PEMBUATAN ALAT BANTU STRESS DETECTOR MENGGUNAKAN SENSOR HIR333, GSR, DAN DS18B20 BERBASIS MIKROKONTROLER
ATMEGA 8
SKRIPSI
IVO ZOEL SEMBIRING 120801025
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2016
PEMBUATAN ALAT BANTU STRESS DETECTOR MENGGUNAKAN SENSOR HIR333, GSR, DAN DS18B20 BERBASIS MIKROKONTROLER
ATMEGA 8
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
IVO ZOEL SEMBIRING 120801025
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2016
PERSETUJUAN
Judul : Pembuatan Alat Bantu Stress Detector Menggunakan Sensor Hir333, GSR, Dan DS18B20 Berbasis Mikrokontroler ATMega 8 Kategori : Skripsi
Nama : Ivo Zoel Sembiring Nomor Induk Mahsiswa : 120801025
Program Studi : Sarjana (S1) Fisika Departemen : FISIKA
Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, September 2016
Komisi Pembimbing :
Pembimbing 1, Pembimbing 2,
(Drs. Takdir Tamba, M.Eng, Sc) (Dr. Bisman Perangin-angin M.Eng, Sc) NIP. 196006031986011002 NIP. 195609181985031002
Disetujui Oleh
Departemen Fisika FMIPA USU Ketua,
(Dr. Marhaposan Situmorang) NIP. 195510301980031003
LEMBAR PENGESAHAN
PEMBUATAN ALAT BANTU STRESS DETECTOR MENGGUNAKAN SENSOR HIR333, GSR, DAN DS18B20 BERBASIS MIKROKONTROLER
ATMEGA 8
OLEH :
IVO ZOEL SEMBIRING NIM : 120801025
DISETUJUI OLEH : Komisi Pembimbing
Pembimbing 1, Pembimbing 2,
(Drs. Takdir Tamba, M.Eng, Sc) (Dr. Bisman Perangin-angin M.Eng, Sc) NIP. 196006031986011002 NIP. 195609181985031002
Diketahui Oleh
Departemen Fisika FMIPA USU Ketua,
(Dr. Marhaposan Situmorang) NIP. 195510301980031003
PERNYATAAN
PEMBUATAN ALAT BANTU STRESS DETECTOR MENGGUNAKAN SENSOR HIR333, GSR, DAN DS18B20 BERBASIS MIKROKONTROLER
ATMEGA 8
SKRIPSI
Saya mengetahui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, September 2016
Ivo Zoel Sembiring 120801025
PENGHARGAAN
Segala Puji syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat, kasih karunia dan penyertaan-Nya selama penulis melaksanakan studi hingga menyelesaikan skripsi ini sesuai dengan waktu yang telah ditetapkan. Selama kuliah sampai penyelesaian skripsi ini, penulis mendapatkan banyak bantuan dalam moril, materi, dorongan, serta bimbingan dari berbagai pihak oleh karena itu dengan sepenuh hati, penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya:
1. Kepada kedua orang tua penulis St. Idaman Sembiring dan Netty Wani Saragih yang menjadi penyemangat, mendoakan, memotivasi, membiayai penulis selama menempuh pendidikan dan menyelesaiakan skripsi ini. Terima kasih untuk pengorbanan dan kasih sayangnya.
2. Kepada Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Departemen Fisika FMIPA USU dan Drs. Syahrul Humaidi, M,Sc selaku Sekretaris Departemen Fisika FMIPA USU.
3. Kepada Bapak Drs. Takdir Tamba, M.Eng ,Sc dan bapak Dr. Bisman Perangin-angin, M.Eng,Sc. selaku Dosen Pembimbing yang telah meluangkan waktu untuk membimbing, mengarahkan dan memberikan kepercayaan kepada penulis dalam melaksanakan penelitian hingga penyelesaian penulisan skripsi ini.
4. Kepada dosen pembanding Bapak Dr.Kerista Tarigan,M.Eng.Sc dan Bapak Drs.Kurnia Brahmana,M.Si yang telah banyak memberikan masukan dan saran yang membangun untuk lebih menyempurnakan skripsi ini.
5. Kepada ibu Dr.Wika Hanida Lubis, MKed(PD),SpPD-KPsi,FINASIM, Niken R Damanik,S.Ked dan teman-teman Keperawatan USU yang mengajari penulis tentang fisiologis stress manusia.
6. Kepada Abang penulis Hengki Sembiring,S.Si yang telah mengajari penulis selama perkuliahaan dan adik penulis Arie Sembiring dan Rizaldo Sembiring yang memberikan canda tawa dan motivasi kepada penulis.
