BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA. hardware dan software, untuk mengetahui realisasi sistem apakah telah. 1. Kabel ECG / EKG elektroda 3 cabang.

(1)

61 4.1. PENGUJIAN ALAT

Sistem perancangan electrokardiograf telah dijelaskan secara terperinci di bab sebelumnya. Selanjutnya dilakukan pengujian terhadap hardware dan software, untuk mengetahui realisasi sistem apakah telah mencapai target.

4.1.1. Alat dan bahan dalam penelitian ini :

1. Kabel ECG / EKG elektroda 3 cabang.

3. Arduino UNO R3 dengan USB kabel untuk mendownload program 4. AD 8232 board mengkonversi detak jantung menjadi sinyal listrik 5. Komputer dengan sistem operasi windows 7 64 - bit

6. Arduino Editor dan compiler yang kompatibel untuk windows 7 64 - bit .

7. Driver USB Serial 2.0

4.1.2. Prosedur penyiapan Pengujian

1. Hubungkan power supply dengan catu daya PLN.

2. Pasang elektroda pada objek (manusia) sesuai pengkodean warna, MERAH ( dada atas kanan ), KUNING ( dada atas kiri ), HIJAU ( dada bawah kanan ).

Nb : Setiap pengujian kepada objek (manusia) harus mengganti elektroda yang baru. Satu elektroda bila dipakai berulang, daya

(2)

deteksi sinyal jantung akan semakin berkurang atau sadapan tidak akurat.

3. Nyalakan saklar pada catu daya ke posisi ON.

4. Hubungkan papan arduino dengan komputer melalui kabel USB serial.

5. Buka software Arduino > pilih serial port > pilih board > buka sketch lalu upload program > pilih serial plotter lalu pilih baud rate

> muncul grafik sinyal pada serial plotter.

6. Pada LCD 16X2 akan muncul penghitung jumlah BPM dan penghitung waktu (dalam detik). Penghitung jumlah BPM disini oleh peneliti disetting durasi 15 detik, lalu hasil BPM selama 15 detik dikalikan 4 (15dtk x 4= 1 menit). Jadi jumlah BPM yang ditampilkan sudah jumlah akumulasi BPM dalam 1 menit.

Elektoda

Gambar 4.1 Diagram Blok Alat

RL (Hijau)

Arduino uno AD 8232

board

LCD 16X2

Komputer

LA (Kuning)

RA (Merah)

Cable 3 to 1 audio

Power supply 7-12V

(3)

4.2. Pengujian Arduino Uno

Pengujian Arduino Uno bertujuan mengetahui apakah Arduino Uno dapat menampilkan karakter. Pada pengujian pertama adalah menghubungkan Arduino Uno dengan Komputer, kemudian menuliskan program pada IDE Arduino yang isinya membuat lampu indikator pada Arduino berkedip (blink) sebanyak 13 kali.

Berikut adalah listing program arduino untuk membuat arduino berkedip sebanyak 13 kali:

void setup() {

// initialize digital pin 13 as an output.

pinMode(13, OUTPUT);

}

// the loop function runs over and over again forever void loop()

{

digitalWrite(13, HIGH); // turn the LED on (HIGH is the voltage level) delay(1000); // wait for a second

digitalWrite(13, LOW); // turn the LED off by making the voltage LOW delay(1000); // wait for a second

Gambar 4.2 Penulisan program pada IDE Arduino Uno

(4)

Gambar 4.2 memperlihatkan penulisan pada IDE Arduino setelah program selesai ditulis maka program diupload ke Arduino . Pada gambar 4.3 akan diperlihatkan hasil dari Arduino Uno dengan lampu indikator yang sudah bisa berkedip sebanyak 13 kali.

