TRANSMISI SINYAL ECG (ELECTROCARDIOGRAPH)
MENGGUNAKAN MEDIA WIRELESS ZIGBEE DENGAN
TOPOLOGI MESH
TUGAS AKHIR
Program Studi
S1 Sistem Komputer
Oleh:
GAGUK HARIANTO
09.41020.0074
FAKULTAS TEKNOLOGI DAN INFORMATIKA
x
1.5SistematikaPenulisan ... 3
BAB II LANDASAN TEORI ... 5
xi
2.2 Zigbee ……… 8
2.2.1 Topologi Jaringan Zigbee ……… 8
2.3 Arduino ……… 10 METODE PENELITIAN DAN PERANCANGAN SISTEM ... 36
3.1.Metode Penelitian ... 36
3.2.Model Perancangan ... 36
3.3.Perancangan Sistem ... 38
xii
3.4.3 Perancangan Rangkaian USB to Serial Xbee ... 42
3.4.4 Arduino 2560 ... 43
3.4.5 Xbee ... 44
3.4.6 Rancangan Perangkat Lunak ... 45
3.4.7 Program Membaca Sensor ECG ………. 47
3.4.8 Program Memunculkan Sinyal ECG di Visual Basic …………. 49
3.5.Metode Analisa ... 50
3.5.1 Peletakan Elektroda Jepit ... 51
3.5.2 Pengambilan Sinyal Auskultasi Jantung ... 52
3.5.3 Analisa Transmisi Sinyal Auskultasi Jantung ... 53
BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN PENGAMATAN ... 57
4.1.PengujianXbee ... 57
4.1.1.Tujuan ... 57
4.1.2.Alat yang Digunakan ... 57
4.1.3.Prosedur Pengujian ... 58
4.1.4.Hasil Pengujian ... 59
4.2.PengujianKomunikasi Xbee ... 59
4.2.1 Tujuan ... 59
4.2.2 Alat yang Digunakan ... 60
xiii
4.3.1 Tujuan ... 62
4.3.2 Alat yang Digunakan ... 62
4.3.3 Prosedur Pengujian ... 63
4.3.4 Hasil Pengujian ... 64
4.4 Pengujian Tampilan Penerimaan Data pada end device ... 65
4.4.1 Tujuan ... 65
4.4.2 Alat yang Digunakan ... 65
4.4.3 Prosedur Pengujian ... 66
4.4.4 Hasil Pengujian ... 66
4.5 Pengujian Tampilan Penerimaan Data pada Coordinator ... 68
4.5.1 Tujuan ... 68
xiv
5.1.Kesimpulan ... 91
5.2.Saran ... 92
DAFTAR PUSTAKA ... 93
LAMPIRAN ... 94
1
1.1 Latar Belakang
Siapa saja dapat mengalami penyakit jantung dan terkadang tidak dapat
dideteksi, oleh sebab itu perlu adanya pemeriksaan yang dilakukan oleh dokter
ahli untuk mencegah terjadinya penyakit jantung. Jantung merupakan organ
penting didalam tubuh manusia yang berfungsi untuk memompa darah ke seluruh
tubuh. Proses pemompaan darah ini terjadi karena otot jantung berkontraksi akibat
mendapat rangsangan elektris atau impuls. Untuk mengetahui aktivitas elektris
otot jantung diperlukan pencatatan atau perekaman dari permukaan tubuh.
Proses perekaman dilakukan dengan menempelkan elektrode-elektrode
pada lokasi tertentu yang disebut sandapan (lead) pada permukaan kulit.
Electrocardiograph (ECG) merupakan suatu sinyal yang terbentuk sebagai hasil
dari aktifitas listrik otot jantung yang diambil dengan memasang
elektrode-elektrode. Electrocardiograph yang dihasilkan dapat menunjukkan frekuensi,
irama, sumbu, tanda Realisasi tanda hipertrofi (pembesaran),dan tanda-tanda
iskemik pada jantung, hal itu tentu sangat membantu bagi dokter ahli untuk bisa
menentukan kondisi jantung dari para pasien sehingga bisa dilakukan langkah
medis sejak dini.
Pada penelitian sebelumnya rekaman sinyal ECG hanya di tampilkan
secara real time pada monitor dan data sinyal sudah dapat disimpan, tetapi dokter
harus melihat secara langsung pada alat yang terdapat di kamar inap. Hal ini akan
jika dokter berada di ruang dokter yang lokasi nya jauh dari kamar inap. Dengan
kondisi tersebut dokter tidak akan bisa memantau kondisi terkini pasien apabila
terjadi perubahan pada kondisi kesehatan pasien.
Penelitian ini bertujuan untuk mentransmisikan sinyal ECG hasil
perekaman jantung pasien di kamar inap menuju ke ruang dokter menggunakan
media wirelessZigBee. dimana arsitektur bangunan rumah sakit tidak mendukung
untuk mentransmisikan sinyal ECG secara point to point karena terbentur dengan
keterbatasan jangkauan sinyal ZigBee yang terhalang oleh dinding ataupun jarak
yang terlalu jauh. Sehingga penulis menambahkan beberapa node untuk dapat
mentransmisikan sinyal dengan menggunakan topologi jaringan mesh.
1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah di atas maka rumusan masalah
dalam Tugas Akhir ini adalah bagaimana merancang dan membangun alat untuk
mentransmisikan hasil rekaman sinyal ECG dari pasien di kamar inap ke ruang
dokter dengan menggunakan media wireless ZigBee yang dihubungkan dengan
menggunakan topologi mesh networking. Serta bagaimana melakukan pengujian
terhadap unjuk kerja jaringan dengan menggunakan perhitungan througput, delay
transmisi, & probability of loss?
1.3 Pembatasan Masalah
Dalam perancangan dan pembuatan alat ini, terdapat beberapa batasan
masalah, antara lain :
2. Aplikasi pengolahan data ECG menggunakan aplikasi Visual Basic 6.
3. Kondisi pasien mempengaruhi alat ECG.
4. Topologi yang digunakan menggunakan topologi mesh, untuk melakukan
pentransmisian hasil sinyal auskultasi dari node end device menuju ke
node coordinator.
1.4 Tujuan
Tujuan dari dibuatnya alat ini adalah untuk membantu dunia kedokteran
terutama dibidang deteksi sinyal jantung dengan perekaman yang data sinyalnya
bisa disimpan. Dan dapat mengirimkan sinyal jantung secara real time dengan
mengunakan media wireless
1.5Sistematika Penulisan
Laporan Tugas Akhir ini ditulis dengan sistematika penulisan sebagai
berikut:
BAB I : PENDAHULUAN
Bab ini membahas tentang latar belakang masalah, perumusan masalah,
pembatasan masalah, tujuan penulisan laporan tugas akhir, dan sistematika
penulisan tugas akhir.
BAB II : LANDASAN TEORI
Bab ini membahas tentang berbagai teori yang mendukung tugas akhir
ini. Hal tersebut meliputi Jantung, Mesh networking , Xbee, Arduino, Arduino
BAB III : METODE PENELITIAN
Dalam bab ini dijelaskan tentang metode penelitian serta alasan
penggunaan metode tersebut dalam penelitian. Pada bab ini dijelaskan pula
tentang pembuatan perangkat keras (hardware) dengan menggabungkan
perangkat lunak (software) sebagai pengolah sinyal ECG tersebut.
BAB IV : PENGUJIAN DAN ANALISIS SISTEM
Pada Bab ini akan dibahas mengenai hasil yang diperoleh dari proses
pengiriman dari node end device sampai ke node coordinator. Data tersebut
kemudian akan dianalisa kemampuan unjuk kerja jaringannya. Parameter –
parameter yang akan dianalisa adalah, probability of loss, delay dan througput
selama proses transmisi sinyal auskultasi berlangsung.
BAB V : PENUTUP
Bab ini berisi tentang kesimpulan penelitian serta saran untuk
5
LANDASAN TEORI
2.1 Wireless Sensor Networks (WSN)
2.1.1Konsep Dasar dan Pengertian Wireless Sensor Networks
Wilreless sensor networks adalah sebuah jaringan komunikasi sensor yang
terhubung secara wireless / tanpa kabel untuk memantau kondisi lingkungan
tertentu pada lokasi yang berbeda antara sensor dan pemrosesan datanya. Pada
dasarnyaa jaringan komunikasi wireless ini digunakan pada industri ataupun
aplikasi komersial lainnya yang kesulitan dengan pemasangan sistem perkabelan.
