BAB 3. METODE PENELITIAN
3.3 Prosedur Penelitian
Perancangan hardware dilakukan dengan mempersiapkan Sensor MLX90614, Pulse Sensor, Galvanic Skin Response Sensor, Bluetooth Module HC-06, ADC Module ADS1115 16Bit I2C, Arduino Nano, dan Raspberry Pi 4 Model B serta melakukan pengujian terhadap hardware yang sudah disiapkan.
Tahap–tahap dalam menyelesaikan penelitian ini secara umu\m ditunjukkan pada Gambar 5.
Gambar 5. Diagram alir penelitian
11
3.4. Perancangan Perangkat Keras (Hardware)
Perancangan perangkat keras alat ukur kesehatan pada manusia berbasis arduino nano dan raspberry 4 model B ditunjukkan pada Gambar 6 dan Gambar 7.
Gambar 6. Diagram blok perangkat keras pada Arduino Nano
Gambar 7. Diagram blok perangkat keras pada Raspberry Pi 4 Model B
a. MLX90614 Sensor dengan Arduino Nano
Sensor MLX90614 merupakan sensor yang bekerja dengan menyerap sinar inframerah yang dipancarkan suatu benda. Karena sensor ini tidak bersentuhan fisik dengan benda yang diukur, maka sensor ini memiliki rentang pengukuran yang luas, yaitu kurang dari 70°C sampai lebih dari 380°C. Radiasi infra merah adalah bagian dari spektrum elektromagnetik yang memiliki panjang gelombang dari 0.7–1000 mikron. Namun hanya 0.7–14 mikron yang dapat digunakan untuk mengukur suhu karena intensitas energi inframerah yang dipancarkan suatu benda berbanding lurus dengan suhunya. Panjang gelombang pada rentang 0.7–14 mikron dapat digunakan sebagai sistem optik dan detektor yang canggih dan dapat dirancang sebuah sensor yang mampu mengindera radiasi inframerah. Pada penelitian ini, Pulse sensor dihubungkan dengan ADS1115 dan Arduino Nano seperti terlihat pada Gambar 8.
12
Gambar 8. Skema rangkaian sensor MLX90614 dengan Arduino Nano
b. Pulse Sensor dengan Arduino Nano
Pulse sensor merupakan sensor yang berfungsi untuk mengukur banyaknya detak jantung dengan satuan menit atau BPM (BeatsPerMinutes). Pada manusia detak jantung normal berkisar antara 60–100 menit sekali dengan catatan tidak sedang melakukan kegiatan yang dapat memacu detak jantung bekerja lebih cepat, misalnya lari, marah, dan lain sebagainya. Pulse sensor bekerja dengan memanfaatkan cahaya. Saat sensor ini diletakkan dipermukaan kulit, sebagian besar cahaya diserap atau dipantulkan oleh organ dan jaringan (kulit, tulang, otot, darah), namun sebagian cahaya melewati jaringan tubuh yang cukup tipis. Ketika jantung memompa darah melalui tubuh, dari setiap denyut yang terjadi, timbul gelombang pulsa (jenis seperti gelombang kejut) yang bergerak di sepanjang arteri dan menjalar ke jaringan kapiler di mana pulse sensor terpasang. Sensor bisa bekerja dengan baik pada tegangan 5V dan 3.3V di mikrokontroler. Pulse sensor memiliki ukuran yang kecil sehingga memudahkan dalam penggunaan. Terdapat kode warna kabel dengan terminal male 3 kawat (ground, power, data) konektor standar. Pada penelitian ini, Pulse sensor dihubungkan dengan Arduino Nano seperti terlihat pada Gambar 9.
Gambar 9. Skema rangkaian Pulse Sensor dengan Arduino Nano dan ADS1115
13
c. Galvanic Skin Response Sensor (GSR) dengan Arduino Nano
Galvanic Skin Response sensor adalah perangkat yang mengukur konduktansi listrik antara dua titik, biasanya antara dua jari sebagai kepadatan kelenjar keringat tertinggi pada tangan dan kaki. Sensor ini berpedoman pada kemampuan konduktivitas kulit yang terhubung kabel ke rangkaian dan berfungsi untuk mendeteksi kelembapan kulit seseorang. Komponen utama dari sensor GSR terdiri dari 2 lembar alumunium foil untuk menangkap sinyal-sinyal listrik yang ada pada kulit tangan. Konduktansi kulit merupakan indikasi psikologis atau fisiologis gairah yang dikendalikan oleh sistem saraf otonom. Jika cabang simpatik dari sistem saraf otonom sangat terangsang, maka aktivitas kelenjar keringat juga meningkat, hal ini menyebabkan meningkatkan konduktansi kulit, untuk mengamati hasil GSR dengan baik pekerjaan fisik ekstra harus dihindari seperti halnya berolah raga, serta suhu udara ruangan juga mempengaruhi kinerja sensor ini maka pengukuran alat ini dilakukan pada kondisi suhu ruangan normal.