Gambar 4.3 Arduino Uno yang berhasil didownload program

4.3. Cara Pembacaan pada software Arduino uno 1). Pemilihan Serial Port pada Komputer

Gambar 4.4 Pemilihan Serial Port pada Komputer

(5)

2). Menampilkan grafik sinyal pada Serial Plotter

Gambar 4.5 Memilih Serial Plotter pada IDE Arduino

3). Memilih baud rate 115200 pada serial plotter

Gambar 4.6 Tampilan pada Serial Plotter

(6)

4.4. Pengujian pada objek percobaan 1 dan objek percobaan 2

1). Objek percobaan 1

Gambar 4.7 Objek percobaan 1(Telentang))

Data objek percobaan 1 : - Umur = 30 tahun

- Jenis Kelamin = Laki-laki - Berat Badan = 64 kg - Tinggi Badan = 168 cm

(7)

2). Objek Percobaan 2

Gambar 4.8 Objek percobaan 2(duduk)

Data objek percobaan 2 : - Umur = 24 tahun

- Jenis Kelamin = Laki-laki

- Berat Badan = 68 kg

- Tinggi Badan = 172 cm

(8)

4.4.1. Pengujian pada objek posisi relax

1). Pengujian objek 1, Posisi Relax (telentang)

Gambar 4.9 Gelombang Sinus pada Serial Plotter

Gambar 4.10 Tampilan jumlah BPM pada LCD

(9)

-Pada LCD posisi relax (telentang) terbaca 16 bpm X 4 = 64 bpm -Pada perhitungan denyut jantung manual terhitung 62 bpm -Selisih perhitungan sebesar 2 beat atau ralat sebesar 3,12%

-Pada perhitungan denyut jantung manual posisi relax (duduk) terhitung 72 bpm

2). Pengujian objek 2, posisi relax (duduk)

Gambar 4.11 Gelombang Sinus pada Serial Plotter

Gambar 4.12 Tampilan jumlah BPM pada LCD

(10)

-Pada LCD posisi relax terbaca 20 bpm X 4 = 80 bpm -Penghitungan manual terhitung 78 bpm (beats per minute) -Selisih perhitungan sebesar 2 beat atau ralat sebesar 2,5%

-Penghitungan manual posisi relax (telentang) terhitung 73 bpm

4.4.1.1. Analisa pengujian objek 1&2 posisi relax 1). Gelombang sinus pada serial plotter

Tampilan gelombang sinus juga lengkap (gelombang P,Q,R,S,T,U) dan ritmenya teratur (jarak antara gelombang R dengan gelombang R berikutnya terbaca teratur). Tinggi gelombang R (besaran aplitudo gelombang R belum stabil atau naik turun), hal ini dikarenakan kedutan atau kontraksi otot bisa mempengaruhi sadapan atau rekaman. Gelombang QRS terbentuk dari potensial listrik yang dibangkitkan sewaktu gelombang ventrikel berdepolarisasi sebelum berkontraksi dan otot ventrikel ini sangat tebal, ini sangat memungkinkan kalau gelombang R yang paling terpengaruh saat terjadi kedutan otot walaupun tinggi aplitudo gelombang lainnya tidak terpengaruh (seperti gelombang P yang ditimbulkan oleh otot atrium yang sangat tipis).

2). Pembacaan BPM pada LCD

Rumus hitung BPM(Heart Rate) alat:

HR = Jumlah QRS dalam 15 detik X 4

Ketentukan dari Frekuensi jantung (Thaler MS, 2000) adalah:

(11)

 Normal: HR berkisar antara 60 – 100 x / menit.

 Bradikardi= HR < 60x /menit

 Takikardi= HR > 100x/ menit

Pada pengujian objek 1&2 dalam posisi relax selisih pembacaan BPM alat ini dengan menghitung denyut jantung secara manual tergolong kecil (2 beat). Selisish perhitungan posisi relax dengan telentang dengan posisi relax dengan duduk rata-rata selisihnya 7 beat atau posisi rileks dengan duduk terhitung jumlah bpm (denyut jantung) lebih banyak 7 beat daripada posisi relax dengan telentang. Hal ini disebabkan pada posisi duduk walaupun relax tetap ada otot-otot yang bekerja atau berkontraksi terutama otot bagian belakang (punggung, pantat dan paha) untuk menahan beban tubuh posisi dududk walaupun dengan relax.

Dengan bekerjanya otot bagian belakang , maka mempengaruhi jantung untuk memompa darah lebih cepat.

Bertambahnya kinerja jantung dalam memompa darah berarti bertambah pula detak jantung. Dalam pemeriksaan EKG disarankan pada posisi relax dengan telentang, untuk mendapatkan sadapan denyut jantung yang akurat pada tubuh manusia. Posisi relax dengan telentang diharapkan meminimalisir kontraksi otot-otot dalam tubuh, beban tubuh sudah ditopang oleh alas yang digunakan sehingga otot-otot tubuh pada kondisi istirahat.