Area penggunaan dari wireless sensor ini adalah seperti sistem pemantauan
tingkat polusi atau kontaminasi udara, sistem deteksi kebakaran atau semburan
panas bumi, area habitat monitoring, object tracking, traffic monitoring ataupun
kondisi lainnya (Maribun,S, 2008).
Pada prinsipnya pembacaan kondisi oleh sensor ini akan diinformasikan
secara realtime dan keamanan data yang terjamin hingga diterima oleh pengolah
data. Beberapa karakteristik dari wireless sensor ini daiantaranya :
1. Dapat digunakan pada daya yang terbatas.
2. Dapat ditempatkan pada kondisi lingkungan yang keras.
3. Dapat digunakan untuk kondisi dan pemrosesan data secara mobile.
4. Mempunyai topologi jaringan yang dinamis, dengan sistem node yang
heterogen.
2.1.2Arsitektur WSN
Gambar 2.1 Arsitektur WSN Secara Umum
Sumber : (http://telekom.ee.uii.ac.id)
Pada Gambar 2.1 dapat dilihat, node sensor disebar di sauatu area sensor.
Node sensor tersebut memiliki kemampuan untuk merutekan data yang
dikumpulkan ke node lain yang berdekatan. Data dikirimkan melalui transmisi
radio kemudian diteruskan menuju node BS (Base Station) yang merupakan
penghubung antara node sensor dan user. Informasi tersebut dapat diakses melalui
berbagai platform seperti koneksi internet atau satelit sehingga memungkinkan
user untuk dapat mengakses secara realtime melalui remote server
(http://digilib.ittelkom.ac.id).
Pada setiap node WSN terdiri dari 5 komponen yaitu : controller ,memory,
sensors /actuators, power supply dan communication device. Komponen –
komponen tersebut saling berkoordinasi, seperti yang ditunjukkan pada gambar
Gambar 2.2 Komponen-komponen Penyusun node WSN
1. Communication Device berfungsi untuk menerima dan mengirim data
menggunakan protokol IEEE 802.15.4 atau IEEE 802.11b/g kepada device
lain seperti concentrator, modem Wifi dan modem RF .
2. Controller berfungsi untuk melakukakn fungsi perhitungan, mengontrol dan
memproses device yang terhubung dengan controller.
3. Sensors/Actuators berfungsi untuk men-sensing besaran-besaran fisis yang
hendak diukur. Sensor adalah seuatu alat yang mampu untuk mengubah dari
energy besaran yang diukur menjadi listrik yang kemudian diubah oleh
ADC menjadi deratan pulsa trkuantisasi yang kemudian bisa dibaca oleh
mikrokontroler.
4. Power Supply berfungsi sumber energy bagi sistem Wireless Sensor secara
keseluruhan.
5. Memory berfungsi sebagai tambahan memory bagi sistem Wireless Sensor,
2.2 Zigbee
ZigBee adalah spesifikasi untuk jaringan protokol komunikasi tingkat
tinggi, menggunakan radio digital berukuran kecil dengan daya rendah, dan
berbasis pada standar IEEE (Institute of Electrical and ElectronicsEngineers)
802.15.4-2003 untuk jaringan personal nirkabel tingkat rendah, seperti saklar
lampu nirkabel dengan lampu, alat pengukur listrik dengan inovasi In-Home
Display (IHD), serta perangkat - perangkat elektronik konsumen lainnya
yang menggunakan jaringan radio jarak dekat dengan daya transfer data tingkat
rendah.
Teknologi yang memenuhi spesifikasi dari ZigBee adalah perangkat
dengan pengoperasian yang mudah, sederhana, membutuhkan daya sangat rendah
serta biaya yang murah jika dibandingkan dengan WPANs (Wireless
Personal Area Networks) lainnya, yakni Bluetooth. ZigBee fokus pada
aplikasi Radio Frequency (RF) yang membutuhkan data tingkat rendah, baterai
tahan lama, serta jaringan yang aman (Faludi, 2011).
2.2.1 Topologi Jaringan Zigbee
Zigbee memiliki beberapa topology secara umum diantantaranya adalah :
a. Pair
Topology pair adalah topology yang terdiri dari 2 node. Salah satu
berupa koordinator dan yang lain berupa router atau end device.
b. Star
berada di tengah dari topology star yang terhubung melingkar dengan
end device. Setiap data yang lewat selalu melalui koodinator terlebih
dahulu. End device tidak dapat berkomunikasi secara langsung.
c. Mesh
Topology mesh menugaskan setiap router sebagai koordinator
radio. Radio dapat melewatkan pesan melalui router dan end device sesuai
dengan kebutuhan. Koordinator bekerja untuk memanajemen jaringan.
Dapat berupa pesan rute. Berbagai macam end device dapat
ditambahkan pada koordinator dan router. Dengan ini dapat mengirimkan
dan menerima informasi, tapi masih membutuhkan bantuan “parent’s”
untuk dapat berkomunikasi dengan node yang lain.
d. Cluster Tree
Topology cluster tree menjadikan router sebagai backbone dan
setiap router terdapat end device yang mengelilinginya. Konfigurasinya
tidak jauh beda dengan topologi mesh.
Gambar 2.3 Topology zigbee pair, star, mesh dan cluster tree
2.3 Arduino
Arduino adalah prototipe platform elektronik opensource yang terdiri dari
mikrokontroler, bahasa pemrograman, dan IDE. Arduino adalah alat untuk
membuat aplikasi interaktif, yang dirancang untuk mempermudah proyek
pengguna (Banzi, 2009).
2.3.1Arduino Uno SMD R3
Arduino Uno adalah papan mikrokontroler berbasis ATmega328. Dalam
bahasa Italy “Uno” berarti satu, maka peluncuran arduino ini diberi nama Uno.
Arduino ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler,
untuk mengaktifkan cukup menghubungkannya ke komputer dengan sebuah kabel
USB atau mensuplainya dengan sebuah adaptor AC ke DC atau menggunakan
baterai (arduino.cc, 2013).
Gambar 2.4 Arduino Uno SMD R3 Sisi Depan (Kiri) dan Belakang(Kanan)
Sumber : (arduino.cc, 2013)
Secara umum arduino terdiri dari dua bagian, yaitu:
2. Software: software arduino meliputi IDE untuk menulis program, driver
untuk koneksi dengan komputer, contoh program dan library untuk
pengembangan program (Djuandi, 2011).
Berikut ini adalah Tabel 2.1 spesifikasi dari arduino uno smd R3:
Tabel 2.1 Spesifikasi Arduino Uno SMD R3
Mikrokontroler ATmega328
Tegangan pengoperasian 5V
Tegangan input yang
disarankan 7-12V
Batas tegangan input 6-20V
Jumlah pin I/O digital 14 (6 di antaranya menyediakan keluaran PWM)
Jumlah pin input analog 6
Arus DC tiap pin I/O 40 mA
Arus DC untuk pin 3.3V 50 mA
Memori Flash 32 KB (ATmega328), sekitar 0.5 KB digunakan oleh bootloader
SRAM 2 KB (ATmega328)
EEPROM 1 KB (ATmega328)
Clock Speed 16 MHz
2.3.2 Daya (Power)
Arduino Uno dapat disuplai melalui koneksi USB atau dengan sebuah power
suplai eksternal. Suplai eksternal (non-USB) dapat diperoleh dari sebuah adaptor
AC ke DC atau baterai. Adaptor dapat dihubungkan dengan mencolokkan sebuah
center-positive plug yang panjangnya 2,1 mm ke power jack dari board. Kabel
lead dari sebuah battery dapat dimasukkan dalam header/kepala pin Ground
(Gnd) dan pin Vin dari konektor POWER.
Board Arduino Uno dapat beroperasi pada sebuah suplai eksternal 6 sampai
mungkin mensuplai kecil dari 5 Volt dan board Arduino Uno bisa menjadi tidak
stabil. Jika menggunakan suplai yang lebih dari besar 12 Volt, voltage regulator
bisa kelebihan panas dan membahayakan board Arduino Uno. Range yang
direkomendasikan adalah 7 sampai 12 Volt (arduino.cc, 2013).
Pin-pin dayanya adalah sebagai berikut:
1. VIN. Tegangan input ke Arduino board ketika board sedang menggunakan
sumber suplai eksternal (seperti 5 Volt dari koneksi USB atau sumber tenaga
lainnya yang diatur). Kita dapat menyuplai tegangan melalui pin ini, atau
jika penyuplaian tegangan melalui power jack, aksesnya melalui pin ini.