7. Kepada teman-teman PHYSIC ON FIRE (Fisika 2012) : Komting(M.Iqbal), Roby Yetsun, Seinina Andrianus, Cyndi Rointan P, Jekson Siahaan, Ivan
Anggia Sitohang, Frisanto S, Melpa Simamora, Roi S Sianipar, Eni Sinaga, Wils, Dewi Lubis, Franky S, Sulistra, Betaria Siahaan, Eko G T, Mutia Lubis, Benget lasido H, Carmelita O S, Kristiarawati, Cut Hani, Sabran Abbas, Tania Kristianti, M. Ali, Mia Aulia, M Ari, Adin, Elisabeth S, Abdul Halim, boto Riris, Mifta Habibi, Amar Hara, Diego, M Fauzy, Ilhamsyah L, Dodi Eriza, Fitri Laban, Rudi, Josafat S, Erza Setiadana, Mareanus M, Karyaman Z dan teman-teman lainnya atas semua dukungan, kebersamaan, bantuan dan doa dalam penulisan skripsi ini.
8. My Famz terkhusus Yani Permata Sari yang telah membantu akademik dari kuliah hingga praktikum dan pernah ada dalam suka duka penulis, Zefanya P, Santa Simanjuntak, Fransisco Purba, Marta M Nainggolan teman-teman seperjuangan penjelajah alam.
9. Rekan-rekan pengurus Pemuda GKPS Pintu Air Simalingkar 2014-2017 : Teguhta Saragih,Amd, Ristiani Saragih,Amd, Sarvita Simaibang,SE, Desi R Purba,SE, Felino F Purba, Mei Siska Purba,SS dan kakak adik pemuda GKPS Pintu Air Simalingkar
10. Putri J Sihotang,S.Kep my partner yang telah membantu hingga menjadi perawat, penyemangat, ada dalam kasih suka duka, dan mendoakan penulis. 11. Teman-teman KKN Kelompok 3 Zefanya Pardosi, Marta, Christiarawati,
Betaria, Ines, Suyati, Indah, Jakson, Endang, Heppy, Jenny, Maretta dan dek Dewi.
12. Kepada partner badminton Sy.Edi Rahman Purba, bang Sy.Denri Damanik, pak pol Jimmy Sipayung
13. Teman-teman Senioren PASKIBRA angkatan 25: Dara, Effan, Fatya,Lidya, M.Jailani, Riska, Dea, Moa, Obby, Vika, Irum, Meita
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi penyempurnaan isi dan analisa yang disajikan. Akhir kata, semoga tulisan ini bermanfaat bagi yang membutuhkannya
PEMBUATAN ALAT BANTU STRESS DETECTOR MENGGUNAKAN SENSOR HIR333, GSR, DAN DS18B20 BERBASIS MIKROKONTROLER
ATMEGA 8
ABSTRAK
Telah dirancang alat bantu pendeteksi stress pada manusia dengan parameter fisiologis stress. Stress adalah respon umum terhadap adanya tuntutan pada tubuh. Tuntutan tersebut adalah keharusan untuk menyesuaikan diri, dan itu menyebabkan keseimbangan tubuh terganggu. Masa kini, stress tidak hanya dialami oleh orang-orang tua, tetapi dialami juga pada orang-orang yang lebih muda. Stress juga mempengaruhi kondisi tubuh. Jika stress, maka tubuh akan mengadakan reaksi secara terpadu untuk melawan stressor. Reaksi tersebut diantaranya adalah detak jantung meningkat, pernapasan lebih cepat, dan kulit mengeluarkan keringat dingin. Alat pendeteksi stress ini bekerja berdasarkan perubahan kondisi tubuh dengan menggunakan sesor GSR untuk mengetahui konduktivitas kulit, HIR333 untuk mendeteksi perubahan denyut jantung dan DS18B20 untuk suhu tubuh yang kemudia hasilnya dibandingkan dengan parameter yang ditentukan.
MANUFACTURE OF TOOLS STRESS DETECTOR USING SENSOR HIR 333, GSR, AND DS18B20 AS A BASE ON MIKROKONTROLER ATMEGA 8
ABSTRACT
Has designed a detector stress in humans with the physiological parameters of stress. Stress is a common respons to their demand on the body. The suit is the necessity to adjust, and it causes th body’s equilibrium disturbed. Present, stress is not only experienced inthose who are younger. Stress also affects the condition of the body. If the people stress, the body will hold an integrated reaction against stressors. These reactios include increased heart rate, fast breathing, and skin feels cold. The detector works on the condition of the body by using a GSR sensor to determine the conductivity of the skin, HIR333 to detect changes in heart and body temperature DS18B20 for later results were compared with the specified parameters.