Pada penelitian ini, GSR sensor dihubungkan dengan ADS1115 dan Arduino Nano seperti terlihat pada Gambar 10.
Gambar 10. Skema rangkaian GSR Sensor dengan Arduino Nano
d. Bluetooth Module HC-05 dengan Arduino Nano
Bluetooth adalah salah satu bentuk komunikasi data secara nirkabel berbasis frekuensi radio. Penggunaan utama dari modul bluetooth ini adalah menggantikan komunikasi serial menggunakan kabel. Bluetooth terdiri dari dua jenis perangkat, yaitu Master (pengirim data) dan Slave (penerima). Modul HC-06 dari produsen koneksi secara default diset di kecepatan 9,600 bps (bisa dikustomisasi antara 1200 bps hingga 1,35 Mbps). Modul HC-05 hanya bisa berperan sebagai slave device. Jika menghubungkan dua sistem mikrokontroler agar bisa berkomunikasi
14
via serial port dengan menggunakan media frekuensi radio, maka dipasang sebuah modul Bluetooth Master pada satu sistem dan modul Bluetooth Slave pada sistem lainnya. Komunikasi dapat langsung dilakukan setelah kedua modul Bluetooth melakukan pairing koneksi. Koneksi melalui Bluetooth ini menyerupai komunikasi serial komunikasi biasa, yaitu adanya pin komunikasi TXD dan pin komunikasi RXD. Sistem mikrokontroler dipasangi modul Bluetooth Slave dapat berkomunikasi dengan perangkat lain misal laptop yang dilengkapi adapter Bluetooth, perangkat ponsel, smartphone, GPS, dan lainnya. Pada penelitian ini, skema rangkaian Arduino Nano dengan Bluetooth Module HC-05 dapat dilihat pada Gambar 11.
Gambar 11. Skema rangkaian Bluetooth Module HC-05 dengan Arduino Nano e. Penggabungan rangkaian berbasis Arduino Nano
Pada penelitian ini, Arduino Nano merupakan salah satu sistem kontrol yang digunakan. Sistem kontrol berfungsi untuk mengontrol dan mengolah data pengukuran yang akan dibuat. Arduino Nano pada penelitian ini berfungsi sebagai sistem pemproses data pengukuran alat ukur kesehatan berdasarkan nilai masukkan dari Galvanic Skin Response sensor dan Pulse Sensor. Nilai-nilai pengukuran sensor akan dikirimkan ke Raspberry Pi menggunakan module Bluetooth HC-05 yang dihubungkan dengan Arduino Nano dan kemudian hasil pengukuran akan ditampilkan pada LCD HDMI Touchscreen 7 Inchi dalam bentuk nilai dan grafik hasil pengukuran. Rangkaian yang menggunakan Arduino Nano sebagai sistem kontrolnya dapat dilihat seperti Gambar 12.
15
Gambar 12. Skema rangkaian berbasis Arduino Nano
f. Raspberry Pi 4 dengan LCD HDMI Touchscreen 7 inchi
Pada penelitian ini, hasil pengukuran dari rancang bangun alat ukur kesehatan menggunakan pemrograman GUI Python yang akan ditampilkan pada LCD HDMI touchscreen 7 inchi. LCD atau liquid crystal display adalah suatu jenis media display (tampilan) yang menggunakan kristal cair (liquid crystal) untuk menghasilkan gambar yang terlihat. LCD pada dasarnya terdiri dari dua bagian utama yaitu bagian backlight (lampu latar belakang) dan bagian liquid crystal. Seperti yang disebutkan sebelumnya, LCD tidak memancarkan pencahayaan apapun, LCD hanya merefleksikan dan mentransmisikan cahaya yang melewatinya. Oleh karena itu, LCD memerlukan Backlight atau Cahaya latar belakang untuk sumber cahayanya. Cahaya backlight tersebut pada umumnya adalah berwarna putih. Sedangkan liquid crystal sendiri adalah cairan organik yang berada diantara dua lembar kaca yang memiliki permukaan transparan yang konduktif. Pada penelitian ini, LCD dihubungkan dengan Raspberry Pi 4 Model B seperti terlihat pada Gambar 13.