2. 5V. Pin output ini merupakan tegangan 5 Volt yang diatur dari regulator
pada board. Board dapat disuplai dengan salah satu suplai dari DC power
jack (7-12V), USB connector (5V), atau pin VIN dari board (7-12).
Penyuplaian tegangan melalui pin 5V atau 3,3V membypass regulator, dan
dapat membahayakan board. Hal itu tidak dianjurkan.
3. 3V3. Sebuah suplai 3,3 Volt dihasilkan oleh regulator pada board. Arus
maksimum yang dapat dilalui adalah 50 mA.
4. GND. Pin ground.
2.3.3 Memori
ATmega328 mempunyai 32 KB yang bersifat non-volatile, digunakan untuk
menyimpan program yang dimuat dari komputer. (dengan 0,5 KB digunakan
untuk bootloader). ATmega 328 juga mempunyai 2 KB SRAM yang volatile
(hilang saat daya dimatikan), digunakan oleh variable-variabel di dalam program.
dan 1 KB EEPROM (yang dapat dibaca dan ditulis (RW/read and written)
2.3.4 Input dan Ouput
Setiap 14 pin digital pada Arduino Uno dapat digunakan sebagai input dan
output. Fungsi-fungsi tersebut beroperasi di tegangan 5 Volt. Setiap pin dapat
memberikan atau menerima suatu arus maksimum 40 mA dan mempunyai sebuah
resistor pull-up (terputus secara default) 20-50 kOhm. Selain itu, beberapa pin
mempunyai fungsi-fungsi sebagai berikut:
1. Serial: 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan
memancarkan (TX) serial data TTL (Transistor-Transistor Logic). Kedua
pin ini dihubungkan ke pin-pin yang sesuai dari chip Serial Atmega8U2
USB-ke-TTL.
2. External Interrupts: 2 dan 3. Pin-pin ini dapat dikonfigurasikan untuk
dipicu sebuah interrupt (gangguan) pada suatu nilai rendah, suatu kenaikan
atau penurunan yang besar, atau suatu perubahan nilai.
3. PWM: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Memberikan 8-bit PWM output dengan fungsi
analogWrite().
4. SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin-pin ini mensupport
komunikasi SPI menggunakan SPI library.
5. LED: 13. Ada sebuah LED yang terpasang, terhubung ke pin digital 13.
Ketika pin bernilai HIGH LED menyala, ketika pin bernilai LOW LED mati.
Arduino UNO mempunyai 6 input analog, diberi label A0 sampai A5,
setiapnya memberikan resolusi 10 bit. Secara default, 6 input analog tersebut
mengukur tegangan dari ground sampai tegangan 5 Volt, dengan itu
memungkinkan untuk mengganti batas atas dari rangenya dengan menggunakan
mempunyai fungsi spesifik yaitu pin A4 atau SDA dan pin A5 atau SCL.
Mendukung komunikasi TWI dengan menggunakan Wire library. Ada sepasang
pin lainnya pada board yaitu AREF referensi tegangan untuk input analog.
Digunakan dengan analogReference(), dan reset untuk mereset mikrokontroler
(arduino.cc, 2013).
2.4 Software Arduino IDE
Arduino IDE adalah software yang ditulis menggunakan java dan
berdasarkan pengolahan seperti, avr-gcc, dan perangkat lunak open source lainnya
(Djuandi, 2011). Arduino IDE terdiri dari:
1. Editor program, sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis
dan mengedit program dalam bahasa processing.
2. Verify / Compiler, sebuah modul yang mengubah kode program (bahasa
processing) menjadi kode biner. Sebuah mikrokontroller tidak akan bisa
memahami bahasa processing, yang dipahami oleh mikrokontroller adalah
kode biner.
3. Uploader, sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer ke dalam
Gambar 2.5 Tampilan Software Arduino IDE
Pada Gambar 2.5 terdapat menu bar, kemudian toolbar di bawahnya, dan
sebuah area putih untuk editing sketch, area hitam dapat disebut sebagai progress
area, dan paling bawah dapat disebut sebagai “status bar”.
2.5 Bahasa Pemrograman Arduino
Arduino ini bisa dijalankan di komputer dengan berbagai macam platform
mikrokontroler adalah bahasa C/C++ dan dapat digabungkan dengan assembly
(arduino.cc, 2013).
1. Struktur
Setiap program Arduino (biasa disebut sketch) mempunyai dua buah fungsi
yang harus ada (arduino.cc, 2013). Antara lain:
a) void setup( ) { }
Semua kode didalam kurung kurawal akan dijalankan hanya satu kali ketika
program Arduino dijalankan untuk pertama kalinya.
b) void loop( ) { }
Fungsi ini akan dijalankan setelah setup (fungsi void setup) selesai. Setelah
dijalankan satu kali fungsi ini akan dijalankan lagi, dan lagi secara terus
menerus sampai catu daya (power) dilepaskan.
2. Serial
Serial digunakan untuk komunikasi antara arduino board, komputer atau
perangkat lainnya. Arduino board memiliki minimal satu port serial yang
berkomunikasi melalui pin 0 (RX) dan 1 (TX) serta dengan komputer
melalui USB. Jika menggunakan fungsi – fungsi ini, pin 0 dan 1 tidak dapat
digunakan untuk input digital atau output digital (arduino.cc, 2013).
Terdapat beberapa fungsi serial pada arduino, antara lain:
a) Serial.begin ( )
Fungsi ini digunakan untuk transmisi data serial dan mengatur data rate
dalam bits per second (baud). Untuk berkomunikasi dengan komputer
gunakan salah satu dari angka ini: 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 14400,
b) Serial.available ( )
Fungsi ini digunakan untuk mendapatkan jumlah data byte (characters) yang
tersedia dan membacanya dari port serial. Data tersebut adalah data yang
telah tiba dan disimpan dalam buffer serial yang menampung sampai 64
bytes.
c) Serial.read ( )
Fungsi digunakan untuk membaca data serial yang masuk.
d) Serial.print ( ) dan Serial.println ( )
Fungsi ini digunakan untuk mencetak data ke port serial dalam format text
ASCII. Sedangkan fungsi Serial.println ( )sama seperti fungsi Serial.print ( )
hanya saja ketika menggunakan fungsi ini akan mencetak data dan
kemudian diikuti dengan karakter newline atau enter.
3. Syntax
Berikut ini adalah elemen bahasa C yang dibutuhkan untuk format penulisan
(arduino.cc, 2013).
a) // (komentar satu baris)
Kadang diperlukan untuk memberi catatan pada diri sendiri apa arti dari
kode-kode yang dituliskan. Cukup menuliskan dua buah garis miring dan
apapun yang kita ketikkan dibelakangnya akan diabaikan oleh program.
b) /* */(komentar banyak baris)
Jika anda punya banyak catatan, maka hal itu dapat dituliskan pada beberapa
baris sebagai komentar. Semua hal yang terletak di antara dua simbol
tersebut akan diabaikan oleh program.
Digunakan untuk mendefinisikan kapan blok program mulai dan berakhir
(digunakan juga pada fungsi dan pengulangan).
d) ;(titk koma)
Setiap baris kode harus diakhiri dengan tanda titik koma (jika ada titik koma
yang hilang maka program tidak akan bisa dijalankan).
4. Variabel
Sebuah program secara garis besar dapat didefinisikan sebagai instruksi
untuk memindahkan angka dengan cara yang cerdas. Variabel inilah yang
digunakan untuk memindahkannya (arduino.cc, 2013).
a) int (integer)
Digunakan untuk menyimpan angka dalam 2 byte (16 bit). Tidak
mempunyai angka desimal dan menyimpan nilai dari -32,768 dan 32,767.
b) long (long)
Digunakan ketika integer tidak mencukupi lagi. Memakai 4 byte (32 bit) dari
memori (RAM) dan mempunyai rentang dari -2,147,483,648 dan
2,147,483,647.
c) boolean (boolean)
Variabel sederhana yang digunakan untuk menyimpan nilai TRUE (benar)
atau FALSE (salah). Sangat berguna karena hanya menggunakan 1 bit dari
RAM.
d) float (float)
Digunakan untuk angka desimal (floating point). Memakai 4 byte (32 bit)
dari RAM dan mempunyai rentang dari -3.4028235E+38 dan
e) char (character)
Menyimpan 1 karakter menggunakan kode ASCII (misalnya ‘A’ = 65).
