Protocol) yang mudah digunakan untuk komunikasi serial wireless (nirkabel) yang mengkonversi port serial ke Bluetooth. HC-05 menggunakan modulasi bluetooth V2.0 + EDR (Enchanced Data Rate) 3 Mbps dengan memanfaatkan gelombang radio berfrekuensi 2,4 GHz. Modul ini dapat digunakan sebagai slave maupun master. HC-05 memiliki 2 mode konfigurasi, yaitu AT mode dan Communication mode. AT mode berfungsi untuk melakukan pengaturan konfigurasi dari HC-05. Sedangkan Communication mode berfungsi untuk melakukan komunikasi bluetooth dengan piranti lain. Dalam penggunaannya, HC-05 dapat beroperasi tanpa menggunakan driver khusus. Untuk berkomunikasi antar Bluetooth, minimal harus memenuhi dua kondisi berikut : • Komunikasi harus antara master dan slave. • Password harus benar (saat melakukan pairing). Adapun spesifikasi dari HC-05 adalah :
4
Hardware : • Sensitivitas -80dBm (Typical) • Daya transmit RF sampai dengan +4dBm. • Perasi daya rendah 1,8V – 3,6V I/O. • Kontrol PIO. • Antarmuka UART dengan baudrate ang dapat deprogram dengan antena terintegrasi. Software : • Default baudrate 9600, Data bit : 8, Stop bit = 1 • Parity : No Parity • Mendukung baudrate : 9600, 19200, 38400, 57600, 115200, 230400 dan 460800. • Auto connect pada saat device dinyalakan (default). • Auto reconnect pada menit ke 30 ketika hubungan putus karena range koneksi.[8]
Arduino Tx Nano Rx GND
Rx
BT HC-05
Tx GND
Gambar 10. Modul Bluetooth
III. HASIL Pada project ini, menggunakan program listing untuk arduino untuk mengirim hasil sinyal ECG serta detak jantung dalam 1 menit yang akan dilanjutkan oleh HC-05 untuk pengiriman ke Android. hasil sinyal ECG dilihat menggunakan perbandingan alat Osiloskop digital dan Roboremo.
Gambar 11. Rangkaian Keseluruhan ECG
Gambar 12. Rangkaian Bluetooth dan Arduino
1) Rancang Bangun ECG Pada gambar 9 dan 10 diatas adalah rangkaian analog ECG dan digital ECG. Pada gambar 9 terdapat rangkaian analog ECG berupa rangkaian Instrumentasi, Notch Filter, HPF (High Pass Filter), LPF (Low Pass Filter), Non – Inverting, Rangkaian Adder dan Rangkaian Buffer. Pada gambar 10 diatas terdapat rangkaian digital berupa rangkaian Bluetooth HC – 05 dan Arduino Nano yang berfungsi untuk mengirim sinyal ECG menuju Android. 2)
Listing Program untuk Arduino Holter Monitor Pada Listing Program, terbagi menjadi dua yaitu list program untuk pengiriman sinyal Bluetooth menggunakan HC – 05 dan list program untuk menampilkan sinyal ECG pada Android Listing program #include // Library untuk Bluetooth int bluetoothTx = 2; // inisialisasi pin D2 int bluetoothRx = 3; // inisialisasi pin D3 SoftwareSerial bluetooth(bluetoothTx, bluetoothRx); // inisialisasi bluetoothTx dan bluetoothRx unsigned long waktuBPM,waktuawal=0; unsigned long waktu, waktureset; float ref,hold,BPMpalsu, refrr, holdrr=0; int ecg,resp; int BPMasli, koreksibpm, bpmtanda =0; int b=0; int sensorPin = A0; // inisialisasi variable sensorPin dari arduino A1 int sinyalECG; // inisialisasi data desimal variable sinyal ECG int a=0; // inisialisasi data logika berawal dari 0
5
Penjelasan: Library Arduino untuk listing program ECG. Library Arduino berisi file-file tambahan yang akan digabungkan pada sketch. #include;
Library untuk komunikasi
serial. Int bluetoothTx=2; Adalah inisialisasi pengiriman pada Bluetooth yang di inputkan pada pada pin 2 arduino. Int bluetoothRx=3; Adalah inisialisasi penerimaan pada Bluetooth yang diinputkan pada pin 3 arduino. SotwareSerial
Bluetooth(bluetoothTx,
void loop() { // put your main code here, to run repeatedly: sinyalECG = analogRead(sensorPin); // sinyalECG dikalikan resolusi ecg = sinyalECG*0.0048875855327468; // sinyalECG dikalikan resolusi ecg = analogRead(A0); Penjelasan: Void loop digunakan untuk menjalankan suatu siklus program, yang akan dilakukan terus-meneurs hingga Arduino mati/reset.