Gambar 13. Skema rangkaian LCD dengan Raspberry Pi 4
16 3.5 Luaran Penelitian
Luaran penelitian yang akan dicapai dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Laporan Penelitian;
2. Tiga buah publikasi pada jurnal sebagai berikut:
a. International Journal on Advanced Science, Engineering and Information Technology Vol 12 No. 2 Tahun 2022 (scopus: Q2),
b. Prosiding Internasional terindeks scopus (Journal of Physics Conference series tahun 2022), dan
c. dan Jurnal Teori dan Aplikasi Fisika vol. 10 no. 2 Juli 2021 (Terakreditasi Sinta 3).
3. Presentasi makalah dalam pertemuan ilmiah internasional, The International Conference on Theoretical and Applied Physics (The ICTAP 2021) di Padang 3.6 Rencana Target Capaian
Adapun rencana target yang ingin dicapai pada penelitian ini seperti dituangkan dalam Tabel 2.
Tabel 2. Rencana Target Capaian
No Jenis Luaran Indikator
Capaian Kategori Sub Kategori Wajib Tambahan TS1) 1 Publikasi ilmiah2)
Internasional V Accepted
Nasional
Internasional V Sudah
dilaksanakan
17
Merek dagang Tidak ada
Rahasia
18
BAB 4. RENCANA ANGGARAN BIAYA DAN JADWAL PENELITIAN
4.1 Ringkasan Anggaran Biaya Penelitian
Ringkasan anggaran biaya penelitian unggulan seperti terlihat pada Tabel 3.
No. Jenis Pengeluaran Biaya
Penelitian (Rp)
1 Pengadaan Alat dan Bahan 16.000.000
2 Perjalanan (Travel Expenditure) 4.000.000
3 Alat Tulis Kantor (ATK) dan Karakterisasi 5.750.000
4 Laporan/Diseminasi/Publikasi 9.250.000
TOTAL PENGAJUAN ANGGARAN 35.000.000 a. Biaya Pengadaan Alat dan Bahan
9 Galvanic Skin Response Sensor 2 Buah 500.000 1.000.000
10 Pulse Sensor 1 Buah 500.000 500.000
19
(1) (2) (3) (4) (5) (6)
20 Case LCD HDMI Touchscreen 7 inchi
2 Buah 75.000 150.000
21 Kabel power 2 Buah 25.000 50.000
22 Kabel jumper 10 Meter 10.000 100.000
TOTAL 16.000.000
b. Biaya Perjalanan (Travel Expenditure)
No Aktivitas Justifikasi
Perjalanan Kuantitas
c. Biaya Alat Tulis Kantor (ATK) dan Karakterisasi
No Nama Alat Kuantitas
2 Sewa Digital Tachometer 10 250.000 2.500.000
3 Sewa Laboratorium 6 300.0000 1.800.000 1 Pembuatan laporan penelitian 10 75.000 750.000 2 Rapat dan seminar peer grup 5 400.000 2.000.000 3 Biaya seminar internasional 1 3.000.000 3.000.000 4 Biaya publikasi jurnal nasional
terakreditasi 1 1.500.000 1.500.000
5 Biaya publikadi jurnal
internasional terindeks 1 2.000.000 2.000.000
TOTAL 9.250.000
20 4.2 Jadwal Penelitian
No Jenis Kegiatan Bulan
Apr Mei Jun Jul Agu Sep 1 Studi literature dan perancangan
sistem
2 Simulasi, pembelian alat dan bahan 3 Pengujian sistem secara keseluruhan 4 Pengambilan dan analisis data 5 Penyusunan laporan
6 Publikasi dan sosialisasi hasil penelitian
21
DAFTAR PUSTAKA
Agung, A. & A. Hendryani. (2019). Rancang Bangun Alat Monitor Detak Jantung dan Suhu Tubuh Berbasis Android. Jurnal Sehat Mandiri, 14(2), pp. 1–9.