(12)

4.4.2. Pengujian pada objek setelah jogging 1).Pengujian objek 1Setelah Jogging

Gambar 4.14 Tampilan jumlah BPM pada LCD -Pada LCD setelah jogging terbaca 32 bpm X 4 = 128 bpm -Pada perhitungan denyut jantung manual terhitung 123 bpm

(13)

-Selisih perhitungan sebesar 5 beat atau ralat sebesar 3,9%.

2). Pengujian objek 2 Setelah Jogging

Gambar 4.16 Tampilan jumlah BPM pada LCD -Pada LCD setelah jogging terbaca 36 bpm X 4 = 144 bpm

(14)

-Pada perhitungan denyut jantung manual terhitung 130 bpm -Selisih perhitungan sebesar 14 beat atau ralat sebesar 9,7%

4.4.2.1. Analisa pengujian objek 1&2 setelah jogging 1). Gelombang sinus pada serial plotter

Setelah melakukan jogging, hasil sadapan terlihat gelombang normal tetapi bergerak naik turun dengan cepat dan ritme gelombang mengalami peningkatan. Hasil tersebut dikarenakan pergerakan tubuh saat bernafas dengan cepat (terengah-engah) setelah jogging, juga pengambilan nafas yang kadang dangkal dan kadang dalam. Hal inilah yang membuat gelombang sinus naik turun dengan cepat dan ritme semakin cepat pula. Gerakan atau kedutan otot oleh pasien dapat merubah rekaman/ sadapan tubuh.

2). Pembacaan BPM pada LCD

Selisih perhitungan beat yang terlalu besar dikarenakan pembacaan pada alat EKG yang disetting R-R atau puncak R sampai ke puncak R berikutnya dihitung 1. Karena banyaknya pergerakan tubuh saat bernafas setelah jogging membuat sinyal naik turun yang sangat signifikan, hal ini membuat alat membaca puncak R ke puncak R berikutnya tidak tepat atau dari puncak R ke puncak gelombang lainnya (gelombang P, gelombang T).

Gerakan atau kedutan otot oleh pasien dapat merubah rekaman/

sadapan tubuh. Pada objek 2, selisih beat lebih tinggi dari objek

(15)

1dikarenakan faktor berat badan dan gerakan otot yang lebih banyak dari objek 1.

4.4.3. ADC pada serial monitor posisi relax

1). Pengujian objek 1, Posisi Relax (telentang)

Gambar 4.17 ADC pada serial monitor

Gambar 4.18 Hasil ADC dikonversikan ke gambar grafik

(16)

2). Pengujian objek 2, Posisi Relax (duduk)

(17)

4.4.3.1. Analisa hasil ADC pada serial monitor posisi relax

Tujuan mengambil sampel data pada ADC untuk mengenali pola salah satu gelombang sinus yang terekam alat. Juga untuk mengetahui besaran tegangan input ADC setiap gelombang dan tinggi gelombang. Untuk hasil proses ADC yang ditampilkan pada Komputer mengukur amplitudo efektif dari sinyal EKG yang diproses dari rangkaian EKG, untuk hasil keluaran rangkaian EKG yang terbaca.

Nilai yang diperoleh adalah hasil perhitungan dari sinyal analog yang telah dikonversi menjadi tegangan antara 0 - 5 Volt.

Analog-to-Digital Converter (ADC) yang digunakan untuk mengubah sinyal analog menjadi data digital pada Arduino UNO memiliki resolusi 10-bit. Dengan demikian, besarnya kemungkinan data yang dperoleh adalah 2^10 = 1024 kemungkinan data, atau dari 0 sampai 1023. Prinsip kerja ADC adalah mengkonversikan sinyal analog ke dalam bentuk besaran yang merupakan rasio perbandingan sinyal input dan tegangan referensi. Untuk melihat besarnya input analog yang diterima pin A0 dari AD8232 heart rate, kita dapat menghitungnya dengan rumus berikut:

Voutput = (Vin x 1023) / Vref

Bila tegangan referensi 5 volt, tegangan input 3 volt, rasio input terhadap referensi adalah 60%. Jadi, bila menggunakan ADC 10 bit dengan skala maksimum 1023, akan didapat sinyal digital sebesar 60% X 1023= 613,8(bentuk desimal).