Hanya memakai 1 byte (8 bit) dari RAM.
5. Operator Matematika
Operator yang digunakan untuk memanipulasi angka (bekerja seperti
matematika yang sederhana) (arduino.cc, 2013).
a) = (sama dengan)
Membuat sesuatu menjadi sama dengan nilai yang lain (misalnya: x = 10 * 2,
x sekarang sama dengan 20).
b) % (persen)
Menghasilkan sisa dari hasil pembagian suatu angka dengan angka yang lain
(misalnya: 12 % 10, ini akan menghasilkan angka 2).
c) + (penjumlahan)
d) – (pengurangan)
e) * (perkalian)
f) / (pembagian)
6. Operator Pembanding
Digunakan untuk membandingkan nilai logika.
c) <
Lebih kecil dari (misalnya: 12 < 10 adalah FALSE (salah) atau 12 < 12
adalah FALSE (salah) atau 12 < 14 adalah TRUE (benar)).
d) >
Lebih besar dari (misalnya: 12 > 10 adalah TRUE (benar) atau 12 > 12
adalah FALSE (salah) atau 12 > 14 adalah FALSE (salah)).
7. Struktur Pengaturan
Program sangat tergantung pada pengaturan apa yang akan dijalankan
berikutnya, berikut ini adalah elemen dasar pengaturan (banyak lagi yang
lain dan bisa dicari di internet) (arduino.cc, 2013)
a) If else, dengan format seperti berikut ini:
if (kondisi) { }
else if (kondisi) { }
else { }
Dengan struktur seperti di atas program akan menjalankan kode yang ada di
dalam kurung kurawal jika kondisinya TRUE, dan jika tidak (FALSE) maka
akan diperiksa apakah kondisi pada else if dan jika kondisinya FALSE maka
kode pada else yang akan dijalankan.
b) While, dengan format seperti berikut ini:
While(kondisi) {}
Dengan struktur ini, while akan melakukan pengulangan terus menurus dan
tak terbatas sampai kondisi didalam kurung ( ) menjadi false.
c) for, dengan format seperti berikut ini:
Digunakan bila ingin melakukan pengulangan kode di dalam kurung
kurawal beberapa kali, ganti #pengulangan dengan jumlah pengulangan
yang diinginkan. Melakukan penghitungan ke atas dengan i++ atau ke
bawah dengan i–-.
8. Operator Boolean
Operator ini dapat digunakan dalam kondisi if, antara lain:
a) && (logika and), dengan format seperti berikut ini:
if (digitalRead(2) == HIGH && digitalRead(3) == HIGH) {}
Digunakan bila ingin mendapatkan nilai yang true hanya jika kedua input
bernilai HIGH.
b) | | (logika or), dengan format seperti berikut ini:
if (x > 0 || y > 0) {}
Digunakan bila ingin mendapatkan nilai yang true hanya jika nilai x dan y
lebih besar dari 0.
c) ! (not), dengan format seperti berikut ini:
if (!x) {}
Digunakan bila ingin mendapatkan nilai yang true hanya jika nilai tidak
sama dengan x.
9. Digital
a) pinMode(pin, mode)
Digunakan untuk menetapkan mode dari suatu pin, pin adalah nomor pin
yang akan digunakan dari 0-19 (pin analog 0-5 adalah 14-19). Mode yang
bisa digunakan adalah INPUT atau OUTPUT.
Ketika sebuah pin ditetapkan sebagai OUTPUT, pin tersebut dapat
dijadikan HIGH (5 volts) atau LOW (diturunkan menjadi ground).
c) digitalRead(pin)
Ketika sebuah pin ditetapkan sebagai INPUT maka anda dapat
menggunakan kode ini untuk mendapatkan nilai pin tersebut
apakah HIGH (5 volts) atau LOW (diturunkan menjadi ground).
10. Analog
Arduino adalah mesin digital tetapi mempunyai kemampuan untuk
beroperasi di dalam analog. Berikut ini cara untuk menghadapi hal yang
bukan digital.
a) analogWrite(pin, value)
Beberapa pin pada Arduino mendukung PWM (pulse width modulation)
yaitu pin 3, 5, 6, 9, 10, 11. Ini dapat merubah pin hidup (on) atau mati (off)
dengan sangat cepat sehingga membuatnya dapat berfungsi layaknya
keluaran analog. Value (nilai) pada format kode tersebut adalah angka antara
0 ( 0% duty cycle ~ 0V) dan 255 (100% duty cycle ~ 5V).
b) analogRead(pin)
Ketika pin analog ditetapkan sebagai INPUT anda dapat membaca keluaran
voltase-nya. Keluarannya berupa angka antara 0 (untuk 0 volts) dan 1024
(untuk 5 volts).
2.6 Xbee Series 2 Chip Antenna dan Xbee Pro Series 2 Wire Antenna
Xbee series 2 modul RF dirancang untuk beroperasi dalam protokol ZigBee
dengan biaya yang murah dan jaringan sensor nirkabel menggunakan daya yang
pengiriman data yang handal antara perangkat dengan jarak yang jauh. Modul ini
beroperasi pada frekuensi 2.4 GHz (Inc, XBee Series 2 OEM RF Modules, 2007).
Xbee series 2 ini mempunyai beberapa model antena, salah duanya adalah
chip antenna dan wire antenna. Chip antenna merupakan suatu chip keramik yang
terletak pada board modul Xbee, bentuknya lebih kecil. Chip antenna memiliki
pola radiasi cardoid, yang artinya sinyal dilemahkan dalam berbagai arah dan
sangat baik digunakan dalam area yang tidak terlalu besar atau kecil. Sedangkan
wire antenna merupakan suatu antena kawat yang terletak pada board modul
Xbee, wire antenna memiliki pola radiasi omndirectional yang artinya jarak
transmisi maksimum hampir sama pada semua arah ketika antena tersebut tegak
lurus terhadap modul. Gambar 2.6 merupakan gambar dari modul Xbee series 2
chip antenna dan Gambar 2.7 merupakan gambar dari modul Xbee series 2 wire
antenna (Faludi, 2011).
Gambar 2.6 Xbee Series 2 Chip Antenna
Berikut adalah spesifikasi dari modul Xbee pro series 2 chip antenna (Inc,
XBee Series 2 OEM RF Modules, 2007):
1. Jarak jangkauan indoor 133 ft atau 40 meter.
2. Jarak jangkauan outdoor line of sight 400 ft atau 120 meter.
3. Transmit power output 2 mW (+ 3 dbm).
4. Radio Frekuensi data rate 250 Kbps.
5. Frekuensi 2.4 GHz.
6. Receiver sensitivity -98 dbm (1 % pakcet error rate).
7. Antena menggunakan chip antenna.
Berikut adalah spesifikasi dari modul Xbee pro series 2 wire antenna :
1. Jarak jangkauan indoor 300 ft (90 meter) dan 200 ft (60 meter)
2. Jarak jangkauan outdoor line of sight 2 miles atau 3200 meter dan 5000 ft
atau 1500 meter (variant lainnya).
3. Transmit power output 50 mW (+ 17 dbm).
4. Radio Frekuensi data rate 250 Kbps.
5. Frekuensi 2.4 GHz.
6. Receiver sensitivity -102 dbm.
7. Antena menggunakan wire antenna.
2.6.1 Mode Xbee AT/Transparent
Dalam mode transparent/AT, modul Xbee bertindak sebagai pengganti
serial line. Semua data UART (Universal Asincrhounus Recivier transmiter)
diterima melalui pin input akan ditransmisikan. Ketika data tersebut diterima
paket yang diterima bisa ditujukan ke satu sasaran (point to point) atau ke
beberapa sasaran (star/broadcast) (Inc, XBee Series 2 OEM RF Modules, 2007).
2.6.2 Komunikasi Serial Xbee Series 2
Xbee series 2 merupakan sebuah modul yang terdiri dari receiver dan
tranmitter melalui port serial. Melalui port serial ini Xbee dapat berkomunikasi
secara UART (Universal Asincrhounus Recivier transmiter). Gambar 2.8
menunjukkan diagram sistem aliran data secara UART (Inc, XBee Series 2 OEM
RF Modules, 2007).