Anjarsari, L.A., Surtono, A., Supriyanto, A. (2015). Desain dan Realisasi Alat Ukur Massa Jenis Zat Cair Berdasarkan Hukum Archimedes Menggunakan Sensor Fotodioda. Jurnal Teori dan Aplikasi Fisika, 3(2), pp. 123-130.
Arsyiil, S., Taqwa, A. & Handayani A.S. (2019). Multi Sensor Untuk Monitoring Kesehatan. Seminar Nasional Inovasi dan Aplikasi Teknologi, pp. 44–49.
Bonita, A.B., Supriyanto, A. & Surtono, A. (2018). Rancang-bangun Pengendali On/Off Nebulizer Berbasis Sensor Fotodioda, Komparator, dan Relay. Jurnal Penelitian Sains, 20(1), pp. 10-13.
Chasanah, C.N., Handayani, A.N. & Zaeni, I.A.E. (2018). Pemantauan Kesehatan Pada Lanjut Usia Berbasis Mikrokontroler. Prosiding Seminar Nasional Teknologi Elektro Terapan, 02(01), pp. 123–128.
Derisma & Saputra, M.H. (2020). Prototype Sistem Monitoring Kesehatan Terintegrasi dengan Keluaran Pada Smartphone Android. Jurnal Sistem Komputer, 9(1), pp. 35–41.
Fadillah, H., Agustian, I. & Indriani, A. (2015). Perancangan Alat Pemantau Detak Jantung, Resistansi Kulit dan Suhu Tubuh Jarak Jauh. Jurnal Ilmiah Bidang Teknik Elektro dan Komputer Amplifier, 5(2), pp. 70–75.
Fernando, B., Supriyanto, A. & Suciyati, S.W. (2013). Realisasi Alat Ukur Konsentrasi Karbon Monoksida (CO) pada Gas Buang Kendaraan Bermotor Berbasis Sensor Gas TGS 2201 dan Mikrokontroler ATMega8535. Jurnal Teori dan Aplikasi Fisika, 1(1), pp. 43-47.
Junaidi, Sulistiya, A., Surtono, A., Supriyanto, A., & Warsito. (2020). A frequency generator of 40-60 kHz based on arduino for ultrasonic cleaner applications. J. Phys.: Conf. Ser. 1572, 012014.
Lalu, A.H. & Yudhana, A. (2018). Rancang Bangun Pendeteksi Psikologis Seseorang Berdasarkan Detak Jantung Berbasis Komputer. Transmisi,20(1), pp.43-48.
Mudhoffar, M.N., Wahyuning, C.S. & Nugraha, C. (2014). Perancangan Alat Ukur Stres Melalui Galvanic Skin Response Menggunakan Sistem Minimum Microcontroler. Jurnal Online Institut Teknologi Nasional, 02(03), pp. 257–
266.
Nasution, N., Supriyanto, A., & Suciyati, S.W. (2015). Implementasi Sensor Fotodioda sebagai Pendeteksi Serapan Sinar Infra Merah pada Kaca. Jurnal Teori dan Aplikasi Fisika, 3(2), pp. 111-116.
Ni, P. Y. N., Pebralia, J., Dewi, C.Y. & Hendro. (2015). Studi Penerapan Sensor MLX90614 Sebagai Pengukur Suhu Tinggi secara Non-kontak Berbasis Arduino dan Labview. Prosiding Simposium Nasional Inovasi dan Pembelajaran Sains, pp. 89–92.
Prabha, M. (2018). Sistem Pemantauan Kesehatan Otomatis Menggunakan Raspberry Pi. Jurnal Internasional Matematika Murni dan Terapan, 118(8),
22 pp. 613–619.
Regina, S., Hardiyanto, N., & Husna, H. (2015). Sensor Galvanic Skin Response (GSR) Berbasis Arduino Uno Sebagai Pendeteksi Tingkat Stres Manusia.
Prosiding SKF, pp. 422–427.
Surtono, A., Junaidi, & Pauzi, G. A. (2016a). Deteksi Miokard Infark Jantung pada Rekaman Elektrokardiogram Menggunakan Elevasi Segmen ST. Jurnal Teori Dan Aplikasi Fisika, 04(01), pp. 119–124.
Surtono, A., Nasihin, I., Junaidi, & Saidi, S. (2016b). Studi Karakteristik Rangkaian Penguat Sinyal Biopotensial Elektrokardiografi (EKG).
SIMATERI, Jurnal Ilmu Fisika Indonesia, 2(2), pp. 43–48.