bluetoothRx);
Adalah file dari library untuk menginialisasi serial pada Bluetooth. int(Integer) adalah salah satu tipe data numerik yang memungkinkan kita untuk menyimpan data dalam bentuk bilangan bulat).
sinyalECG = analogRead(sensorPin); adalah sinyal analog yang telah diinputkan pada sensorPin(A0) pada pin arduino dan telah diinialisasikan dengan variable sinyalECG. ecg
=
sinyalECG*0.0048875855327468;
adalah
dari
sinyalEOG yang berupa data analog untuk dikonversikan dalam nilai 0V-5V pada serial komunikasi arduino.
Float adalah tipe data yang bertujuan untuk menyimpan nilai dengan angka, termasuk desimal.
if (refhold) { b=1; } if (ecg=60000)//menghitung sampai 5s { BPMasli=BPMpalsu*1;//akumulasi BPM selama 5s dijadikan 60s BPMpalsu=0; waktuBPM=millis(); } Penjelasan:
Gambar 13. Rangkaian Keseluruhan ECG
Program ini digunakan untuk menghitung BPM 1 menit
a. Test Point 1
kemudian hasilnya ditampilkan di android(roboremo).
//Serial.println(ecg); // kata kata pada serial monitor Serial.print("BPM="); Serial.println(BPMasli); // kata kata pada serial monitor Serial.print(sinyalECG); bluetooth.print((String)"S " + sinyalECG + "\n"); // print to android bluetooth.print((String)"U " + BPMasli + "\n"); //delay(10); }
Gambar 14. Output Rangkaian Instrument
Keterangan: Test point 1 merupakan output dari instrument amplifier, sinyal yang dihasilkan masih sangat kecil, yaitu sebesar 8.0 mV. Dimana sinyal masih
Penjelasan: bluetooth.print((String)”S “ + sinyalECG + “\n”); adalah untuk mengirim data sinyal variable kirim untuk ditampilkan ke
tertutup noise. b. Test Point 2
software roboremo dengan set id “S” dan bertipe string bluetooth.print((String)”U “ + BPMasli + “\n”); adalah untuk mengirim data BPM variable kirim untuk ditampilkan ke software roboremo dengan set id “U” dan bertipe string (String) adalah tipe data untuk teks yang merupakan gabungan huruf angka, whitescape (spasi), dan berbagai karakter). 3) Data Test Point
Gambar 15. Output Rangkaian HPF dan Non – Inverting
Pengambilan data tiap point menggunakan Osiloskop Digital dengan
mengecek
output
Rangkaian
Instrumentasi,
LPF,HPF,Notch Filter, Rangkaian Adder, Rangkaian Buffer, dan Rangkaian Non – Inverting.
Keterangan: Test point 2 merupakan output dari high pass filter dan penguat (Rangkaian non-inverting). Pada output, sinyal yang dihasilkan sebesar 336 mV. Dimana sinyal lebih besar dari sinyal pada test point 1, namun dalam hal ini sinyal masih belum begitu jelas karena masih tertutup noise.