Gambar 2.8 Diagram Sistem Aliran Data UART pada Xbee
2.6.3 Xbee USB Adapter dan Software X-CTU
Xbee usb adapter pada Gambar 2.9 merupakan alat untuk menghubungkan
modul Xbee ke komputer dengan kabel mini usb pada Gambar 2.9 dan
selanjutnya dapat dikonfigurasi menggunakan software X-CTU seperti pada
Gambar 2.10. software X-CTU merupakan software yang digunakan untuk
mengkonfigurasi Xbee agar dapat berkomunikasi dengan Xbee lainya. Parameter
yang harus diatur adalah PAN ID (Personal Area Network) ID yaitu parameter
yang mengatur radio mana saja yang dapat berkomunikasi, agar dapat
berkomunikasi PAN ID dalam satu jaringan harus sama. Xbee dapat
Gambar 2.9 Xbee Usb Adapter dan Kabel Mini Usb
Gambar 2.10 Tampilan Software X-CTU
Pada Gambar 2.10 software X-CTU, terdapat empat tab di bagian atas
program. Masing – masing tab mempunyai fungsi yang berbeda – beda. Berikut
1. PC Settings
Pada tab ini mengijinkan pengguna untuk memilih COM port yang
diinginkan dan mengkonfigurasi port tersebut sesuai pengaturan Xbee yang
diinginkan. Terdapat tombol Test / Query pada tab PC Settings, tombol ini
digunakan untuk menguji COM port yang telah dipilih, jika pengaturan dan
COM port benar, maka akan muncul kotak dialog respon seperti pada
Gambar 2.11.
Gambar 2.11 Kotak Dialog Respon
2. Range Test
Pada tab range test ini, pengguna dapat melakukan pengujian range test
antara dua Xbee dengan mengirimkan paket data yang ditentukan pengguna
dan memverifikasi apakah paket data yang dikirim sama dengan yang
diterima.
3. Terminal
Pada tab ini, pengguna memungkikan akses ke COM port komputer dengan
program terminal emulation. Tab ini juga memungkinkan untuk mengakses
menerima data dalam format Hex dan ASCII dengan memilih Assemble
Packet (Gambar.2.12).
Gambar 2.12Tab Terminal
Gambar 2.13 Assemble Packet
Pada Gambar 2.13 area putih dalam terminal tab ini berisi data informasi
komunikasi yang terjadi antara 2 Xbee atau lebih. Teks yang berwarna biru
merupakan teks yang telah diketik pengguna dan diarahkan ke port serial Xbee
4. Modem Configuration Tab
Pada tab ini, pengguna dapat melakukan pemrograman pada pengaturan
firmware Xbee dan merubah versi firmwarenya melalui Graphical User Interface
(GUI). Terdapat 4 fungsi dasar dalam modem configuration tab, yaitu:
1. Menyediakan fasilitas GUI untuk mengatur firmware pada Xbee.
2. Read dan write firmware ke mikrokontroller Xbee.
Untuk dapat membaca (read) firmware Xbee, pertama hubungkan Xbee
dengan Xbee usb adapter yang telah terhubung dengan kabel mini usb,
kemudian hubungkan kabel tersebut ke komputer melalui interface usb.
Jalankan aplikasi X-CTU pada komputer, selanjutnya atur com port pada tab
PC Settings seperti Gambar 2.14. Pada tab Modem Configuration, klik
“Read” pada bagian Modem Parameter and Firmware (Gambar 2.15).
Gambar 2.15Tab Modem Configuration
Setelah firmware Xbee telah terbaca, terdapat tiga warna dalam pengaturan
konfigurasi (Gambar 2.16) yaitu hitam yang berarti read-only dan tidak bisa
dirubah nilainya, kemudian hijau yang berarti nilai default Xbee dan biru yang
berarti nilai yang pengguna tentukan sesuai keinginan. Untuk mengubah nilai
parameter yang bisa dirubah, klik paramater tersebut kemudian ketik nilai yang
baru sesuai keinginan pengguna. Untuk memudahkan pengisian nilai, terdapat
deskripsi atau keterangan dalam pengisian nilai pada setiap parameter yang berada
pada bagian bawah. Setelah semua nilai – nilai yang baru masuk, maka nilai
tersebut dapat disimpan ke memori non-volatile pada Xbee. Klik tombol “Write”
pada bagian Modem Parameter and Firmware untuk menyimpan konfigurasi
Gambar 2.16 Firmware Xbee Telah Terbaca
3. Meng-update firmware pada Xbee
User atau pengguna dapat meng-update firmware pada Xbee baik melalui
web atau menginstalnya dari file.zip atau disk. Klik “Download New
Versions” pada bagian Versions (Gambar 2.16). Klik tombol Web jika ingin
meng-update file firmware melalui web atau klik tombol File jika ingin
meng-update melalui file.zip atau disk (Gambar 2.17).
4. Save atau load modem profile
X-CTU dapat menyimpan dan men-load profil modem atau konfigurasi
yang telah disimpan, ini sangat berguna ketika paramater konfigurasi yang
sama ditetapkan pada beberapa Xbee yang berbeda (Gambar 2.18).
Gambar 2.18Save dan Load Modem Profile
2.7 Xbee Shield
Xbee shield merupakan suatu board yang dapat menghubungkan board
arduino untuk berkomunikasi secara nirkabel atau wireless menggunakan modul
Gambar 2.19 Xbee Shield
Xbee shield memiliki dua jumper terbuat dari plastik yang dapat di
removeable dari tiga pin pada shield yang berlabel Xbee/USB (Gambar 2.20).
Jumper ini menentukan komunikasi serial Xbee agar terhubung pada komunikasi
serial antar mikrokontroller atau USB pada board arduino (arduino.cc, 2013).
Gambar 2.20 Jumper pada Xbee Shield
2.8 Visual Basic
Visual Basic adalah salah suatu development tools untuk membangun
menggunakan pendekatan Visual untuk merancang user interface dalam bentuk
form. Tampilan Visual Basic terdapat pada Integrated Development Environment
(IDE) seperti pada Gambar 2.21.
Gambar 2.21 Tampilan Utama Visual Basic 6.0
Sumber : (Octovhiana, 2003)
Adapun pejelasan jendela-jendela adalah sebagai berikut :
a) Menu Bar, digunakan untuk memilih tugas-tugas tertentu seperti
menyimpan project, membuka project, dll
b) Main Toolbar, digunakan untuk melakukan tugas-tugas tertentu
dengan cepat.
c) Jendela Project, jendela berisi gambaran dari semua modul yang
d) Jendela Form Designer, jendela merupakan tempat anda untuk
merancang user interface dari aplikasi.
e) Jendela Toolbox, jendela berisi komponen-komponen yang dapat anda
gunakan untuk mengembangkan user interface.
f) Jendela Code, merupakan tempat bagi anda untuk menulis koding.
Anda dapat menampilkan jendela dengan menggunakan kombinasi
Shift-F7.
g) Jendela Properties, merupakan daftar properti-properti object yang
sedang terpilih. Sebagai contohnya anda dapat mengubah warna
tulisan (foreground) dan warna latar belakang (background). Anda
dapat menggunakan F4 untuk menampilkan jendela properti.
h) Jendela Color Palette, adalah fasilitas cepat untuk mengubah warna
suatu object.
i) Jendela Form Layout, akan menunjukan bagaimana form
36
METODE PENELITIAN DAN PERANCANGAN SISTEM
3.1 Metode Penelitian
Metode penelitian yang digunakan pada perancangan ini adalah
perancangan sistem wireless sensor network dengan menggunakan ZigBee
sebagai media pengiriman sinyal. Zigbee series 2 modul RF dirancang untuk
beroperasi dalam protokol ZigBee dengan biaya yang murah dan jaringan sensor
nirkabel menggunakan daya yang rendah (Faludi, 2011). Modul ini beroperasi
pada frekuensi 2.4 GHz dan memiliki jarak jangkauan indoor 133 ft atau 40 meter
dan jarak jangkauan outdoor 400 ft atau 120 meter tanpa adanya halangan (Inc,
XBee Series 2 OEM RF Modules, 2007).
Dengan terbatasnya kemampuan ZigBee untuk mentrasmisikan sinyal
tersebut berdasarkan kebutuhan arsitektur bangunan yang ada maka penulis
membuat sebuah topologi jaringan mesh dalam penerapan penelitian ini. Dengan
menggunakan topologi jaringan mesh diharapkan dapat mengatasi masalah
pengiriman sinyal ECG yang terkendala dengan bentuk arsitektur bangunan
ataupun jarak ruangan.