(18)

1). ADC pada serial monitor untuk pengujian objek 1, posisi relax (telentang)

-Vinput = (VADC/1023) X 5 Volt,

 Menghitung amplitudo gelombang R :

Pada Vadc pengujian diatas, tinggi gelombang R sebesar 436 Vadc

Vinput = (436/1023) X 5 Volt = 0,43 X 5 Volt = 2,13 Volt

Jadi amplitudo gelombang R sebesar 2,13 Volt

 Menghitung amplitudo gelombang P :

Jadi amplitudo gelombang P sebesar 1,6 Volt

 Menghitung amplitudo gelombang T :

Jadi amplitudo gelombang T sebesar 1,7 Volt

2). ADC pada serial monitor pada pengujian objek 2, Posisi Relax (duduk).

-Vinput = (VADC/1023) X 5 Volt,

Pada Vadc pengujian diatas, tinggi amplitudo gelombang R sebesar 447 Vadc

Vinput = (447/1023) X 5 Volt = 0,44 X 5 Volt

(19)

= 2,2 Volt

4.4.4. ADC pada serial monitor setelah jogging 1). Pengujian objek 1 Setelah Jogging

(20)

Gambar 4.22 Hasil ADC dikonversikan ke gambar grafik 2). Pengujian objek 2 Setelah Jogging

(21)

4.4.4.1. Analisa hasil ADC pada serial monitor setelah jogging

Setelah melakukan jogging, hasil sadapan terlihat gelombang normal tetapi bergerak naik turun dengan cepat dan ritme gelombang mengalami peningkatan. Hasil tersebut dikarenakan pergerakan tubuh yang bernafas dengan cepat setelah jogging, juga pengambilan nafas yang kadang dangkal dan kadang dalam. Hal inilah yang membuat gelombang sinus naik turun dengan cepat dan ritme semakin cepat pula.

1). ADC pada serial monitor pengujian objek 1 setelah jogging -Vin= (VADC/1023) X 5 Volt,

Vinput = (334/1023) X 5 Volt = 0,33 X 5 Volt

(22)

= 1,6 Volt

4.4.5. Percobaan elektroda RA ditukar dengan elektroda LA

Pada pengujian penukaran letak elektroda RA dengan LA diatas : - Gelombang P tidak muncul

- Gelombang QRS muncul normal

(23)

- Gelombang T muncul dengan arah kebawah (negatif).

4.4.5.1. Analisa Elektroda RA ditukar dengan Elektroda LA :

1. Gelombang P, terjadi akibat kontraksi otot atrium (impuls dari nodus SA menjalar di kedua atrium) dan terjadi depolarisasi dan

repolarisasi di atrium. Karena pada atrium kiri lebih dominan ion bermuatan negatif dan atrium kanan dominan ion bermuatan positif, jika elektroda dibalik RA ke LA maka pada kedua elektroda tidak merekam potensial sama sekali pada atrium (alat EKG didesain untuk masukan ion bermuatan positif dan negatif).

Otot atrium sangat tipis dan perambatan energi kecil sekali, oleh sebab itu pada atrium tidak terdeteksi potensial listrik atau kecil sekali.

2. Sebaliknya pada ventrikel, potensial listrik tetap akan terdeteksi walau kedua elektroda RA dan LA ditukar posisi, ini disebabkan otot ventrikel tebal dan perambatan potensial listrik sangat besar.

Pada gelombang QRS akan terdeteksi dan tetap bernilai positif pada lead I. Hal ini juga yang menyebabkan terdeteksinya gelombang T (terjadi akibat kembalinya otot ventrikel ke keadaan listrik istirahat (repolarisasi)). Arah gelombang T bernilai negatif (cekung kebawah dari garis isoelektrik), karena pembalikan 2 elektroda RA dan LA yang pada alat EKG akan membaca gelombang tersebut terbalik juga. Pada alat terbaca arah elektron masuk kedalam sel waktu repolarisasi.