7
c. Test Point 3
sinyal diatas frekuensi cut off. Output dari TP 5 ini menunjukan sinyal EKG yang bersih dari noise. Rangkaian ini memiliki amplitude sebesar 2.75 V. f. Test Point 6
Gambar 16. Output Rangkaian LPF 1
Keterangan: Test point 3 merupakan output dari Rangkaian LPF yang berfungsi untuk meloloskan sinyal Gambar 19. Output Rangkaian LPF 3
dengan frekuensi rendah, sinyal mulai terlihat, sinyal mulai terlihat. Pada output ini amplitude sinyal yang dihasilkan sebesar 144mV, dimana dalam hal ini noise sudah mulai berkurang
Keterangan: Test point 6 juga merupakan output dari low pass filter. Output sinyal EKG yang dihasilkan terlihat lebih bersih dari noise. Rangkaian ini memiliki amplitude sebesar 2.75 V.
d. Test Point 4 g. Test Point 7
Gambar 17. Output Rangkaian Notch Filter
Keterangan: Test point 4 merupakan output dari rangkaian notch filter. Rangkaian ini digunakan untuk menekan frekuensi 50 Hz dari jala-jala PLN. Rangkaian diatas memiliki amplitude sebesar 2.75 V. Adapun bentuk sinyal yang dihasilkan mulai terlihat jelas dan noise mulai berkurang. e. Test Point 5
Gambar 20. Output Rangkaian Adder
Keterangan: Test point 7 merupakan output dari keseluruhan data.Tujuan dari rangkaian adder sendiri adalah untuk menaikkan referensi. Hasil output dari TP 7 terlihat dimana refererensi sinyal telah naik dari base line awal. Pada Test Point 7 ini kami membandingkan sinyal pada osiloskop dan sinyal yang ada pada Roboremo terlihat sama, namun perbedaannya pada osiloskop terdapat besar kecilnya amplitude sedangkan pada roboremo tidak terdapat besar kecil amplitude.
Gambar 18. Output Rangkaian LPF 2
Keterangan: Test point 5 merupakan output dari LPF. Tujuan dari rangkaian ini adalah untuk menekan semua
8
4) Pembuatan Program Pada Roboremo
d.
a. Membuka aplikasi roboremo, maka akan muncul tampilan seperti dibawah ini.
Klik layar untuk menambahkan fitur control items pada roboremo dan akan muncul tampilan pilihan seperti gambar dibawah ini.
Gambar 24. Tampilan Control Items Roboremo
e.
Lalu pilih sesuai apa yang kita butuhkan. Pada percobaan kali ini kita membutuhkan fitur plot untuk menampilkan sinyal ECG dan Text Field untuk menampilkan BPM pada roboremo.
f.
Setelah mengklik pada fitur plot yang harus kita rubah adalah ―set id‖ dan rubah dengan id yang sesuai dengan program arduino yang dipakai.
Gambar 21. Tampilan Awal Roboremo
b.
Klik menu, lalu akan muncul tampilan seperti dibawah ini.
Gambar 25. Tampilan Roboremo Gambar 22. Tampilan Menu Roboremo
c.
Dan untuk mengedit tampilan roboremo klik ―edit ui‖. Setelah klik ―edit ui‖ akan muncul tampilan seperti dibawah ini.
Gambar 26. Tampilan Set ID
g.
Setelah set id yang perlu di setting kembali adalah set min dan set max yang akan digunakan.
Gambar 23. Tampilan Edit UI Roboremo
Gambar 27. Tampilan Set Min dan Max
9
h.
Tampilan sinyal dari ECG saat sudah connect dengan Bluetooth HC-05.
c.
Output Percobaan 3
Gambar 31. Output Percobaan 3 Gambar 28. Tampilan Akhir Roboremo
Pada percobaan ketiga, nilai BPM yang ditunjukkan pada Android sebesar 93 per menit.
5) Output Sinyal Pada Android Menggunakan Roboremo a.
Output Percobaan 1
d.
Gambar 32. Output Percobaan 4
Gambar 29. Output Percobaan 1
Pada percobaan keempat, nilai BPM yang ditunjukkan pada Android sebesar 91 per menit.
Pada percobaan pertama, nilai BPM yang ditunjukkan pada Android sebesar 93 per menit. b.
Output Percobaan 2
Gambar 30. Output Percobaan 2
Pada percobaan kedua, nilai BPM yang ditunjukkan pada Android sebesar 91 per menit.