3.2 Model Perancangan
Pada perancangan ini penulis menggambarkan perancangan sistemnya
Gambar 3.1. Gambar Perancangan Sistem
Pada perancangan sistem ini menggunakan topologi mesh seperti terlihat
pada gambar 3.1. Model topologi mesh ini digunakan agar node end device dapat
mengirimkan sinyal jantung kepada node coordinator melalui node router 1 atau
node router 2 tanpa ada kegagalan karena kendala infrastruktur gedung ataupun
jarak kemampuan pengiriman data oleh ZigBee. selain itu topologi ini memiliki
fleksibilitas yang lebih besar dibanding topologi lainnya. Jika sebuah router
tertentu gagal, maka jaringan dapat merekonstruksi jalur alternatif melalui router
lain dalam jaringan.
Jumlah node yang digunakan pada perancangan kali ini berjumlah 4
node, yaitu node coordinator, router 1,2 dan node end device. Masing-masing
node memiliki tugas berbeda-beda seperti berikut ini :
1. Nodeend device
Pada node ini, node bertanggung jawab sebagai pencatat hasil
rekaman sinyal jantung pada pasien, dan mengirimkan data pada node
coordinator melalui node router 1,2 sesuai dengan protokol yang telah
2. Node router 1
Pada node ini, hasil pengiriman sinyal yang dikirimkan oleh
node end device apabila dikirimkan ke node router ini maka akan
diteruskan langsung menuju ke node coordinator atau apabila tidak
memungkinkan maka akan diteruskan menuju node router 2 untuk
diteruskan ke node coordinator.
3. Node router 2
Pada node ini, hasil pengiriman sinyal yang dikirimkan oleh
node end device apabila dikirimkan ke node router ini maka akan
diteruskan langsung menuju ke node coordinator atau apabila tidak
memungkinkan maka akan diteruskan menuju node router 1 untuk
diteruskan ke node coordinator.
4. Node coordinator
Node coordinator bertanggung jawab atas penerimaan data yang
telah dikirimkan oleh node end device sensor jantung. Data yang
diterima node ini masih belum diolah, tapi data yang diterima sesuai
dengan protokol pengiriman data. Pada node coordinator data langsung
diolah dan di tampilkan dalam PC dengan menggunakan software
visual basic.
3.3 Perancangan Sistem
Adapun blok diagram perancangan sistem ditunjukkan pada gambar 3.2
Gambar 3.2. Blok Diagram Sistem
Dalam tugas akhir ini, penulis hanya akan memfokuskan penjelasan data
yang dikirim dari nodeend device ke node coordinator. dan juga hasil unjuk kerja
jaringan topologi mesh pada transmisi sinyal auskultasi jantung dari node end
device ke node coordinator.
3.4 Perancangan perangkat keras
3.4.1 Perancangan sensor jantung
Untuk dapat mendeteksi adanya detak jantung pasien secara elektronik,
maka dibutuhkan sensor. Sensor yang digunakan pada penelitan transimsi sinyal
auskultasi jantung ini adalah dengan menggunakan modul ECG (Heart Rate
Monitor) yang disambungkan dengan mikrokontroler arduino untuk bisa
dipasangkan pada tubuh pasien dengan menjepitkan pada kedua pergelangan
tangan dan pergelangan kaki kanan pasien.
Heart Rate Monitor adalah modul yang digunakan untuk mengukur
aktivitas listrik jantung. aktivitas listrik ini dapat memetakan sebagai ECG atau
elektrokardiogram dan output sebagai pembaca analog. ECG bisa sangat bising,
Lead Tunggal AD8232 Heart Rate Monitor bertindak sebagai op amp untuk
membantu mendapatkan sinyal yang jelas dari PR dan Interval QT lebih mudah.
AD8232 adalah sebuah blok pengkondisian sinyal terintegrasi untuk
ECG dan aplikasi pengukuran biopotential lainnya. Hal ini dirancang untuk
mengekstrak, memperkuat, dan menyaring sinyal biopotential kecil dihadapan
kondisi bising, seperti yang dibuat oleh gerakan atau penempatan elektroda
terpencil.
Heart Rate Monitor memiliki sembilan koneksi dari IC yang dapat Anda
solder pin, kabel, atau konektor lain untuk. SDN, LO +, lo-, OUTPUT, 3.3V,
GND memberikan pin penting untuk operasi monitor ini dengan Arduino atau
mikrokontroler lainnya. Juga terdapat pin lain yaitu RA (Right Arm), LA (Left
Arm), dan RL (Right Leg) pin untuk disambungkan dengan Elektroda Jepit.
Selain itu, ada lampu indikator LED yang akan berdenyut dengan irama jantung
Gambar 3.3. Heart Rate Monitor (Modul ECG)
3.4.2 Perancangan rangkaian Xbee Zigbee S2B
Agar modul arduino dapat berkomunikasi secara serial wireless dengan
perangkat lain, maka dibutuhkan rangkaian wireless yang dalam perancangan ini
menggunakan modul Zigbee S2B. modul zigbee dapat berkomunikasi wireless
dan diakses menggunakan komunikasi serial TTL (Time to Live). Adapun port
serial yang digunakan untuk pengendalian dan pembacaan modul Xbee adalah
Gambar 3.4 Hubungan Rangkaian Xbee dan arduino
3.4.3 Perancangan rangkaian USB to serial Xbee
Untuk dapat menerima data serial hasil pengiriman dari node 1 dan node
2 atau perangkat wireless Xbee pengirim, maka pada bagian penerima juga
dibutuhkan Xbee. Sementara itu agar hasil pembacaan dan pengiriman data pada
Xbee dapat diproses menggunakan laptop atau PC, maka dibutuhkan konverter
USB to serial. Untuk itu pada perancangan ini digunakan modul USB to serial
Xbee yang difungsikan khusus untuk menjembatani antarmuka UART antara
komputer dengan Xbee. Adapun rangkaian modul USB to serial Xbee ditunjukkan
Gambar 3.5 Rangkaian modul USB to Serial Xbee pada base station
Sementara itu bentuk fisik dari modul USB to serial Xbee ditunjukkan
pada gambar 3.6
Gambar 3.6 modul USB to serial Xbee
3.4.4 Arduino 2560
Pada gambar 3.2 terdapat 2 arduino 2560 yang memiliki fungsi yang
sama yaitu membaca sensor yang memiliki nilai analog, pembacaan data
dilakukan dengan cara inputan yang berasal dari sensor diletakkan pada PORT A0,
untuk membaca nilai dari sinyal analog tersebut digunakan fungsi ReadAnalog
didalam modul arduino.
Pada modul arduino juga dilakukan pemberian tanda pada data yang akan
ditransmisikan. Adapun format pengiriman data seperti terlihat pada gambar di
Gambar 3.7 Format Pengiriman Data
Berikut penjelasan dari gambar 3.7 :
1. % : penanda awal pengiriman data
2. DATA : data sinyal auskultasi jantung yang dikirimkan
3. # : penanda akhir pengiriman data
Hal tersebut dibuat untuk memudahkan dalam pengolahan data pada saat
penerimaan data pada coordinator. Selanjutnya arduino mengirimkan informasi
yang dipancar melalui pemancar data zigbee.
3.4.5 Xbee
Untuk mengirimkan data dari node end device ke coordinator diperlukan
sebuah pemancar data. dalam penelitian ini penulis menggunakan Xbee Series 2
untuk pemancar data. Konfigurasi yang dilakukan pada Xbee sangat penting, agar
data dapat dikirimkan ke alamat yang sesuai.
Untuk mengkonfigurasi Xbee tersebut dibutuhkan sebuah software.
Software yang biasa digunakan untuk mengkonfigurasi Xbee salah satunya ialah
X-CTU.
Xbee dikonfigurasi untuk menjadi Znet 2.5 Router/end device dalam
serta Znet 2.5 coordinator dalam mode AT untuk node coordinator. Dalam
mengkonfigurasi Xbee series 2 hal yang terpenting ialah mengisi nilai PAN ID.
Langkah pertama untuk dapat berkomunikasi dalam satu jaringan, maka
PAN ID antar Xbee harus diisi dengan nilai yang sama. Selanjutnya perangkat
Xbee akan membangun jaringan secara otomatis. Node coordinator akan memulai
jaringan ZigBee dengan melakukan pencarian PAN ID pada area tersebut dan
saluran yang tersedia, kemudian router atau end device yang berada disekitarnya
dapat bergabung dengan node coordinator. setelah itu akan terbentuk jaringan
ZigBee dengan topologi Mesh dimana node end device dapat mengirimkan data
menuju node coordinator secara langsung ataupun melalui node router 1,2 secara
otomatis yang memungkinkan data itu terkirim melalui jalur manapun.