(24)

4.4.6. Elektroda RA ditukar dengan elektroda RL

4.4.6.1. Analisa Elektroda RA ditukar dengan elektroda RL

Sadapan Bipolar adalah merekam perbedaan potensial dari 2 elektroda. Sadapan ini memandang jantung secara arah vertikal (atas kebawah dan kesamping). Pada sadapan I, dihasilkan dari perbedaan potensial listrik antara RA (Right Arm) yang dibuat bermuatan (-) dan LA (Left Arm) yang dibuat bermuatan (+) sehingga arah listrik jantung bergerak kesudut 0^o (sudutnya kearah lateral kiri). Dengan demikian bagian lateral jantung dapat dilihat oleh sadapan I.

Percobaan yang menukar posisi elektroda RA dengan RL diatas akan menghasilkan gelombang sinus menjadi terbalik. Ini dikarenakan pada RA tidak tidak ada pemicu elektron (-), maka

(25)

grounding (RA) akan diisi oleh pemicu potensial positif(+) dan pada LA berubah menjadi bernilai nol. Pada proses ini menjadi seperti ekstrimitas aVR yaitu merekam potensial listrik pada tangan kanan (RA) yang bermuatan (+),dan elektroda (-) gabungan tangan kiri dan kaki kiri membentuk elektroda indifiren(nol), gambar gelombang terbalik ke bawah. Lead ekstremitas melihat jantung secara vertikal. Hal ini bisa dijelaskan sebagai berikut:

Gambar 4.27 Sumbu listrik jantung atau aksis jantung Normal aksis jantung frontal (vertikal) berkisar -30 s/d +110 derajat. Deviasi aksis ke kiri antara -30 s/d -90 derajat, deviasi ke kanan antara +110 s/d -180 derajat.

(26)

4.5. Hasil percobaan

Tabel 4.1 Hasil Percobaan

Percobaan

Heart Beat Alat EKG

Heart Beat Jantung Manual

Perbedaan Heart Beat Posisi

Relax (beat)

Setelah Jogging (beat)

Posisi Relax (beat)

Setelah Jogging (beat)

Posisi Relax (beat)

Setelah Jogging (beat) Jantung

Objek 1 64 128 62 123 2 5

Jantung

Objek 2 80 144 78 130 2 14

4.5.1. Analisa hasil pengujian

Dari data tabel percobaan 3.1 di atas, pada proses untuk menghitung detak jantung atau heart beat dalam aplikasi EKG ini berdasarkan hasil rekaman sinyal jantung yang tebaca pada grafik, didapatkan hasil detak jantung yang sudah medekati hasil detak jantung asli seseorang dengan deviasi perbedaan maksimum antara aplikasi EKG dan asli jantung sebesar 2 beat, menggunakan cara dengan membandingkan hasil detak jantung yang terbaca pada aplikasi EKG dan menghitung manual atau menghitung langsung detak jantung objek berdasarkan denyut nadi manusia. Aplikasi EKG ini dibuat dengan menetapkan hasil detak jantung atau heart beat setiap 15 detik, dengan tujuan untuk melihat perubahan yang terjadi seketika pada jantung seseorang, sehingga pada saat proses perekaman dan menghitung detak jantung didapatkan hasil detak jantung yang berubah-ubah dalam selang waktu 15 menit atau pada saat melakukan monitoring.

(27)

4.5.2. Analisa pengiriman data dari alat EKG ke komputer melalui USB serial

Hasil tampilan pada serial monitor di software arduino IDE pada beberapa pengujian alat, menunjukkan pengiriman data melalui USB serial berhasil dengan baik. Tampilan pada serial monitor merupakan output ADC (A0) yang mempunyai resolusi 10 bit dan kecepatan pengiriman data 115200 bps (bit per-second). Hasil analisa perhitungan Vinput pada beberapa pengujian menunjukkan masukan sinyal benar- benar dari sensor denyut jantung (single heart rate), dengan besaran Vinput maksimal 3V dan tegangan referensi sebesar 5V.

Tampilan pada serial plotter di software arduino IDE, menunjukkan pemberian parameter nilai interger Vadc output gelombang sinus, sesuai dengan pemberiaan nilai pada listing program di arduino IDE. Nilai int c = 315 sebagai garis isoelektrik / zero line, nilai int y>450 == x< 320 (operasi relational) untuk parameter nilai tinggi gelombang sinus R, n=n+1 (operator increment) untuk menghitung jumlah R-R, pada resolusi 10 bit dan kecepatan pengiriman data 115200 bps(bit per-second).