Output Percobaan 4
e.
Output Percobaan 5
Gambar 33. Output Percobaan 5
Pada percobaan kelima, nilai BPM yang ditunjukkan pada Android sebesar 90 per menit.
10
f.
Output Percoban 6
Gambar 37. Output Percobaan 9
Pada percobaan kesembilan, nilai BPM yang ditunjukkan pada Android sebesar 90 per menit. Gambar 34. Output Percobaan 6
Pada percobaan keenam, nilai BPM yang ditunjukkan pada Android sebesar 93 per menit. g.
j.
Output Percobaan 10
Output Percobaan 7
Gambar 38. Output Percobaan 10
Pada percobaan kesembilan, nilai BPM yang ditunjukkan pada Android sebesar 90 per menit. Gambar 35. Output Percobaan 7
h.
Pada percobaan ketujuh, nilai BPM yang ditunjukkan pada Android sebesar 93 per menit. Output Percobaan 8
Gambar 36. Output Percobaan 8
Pada percobaan kedelapan, nilai BPM yang ditunjukkan pada Android sebesar 91 per menit.
i.
Output Percobaan 9
11
TABEL PENELITIAN DATA 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40.
ANDROID 93 92 93 93 93 91 93 93 91 93 90 91 90 90 91 90 90 90 90 91 91 92 92 92 92 94 93 90 93 91 93 91 93 93 90 90 92 90 91 92
MANUAL 92 92 92 92 92 92 92 92 92 92 90 92 92 92 92 92 90 92 90 92 92 92 92 92 92 92 92 90 92 92 92 92 92 92 92 92 93 90 90 90
KETERANGAN NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL NORMAL
41. 42. 43. 44. 45. 46. 47. 48. 49. 50.
91 92 NORMAL 93 92 NORMAL 92 92 NORMAL 92 92 NORMAL 92 92 NORMAL 91 92 NORMAL 91 92 NORMAL 93 92 NORMAL 92 92 NORMAL 90 90 NORMAL 91.6 91.7 RATA RATA 1.195229 0.762648 STD DEV 1,3 0,83 PRESISI 99,9 AKURASI Data yang diambil diatas adalah data dari pasien bernama Arifah Putri Caesaria yang berusia 19 tahun dan berbobot +antara 50-60 kg. Pada penelitian ini si pasien diambil data dengan kondisi rileks dan dengan keadaan duduk, yang berada di lab Mikrokontroller pada waktu +- sekitar jam 18.45 sampai selesai. Dari projek ini didapatkan data pengujian nilai rata-rata, nilai standart deviasi, nilai presisi, dan juga nilai akurasi dalam 50 kali percobaan pada android dan juga secara manual. Nilai detak jantung pada android dan manual memiliki selisih 1-2. Dan berdasarkan data diatas memiliki nilai rata-rata dalam 50 kali percobaan yang ada pada android menghasilkan nilai 91,6 sedangkan jika dihitung dengan manual menghasilkan nilai 91,7, nilai tersebut sedikit berbeda karena terdapat kesalah hitung atau ketidaktelitian si penghitung. Kemudian ada juga nilai standart deviasi pada android menghasilkan nilai 1.195229, sedangkan manual menghasilak nilai 0.762648. Kemudian nilai presisi pada android menghasilkan nilai sebesar 1.3, sedangkan manual menghasilkan nilai 0.83, yang dimana jika nilai presisi yang didapat semakin rendah maka alat tersebut bekerja dengan baik. Serta memiliki nilai akurasi sebesar 99.9%. Pada saat meneliti sebuah alat, presisi dan akurasi dibutuhkan. Sebuah alat dapat dikatakan presisi apabila dari data satu ke data yang lainnya memiliki perbedaan yang signifikan. Dan sebuah alat dapat dikatakan akurat, apabila hasil data mendekati nilai standard atau nilai BPM sesuai dengan standard. Hal yang dapat mempengaruhi presisi dan akurasi sebuah data yaitu waktu, tempat, dan subjek yang digunakan pada saat pengukuran. Pada 50 data diatas, dapat dianalisa bahwa nilai BPM tidak melebihi batas normal (memiliki nilai yang sesuai dengan standart). Faktor yang mempengaruhi output sinyal ECG antara lain yaitu tempat, waktu, pasien, aktivitas yang dilakukan dan sadapan (lead) yang digunakan.