3.4.6 Rancangan Perangkat Lunak
Perancangan perangkat lunak bertujuan untuk menampilkan sinyal ECG
secara visual dan menyimpan data sinyal ECG ke dalam file dengan format “.txt”.
adapun perancangan perangkat lunak seperti terlihat pada flowchart seperti
Start
Gambar 3.8Flow Chart PerancanganPerangakat Lunak
Pada gambar di atas merupakan alur untuk kerja dari perangkat lunak,
pembacaan sensor ECG adalah untuk mengambil sinyal dari perangkat ECG
untuk ditampilkan secara visual ke layar PC dan menyimpan data sinyal ECG ke
dalam database. Jika nilai sensor NULL maka program akan membaca sensor
ECG lagi sampai mendapatkan nilai, jika sensor tidak NULL maka nilai tersebut
akan diproses untuk disimpan terlebih dahulu kedalam database kemudian
dimunculkan secara visual ke layar PC. Program akan mengulang terus menerus
selama User tidak meminta stop, jika User tidak meminta stop maka sinyal ECG
3.4.7 Program Membaca Sensor ECG
Diagram alir untuk mengambil sinyal ECG terhadap tubuh pasien
berdasarkan pembacaan sensor ECG dan dikirim ke PC untuk ditampilkan dan
disimpan data sinyal ECG terdapat pada Gambar 3.9.
Start
Gambar 3.9 Diagram alir Pengiriman Data Auskultasi Jantung
Pada dasarnya konsep dari sensor jantung adalah menerima setiap suara,,
kemudian melakukan pengambilan tegangan yang keluar dari tubuh melalui
sensor ECG dan data sensor ECG tersebut diolah pada mikrokontroller menjadi
data digital melalui pin ADC. Setelah itu dikirim ke Komputer, maka dibuatlah
algoritma seperti gambar 3.9. selain dikirim dan ditampilkan pada komputer maka
end device juga akan mengambil nilai pada serial port kemudian mengirimkan
data hasil auskultasi jantung kepada node coordinator secara wireless. Lalu
kemudian hasil pengiriman data bisa di simpan dan ditampilkan juga pada
komputer yang terdapat pada node coordinator. Berikut potongan program
pembacaan sensor ECG serta mengirim data tersebut ke Komputer :
void setup() {
// initialize the serial communication: Serial.begin(115200);
pinMode(10, INPUT); // Setup for leads off detection LO + pinMode(11, INPUT); // Setup for leads off detection LO -
}
void loop() {
if((digitalRead(10) == 1)||(digitalRead(11) == 1)){ Serial.print("%");
//Wait for a bit to keep serial data from saturating delay(2);
}
Pemrograman Ardunino Mega 2560 merupakan sebuah pemrograman
modul, maka pemrograman langsung dilakukan pada setiap pin. Pin 10 dan 11
digunakan sebagai filter untuk leads. Jika salah satu dari pin 10 tau 11
3.4.8 Program Memunculkan Sinyal ECG di Visual Basic
Pada saat memunculkan sinyal ECG secara visual terdapat flowchart
dimana flowchart tersebut merupakan alur dari cara untuk memunculkan sinyal
ECG secara visual di Visual Basic. Di bawah ini pada gambar 3.10 merupakan
diagram alir dari pada program Visual Basic.
Start
Gambar 3.10 Diagram alir Pengambilan Data ECG
Dari diagram alir di atas, Visual basic pada komputer end device
berfungsi untuk mengolah data yang dikirimkan oleh mikrokontroller untuk
memulai pengambilan data adalah harus memilih PORT yang digunakan oleh
mikrokontroler, setelah itu koneksikan PORT yang sudah dipilih sebelum. Jika
sudah terkoneksi maka pengambilan data ECG langsung disimpan dalam file
dalam format “.txt”. Tombol “disconnect” digunakan untuk menghentikan
pengambilan data seperti Gambar 3.11.
Berikut adalah tampilan program untuk membaca sinyal ECG :
Gambar 3.11 Tampilan Program ECG di Visual Basic
3.5 Metode Analisa
Pada transmisi sinyal auskultasi ini, selain pembuatan algoritma
pengiriman data, hal terpenting lainnya adalah analisa dari hasil pengiriman itu
3.5.1 Peletakan Elektroda Jepit
Dalam transmisi sinyal auskultasi, komponen terpenting adalah data yang
diambil dari auskultasi jantung. Maka tahapan yang pertama dilakukan adalah
mengambil data auskultasi dengan meletakkan sensor pada pergelengan kedua
tangan dan pergelangan kaki kanan.
Posisi jantung manusia adalah pada tulang iga manusia ke 6 di sebelah
kiri dada manusia, atau 5 cm di atas ulu hati di sebelah kiri. Peletakan sensor
sangat berpengaruh, karena apabila sensor tidak diletakkan pada bagian yang tepat
maka data yang akan diterima berupa data noise. Posisi peletakan sensor dilihat
pada gambar 3.12.
3.5.2 Pengambilan Sinyal Auskultasi Jantung
Proses pengambilan data dilakukan saat semua alat terpasang, dan proses
pengiriman data berlangsung. Seperti yang dijelaskan di atas, melalui grafik kita
dapat melihat apakah sensor sudah berada pada posisi yang tepat.
Data pada masing – masing end device dan coordinator akan tersimpan
pada sebuah file. File inilah yang nantinya digunakan untuk menganalisa seberapa
baik sistem dapat mentransmisikan sinyal auskultasi jantung dari node end device
ke titik coordinator secara bersamaan dengan menggunakan topologi mesh.
Pengambilan sinyal jantung dilakukan selama 30 detik untuk
mendapatkan hasil transmisi sinyal jantung. Hal ini dikarenakan penerimaan data
pada titik coordinator lebih lama karena adanya proses pemisahan data yang
terjadi pada titik coordinator. Contoh sinyal jantung hasil auskultasi terlihat
dalam gambar 3.13.
Gambar 3.13 Hasil Sinyal Askultasi Jantung
3.5.3 Analisa Transmisi Sinyal Auskultasi Jantung
Cara menganalisa hasil transmisi jantung adalah dengan memindah data
dari file penyimpanan ke file excel. Lalu data dibandingkan antara data inputan
dengan data yang berasal dari receiver. Posisi data pertama yang sesuai dengan
data yang ada pada transmiter adalah data yang berhasil dikirim dan diterima.
Sehingga dapat diketahui delay penerimaan data dari data yang telah dikirim.
Dari semua data yang dikirim terdapat loss data, loss data dapat diketahui
dari data yang tidak sesuai dengan data yang terdapat pada pengiriman, dan
dengan mengurangkan jumlah data yang terkirim dengan jumlah data yang telah
diterima. Maka data yang loss akan dapat diketahui.
Gambar 3.15 Data yang loss
Dari pencarian delay dan data loss seperti pada Gambar 3.14 dan Gambar
3.15 maka dapat dilakukan perhitungan untuk mengetahui berapa packet loss yang
diterima, berapa lama pengiriman data serta berapa besar througput rata – rata
setiap pengiriman data.
a. Delay
Setelah menyamakan data antara transmitter dan receiver maka
terdapat selisih urutan antara kedua data tersebut, selisih urutan
tersebutlah yang disebut delay dalam pentransmisian sinyal auskultasi
jantung (Gani,2010).
Karena data dikirim setiap 2ms maka jarak antara data tersebut
dikalikan dengan waktu pengiriman data, dan akan ditemukan berapa
lama data yang dikirimkan oleh transmitter diterima oleh receiver.
�����=������ℎ����������� 0,002
b. Packet Loss
Pada pencarian packet loss seperti pada gambar 3.14 maka akan
ditemukan banyak data yang tidak dapat diterima dengan baik oleh
receiver, jumlah paket yang tidak diterima dengan sempurna tersebut
adalah packet loss yang digunakan untuk mencari berapa besar
persentase data yang hilang.
����������=�����ℎ�����ℎ�����
�����ℎ��������� � 100 %
c. Througput
Seperti yang telah dijelaskan pada bab 3, througput adalah besar
kecepatan data terkirim secara real. Maka untuk menemukan througput
dilakukan dengan cara memasukkan jumlah data diterima selanjutnya
dibagi dengan lama waktu pengamatan.