Daftar Isi Pengesahan iii Persetujuan iv Pernyataan v Penghargaan vi Abstrak viii Abstract ix Daftar Isi x
Daftar Gambar xii
Daftar Tabel xiii
BAB 1 Pendahuluan 1 1.1 Latar belakang 1 1.2 Perumusan Masalah 2 1.3 Batasan masalah 2 1.4 Tujuan Penelitian 2 1.5 Manfaat Penelitian 3 1.6 Sistematika Penulisan 3
BAB 2 Tinjaun Pustaka 5
2.1 Stress 5
2.1.1 Pengertian Stress 5
2.1.2 Jenis Stresor 7
2.1.3 Penyakit Terkait Stess 7
2.2 Sensor Heart Rate 9
2.3 Sensor GSR (Galvanic Skin Response) 11
2.4 Sensor Suhu DS18B20 12
2.5 Penguat Operasional 14
2.5.1 Karakteristik Ideal Penguat Operasional 15 2.5.1.1 Penguatan Tegangan Lingkar Terbuka 15
2.5.1.2 Tegangan Ofset Keluaran 16
2.5.1.3 Hambatan Masukan 16
2.5.1.4 Hambatan Keluaran 17
2.5.1.5 Lebar Pita 17
2.5.1.6 Waktu Tanggapan 17
2.5.1.7 Karakteristik Terhadap Suhu 18
2.5.2 Implementasi Penguat Operasional 18
2.6 Mikrokontroler AtMega 8 20
2.6.1 Konfigurasi Pin AVR Atmega 8 21
2.7.1 Konfigurasi Penyemat LCD 22
BAB 3 Metode Penelitian 26
3.1 Diagram Blok 26
3.2 Rancangan Rangkain Pengendali 27
3.2.1 Rangkain Power Suply 27
3.2.2 Perancangan Sistem Minimum Mikrokontroler Atmega 8 28
3.3 Rangkaian display LCD 29
3.4 Sensor 30
3.5 Flowchart System 35
BAB 4 Hasil dan Pembahasan 36
4.1 Pengujian Power Suply 36
4.2 Pengujian System Minimum Mikrokontroler Atmega 8 36
4.3 Pengujian interfacing LCD 2x8 37
4.4 Pengujian Sensor Heart Rate 38
4.5 Sensor Galvanic Skin Response 39
4.6 Sensor suhu DS18B20 40
4.7 DASS 42 41
4.8 Parameter Tingkat Stress Pada Manusia 43
4.9 Pengujian Alat Secara Keseluruhan 43
4.10Analisa Penelitian 44
BAB 5 Kesimpulan Dan Saran 45
5.1 Kesimpulan 45
5.2 Saran 45
Daftar Pustaka 46
Lampiran
Rangkaian Lengkap Alat 48
Program Pada Alat 49
Gambar Alat 56
Data Sheet : AT Mega 8 Photodiode
Inframerah LED HIR 333 DS18B20
Daftar Gambar
Nomer Judul Halaman
Gambar
2.1 Pemasangan LED infrared sebagai transmitter dan photodiode
sebagai receiveri 9
2.2 LED Infrared 9
2.3 Panjang Gelombang Infra Merah 10
2.4 Photodioda 10
2.5 Grafik respon photodiode terhadap berbagai panjang gelombang 11
2.6 Galvanic Skin Respon 12
2.7 Bentuk Fisik DS18B20 13
2.8 Perbandingan pembacaan suhu oleh sensor LM35 dengan sensor
DS18B20 pada suhu kama 14
2.9 Simbol Penguat operasional 14
2.10 Penguaat non inverting 18
2.11 Penguat inverting 19
2.12 IC LM324 19
2.13 Konfigurasi Pin ATMega 8 21
2.14 LCD 24
3.1 Diagram Blok Rangkaian 26
3.2 Rangkaian Power Supply 27
3.3 Rangkaian sistem minimum mikrokontroller ATMega 8 28
3.4 Rangkaian Display LCD 29
3.5 Rangkaian Pendeteksi Heart Rate 30
3.6 Letak Sensor GSR 31
3.7 Rangkaian GSR 32
3.8 Rangkain Sensor DS18B20 33
3.9 Diagram Block Sensor DS18B20 33
3.10 Flowchart Sistem 35
4.1 Pengujian Mikrokontroler ATMega 8 dengan LED 36
4.2 Hasil Pengujian LCD 37
4.3 Grafik Perbandingan Sensor HR vs Stetoskop 39
Daftar Tabel
Nomer Judul Halaman
Tabel 2.1 Deskripsi Pin DS18B20 12 2.2 Fungsi Port B 22 2.3 Fungsi Port C 22 2.4 Fungsi Port D 23 2.5 Fungsi penyemat LCD M1632 24 4.1 Pengukuran IC LM324 38
4.2 Data Pengujian Heart Rate 39
4.3 Data GSR 40
4.4 Data Sensor SuhuTubuh 41
4.5 Parameter Pada DASS 42 43
4.6 Parameter Stress Pada Manusia 43
47 Data Perolehan Nilai Heart Rate, GSR, dan DS18B20