12
IV. PEMBAHASAN DAN ANALISA Berdasarkan hasil yang telah didapat yaitu output dari instrumentasi dasar, HPF dan penguat, notch filter, LPF, penguat akhir, serta dilengkapi adder dan buffer, terdapat pola gelombang yang menunjukkan sinyal EKG yang terlihat ada gelombang P,Q,R,S, dan T. Pada instrumentasi dasar memakai penguat sebesar 79.57142857 kali penguatan. Setelah itu output dari instrumentasi dasar akan masuk ke rangkaian HPF -20 dB yang mempunyai frekuensi cut off sebesar 3.51 Hz. Output dari rangkaian ini akan masuk ke rangkaian LPF -40 dB pertama yang mempunyai frekuensi cut off sebesar 102,67 Hz tetapi pada output ini masih terdapat noise yang besar, output dari rangkain ini akan dimasukkan pada rangkaian notch untuk meredam amplitude, yang terdapat pada frekuensi 50 Hz pada PLN. Noise yang terdapat pada output ini telah di saring lebih halus. Kemudian output ini dimasukkan pada rangkaian LPF kedua -40 dB yang mempunyai nilai Fc sebesar 102,51 Hz, dan dimasukkan lagi ke rangkaian LPF ketiga -40 dB yang mempunyai nilai Fc sebesar 102,51, tujuannya diberi rangkaian LPF lagi supaya hasil sinyal lebih halus dan tidak ada noise. Kemudian output ini dimasukkan pada rangkaian penguat sebesar 101 kali penguatan. Kemudian masuk pada rangkaian Adder, digunakan untuk mengatur referensi. Kelebihan yang bisa didapat dari rangkaian ECG ini memiliki bentuk sinyal yang cukup bagus dan sudah terdapat gelombang P,Q,R,S, dan T. Terdapat beberapa kekurangan yaitu saat mengambil titik sadapan yang kurang tepat, dan juga waktu dan tempat sangat berpengaruh dalam sadapan ECG ini. Pada project kali kami menguji Bluetooth jarak terhubung atau tidaknya pada android diluar ruangan sesuai dengan kriteria, kami mengambil antara jarak 1-30 meter dengan kondisi tanpa halangan. Koneksi pengiriman data bluetooth HC-05 di luar ruangan tanpa halangan lancar dari jarak 1-26 meter. Pada jarak 27-30 meter pengiriman data tersendat tetapi bentuk sinyal tidak berubah dan masih terlihat seperti sinyal awal sebelum diberi input yaitu sinyal sinus. V. KESIMPULAN Pada penelitian diatas, dapat disimpulkan bahwa sinyal ECG dapat ditampilkan pada Android melalui Bluetooth dan Arduino. Selain itu, juga menggunakan rangkaian analog untuk menampilkan sinyal ECG dengan hasil yang terdapat sinyal ECG dengan gelombang P, Q, R, S, dan T yang jelas. Serta dilengkapi oleh mikrokontroller untuk mengirim sinyal dan detak jantung yang akan dikirim oleh Bluetooth untuk ditampilkan di android (roboremo). Pada roboremo akan menampilkan sinyal ECG dan detak jantung, yang memiliki nilai error dengan dengan perhitungan manual sebesar 0,1 %. Pada penelitian ini bertujuan untuk mengetahui dan memahami karakteristik dari ECG dan mengaplikasikan dalam kehidupan sehari – hari.