�ℎ�������=�����ℎ���������������ℎ�������������� �������������������
��������������
• Jumlah data masuk : keseluruhan data yang masuk sebelum melalui
proses pengelompokan data
• Jumlah tiap packet data : dalam mengirimkan 1 buah paket data
terdapat ± 5 character
• Besar pengiriman data : sebuah karakter terbentuk dari 10 bit data,
yaitu 8 bit untuk setiap character, 1 bit pemnbuka data dan juga 1 bit
penutup.
Pengiriman dilakukan dengan delay 2ms sesuai dengan ketetapan yang ada,
yaitu pengiriman dilakukan minimal dengan 2 kali frekuensi sampling jantung
normal ( Teori Sampling ) (Lynn, 1994).
�����������������= 2���
����������������(��) = 250�� −500��
= 2 � 250��
= 500��
���������������= 1 500 = 2 ��
Berdasarkan hasil di atas maka pengiriman data dilakukan setiap frekuensi
57
BAB IV
HASIL PENGUJIAN DAN PENGAMATAN
Dalam bab ini penulis akan menguraikan dan menjelaskan beberapa hasil
pengujian dari hasil penelitian tugas akhir ini. Pengujian yang dilakukan meliputi
pengujian perangkat lunak (software) dan kinerja keseluruhan sistem, serta analisa
hasil transmisi data dari node ke coordinator.
4.1 Pengujian Xbee
Pengujian Xbee dilakukan dengan menggunakan program X-CTU.
Program X-CTU merupakan open source yang digunakan untuk menkonfigurasi
awal Xbee.
4.1.1 Tujuan
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah Xbee yang digunakan
dapat berfungsi dengan baik atau tidak.
4.1.2 Alat yang digunakan
Untuk melakukan percobaan ini maka diperlukan beberapa alat sebagai
4.1.3 Prosedur Pengujian
Prosedur pengujian alat :
a. Hubungkan xbee adapter dengan kabel usb adapter.
b. Nyalakan komputer kemudian hubungkan kabel usb adapternya ke
komputer/laptop.
c. Buka software X-CTU dan tekan tombol “ Test / Query” pada tab “PC
Setting”.
d. Maka akan muncul dialog yang dapat mengetahui apakah Xbee yang
digunakan dapat terbaca oleh X-CTU atau tidak.
4.1.4 Hasil Pengujian
Pada Gambar 4.2 tertulis “Communication with Modem OK ” hal ini
menandakan bahwa Xbee yang digunakan dapat berkomunikasi dengan X-CTU.
Dengan demikian maka Xbee dapat digunakan pada pengerjaan tugas akhir ini.
Gambar 4.2 KondisiXbee normal
4.2 Pengujian Komunikasi Xbee
Pengujian komunikasi Xbee dilakukan dengan mengatur PAN ID, DL,
DH sesuai dengan yang telah dijelaskan pada BAB III. Komunikasi yang baik
ketika Xbee yang digunakan menjadi coordinator dapat menerima pesan dari
Xbee yang menjadi end device
4.2.1 Tujuan
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah Xbee yang digunakan
4.2.2 Alat yang digunakan
Alat yang digunakan untuk melakukan pengujian antara lain :
a. Usb adapter
b. Xbee adapter
c. Xbee
d. Komputer/ laptop
e. Software X-CTU
4.2.3 Prosedur Pengujian
PAN ID keempat Xbee di samakan nilainya yaitu dengan nilai 234,
kemudian salah satu Xbee di setting sebagai coordinator dengan memilih jenis
modem XB24-B lalu setting sebagai ZNET 2.5 COORDINATOR AT sedangkan
yang lainnya disetting sebagai ZNET 2.5 ROUTER/END DEVICE dengan
konfigurasi tersebut maka secara otomotis akan terbentuk sebuah topologi mesh
dimana router/end device dan mengirimkan secara langsung data kepada
coordinator atau hanya meneruskan data yang dikirim router/end device lain
untuk dikirimkan kepada coordinator. pada Gambar 4.3 merupakan konfigurasi
Gambar 4.3 Konfigurasi untuk Xbee
4.2.4 Hasil Pengujian
Pada Gambar 4.4 di atas, kalimat dengan warna biru menunjukkan bahwa
xbee sedang mengirim data kepada xbee yang menjadi coordinator, sedangkan
kalimat dengan warna text merah menandakan bahwa xbee sedang menerima
kiriman data. Pada Gambar 4.4 tersebut terlihat xbee coordinator dapat menerima
dengan baik data dari xbee yang digunakan sebagai router/end device. Hal ini
ditandai dengan data yang diterima oleh xbee coordinator sama dengan data yang
dikirim oleh xbee router/end device.
4.3 Pengujian Arduino
Pengujian arduino dilakukan dengan memasukan skrip program
sederhana pada arduino menggunakan aplikasi arduino IDE. Arduino yang baik
dapat mengeksekusi program dengan baik.
4.3.1 Tujuan
Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah arduino yang
digunakan tidak mengalami kerusakan. Sehingga saat aruino digunakan pada
sistem dapat membantu sistem berjalan dengan baik.
4.3.2 Alat yang digunakan
Alat yang digunakan untuk melakukan pengujian antara lain :
a. Kabel usb
b. Arduino Mega 2560
c. Komputer/laptop
4.3.3 Prosedur Pengujian
a. Hubungkan Arduino dengan kabel usb
b. Nyalakan komputer kemudian hubungkan kabel usb tadi dengan
komputer.
c. Buka software Arduino IDE dan isi perintah dalam bahasa C. Sebagai
contoh penulis memasukkan perintah sebagai berikut :
void setup()
d. Apabila telah selesai untuk mengisi perintah, maka tekan “Verify” untuk
mengecek apabila terdapat perintah yang salah dalam bahasa C. Dan
tekan “Upload” untuk memasukkan perintah tersebut ke dalam Arduino
Mega 2560.
e. Setelah program telah berhasil dimasukkan, maka tekan icon Serial
monitor pada kanan atas. Maka akan muncul tampilan serial monitor.
f. Setelah window serial monitor muncul, amati kiriman data serial oleh
4.3.4 Hasil Pengujian
Hasil dari pengujian pengisian program ke arduino dapat dilihat pada
Gambar 4.5. Lingkaran merah menunjukan bahwa arduino yang digunakan
berhasil diisi dengan program yang telah ditulis dalam software arduino IDE.
Gambar 4.5 uploadprogram berhasil
Program yang dimasukan kedalam arduino merupakan program untuk
mengirimkan data menggunakan serial. Proses pengiriman ini apabila arduino
masih dihubungkan dengan USB PC maka kita dapat menerima data yang dikirim
menggunakan menu serial monitor pada software arduino IDE. Hasil dari serial
Gambar 4.6 Program berhasil berjalan
Gambar 4.6 menunjukan bahwa data dikirimkan sesuai dengan perintah
program yang telah diisi pada arduino. Dengan begitu arduino ini dapat bekerja
dengan baik, dan dapat digunakan untuk sistem.
4.4 Pengujian tampilan penerimaan data pada end device
Pengujian ini merupakan pengujian penerimaan pada aplikasi visual
basic berjalan dengan baik dan dapat menerima sinyal jantung dan dapat
menampilkan hasil sinyal dengan baik.
4.4.1 Tujuan
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui aplikasi dapat menerima sinyal
jantung dengan baik. Dan dapat mempresentasikan sinyal jantung dengan baik ke
dalam grafik. Dan dapat menyimpan hasil sinyal jantung pada sebuah file.
4.4.2 Alat yang digunakan
Alat yang digunakan untuk pengujian sistem ini antara lain:
a. Arduino Mega 2560
b. Instrumen Amplifier dan Filter
d. Komputer/laptop
e. Software Arduino IDE
f. Software Visual Basic
g. Stopwatch
4.4.3 Prosedur Pengujian
a. Hubungkan Arduino dan komputer dengan menggunakan kabel USB.
b. Aktifkan komputer dan buka program Arduino IDE.
c. Upload skrip yang digunakan untuk pengiriman data.
d. Buka aplikasi ECG pada router/end device dari Visual Basic.
e. Letakkan sensor pada pergelangan tangan dan kaki
f. Lakukan pengambilan data selama 30 detik, untuk memperoleh sinyal
jantung.
h. Amati data, apakah data dapat diterima oleh aplikasi dan sinyal yang
ditangkap merupakan sinyal jantung.
4.4.4 Hasil Pengujian