VI. KRITIK DAN SARAN Dalam penelitian ini, sebaiknya untuk rangkaian analog menggunakan komponen dengan kualitas yang baik, agar output rangkaian lebih terlihat jelas dari noise. Pada saat menyolder rangkaian sebaiknya solder dalam keadaan tidak terlalu panas karena jika terlalu panas akan berpengaruh pada kerja komponen tersebut. Pada saat pemasangan electrode lead, sebaiknya mengetahui area lead yang akan dipasang, agar output gelombang ECG mendekati standart sinyal ECG. Pengambilan data sebaiknya dilakukan pada waktu dan tempat yang sama, agar nilai BPM yang dihasilkan memiliki presisi dan akurasi yang mendekati standar alat. Pada saat pengoperasian android menggunakan Roboremo, sebaiknya Bluetooth yang digunakan dalam kondisi baik dan dalam jarak terdekat, agar sinyal output yang keluar terlihat jelas. DAFTAR PUSTAKA [1]
[2]
[3]
[4]
G. Set and W. External, “Instrumentation Amplifier,” Source, 2005. [Online]. Available: https://en.wikipedia.org/wiki/Instrumentation_amplifier. [Diakses: 10 Des 2019]. “Penguat Tak-Membalik (Non-Inverting Amplifier),” 2012. [Online]. Available: http://elektronika-dasar.web.id/penguat-tak-membalik-noninverting-amplifier/. [Diakses: 10 Des 2019]. ELEKTRONIKA DASAR, “High Pass Filter (HPF) RC,” 2012. [Online]. Available: http://e.lektronika-dasar.web.id/high-pass-filter-hpf-rc/. [Diakses: 10 Des 2019].
Elektronika Dasar, “Filter Aktif Low Pass (LPF),” 2015. [Online]. Available: http://elektronika-dasar.web.id/filter-aktiflow-pass-lpf/. [Diakses: 10 Des 2019].
“Band Reject Filter (BRF) _ Band Stop Filter (BSF) Aktif,” 2012. [Online]. Available: http://elektronika-dasar.web.id/band-reject-filterbrf-band-stop-filter-bsf-aktif/. [Diakses: 10 Des 2019]. [6] A. Purnama, “Adder / Penjumlah Dengan Op-Amp,” 2015. [Online]. Available: http://elektronika-dasar.web.id/adder-penjumlah-dengan-opamp/. [Diakses: 10 Des 2019]. [7] Anonim, “Operasional Amplifier (Op-Amp) Sebagai Buffer,” 2012. [Online]. Available: http://elektronika-dasar.web.id/operasionalamplifier-op-amp-sebagai-buffer/. [Diakses: 10 Des 2019]. [8] M. A. Prasetyo, “Masuk ke Mode AT Command HC-05 dengan Arduino,” Http://Www.Boarduino.Web.Id/2016/01/Cara-Masuk-KeMode-At-Command-Hc-05.Html, 2016. [Online]. Available: http://www.boarduino.web.id/2016/01/cara-masuk-ke-mode-atcommand-hc-05.html. [Diakses: 10 Des 2019]. [9] Arifin, Jaenal. “Identifikasi dan Klasifikasi Pola Sinyal EKG Berdasarkan Sifat Keacakan (Entropy)”, file:///D:/ekg/ECG/jurnal%20ecg/New%20folder/MIYAGI%20(007),%2 0PUTU%20(009),%20FEBRI%20(022)/REFERENSI/JOURNAL/Identi fikasidanklasifikasipolaEKGberdasarkanentropy-1.pdf [Diakses: 12 Des 2019]. [10] “Mengetahui Angka Detak Jantung Normal,” 2012. [Online]. Available: http://informasitips.com/mengetahui-angka-detak-jantung-normal. [Diakses: 12 Des 2019]. [5]
13
[11] Hendi, Rahmat. “Sistem Perekam Detak Jantung Berbasis Pulse Heart Rate Sensor pada Jari Tangan”, https://ejurnal.itenas.ac.id/index.php/elkomika/article/view/2033 [Diakses: 12 Des 2019]. [12] Sarah Aghnia Miyagi, I Putu Cahya Gunawan, Febri Indiani. (2018). “Pengiriman Sinyal Elektrokardiograf via Bluetooth”. Jurusan Teknik Elektromedik Politekkes Surabaya.
14
