69
DAFTAR PUSTAKA
1. Coughlin, R. F., Frederick F Driscoll, 1994, Penguat Operasional dan
Rangkaian Terpadu Linear, Institut Teknologi Wentworth, Penerbit
Erlangga, Jakarta.
2. Usman, 2008, Teknik Antarmuka + Pemrograman Mikrokontroler
AT89S52, Penerbit ANDI, Yogyakarta.
3. Malvino, Hanafi Gunawan, 1996, Prinsip-prinsip Elektronika, Edisi II, Penerbit Erlangga, Jakarta.
4. Malvino, Tjia May ON, Ph.D, 1994, Elektronika Komputer Digital, Edisi II, Penerbit Erlangga, Jakarta.
5. Joseph J. Carr and John M. Brown, Introduction to Biomedical Equipment
Technology, Prentice Hall, 1981.
6. Leslie Cromwell, Fred J. Weibell and Erich APfeiffer, Biomedical
Instrumentation and Measurement, 2nd Ed, Prentice Hall of India, 2000. 7. __________, Data Sheet CMOS/TTL, Vol 1 sampai Vol 3.
1 2 3 4 8 7 6 5 12 V 1 2 3 4 8 7 6 5 1K2 100uF 100uF 10K 1K5 3K3 TDA 8196 Audio dB LM 386 100 uF 100 uF 12 V 12 V 12 V 5 V 5 V TLP321 TLP321 200R 8K2 1K5 LED Relay Relay 8K2 1K5 LED D1514 D1514 Left Right AT89C51 Port P.1.0 AT89C51 Port P.1.1 Halaman 2 dari 3 Frekwensi 10 uF 200R
4094 1 2 1 3 1 4 2 4094 7 6 11 12 5 13 4 14 9 3 1 8 16 15 8 16 15 3 1 2 Data Port. P2.4 STROBE Port. P2.2 Clock Port P.2.3 5 V 2K 5 V 5 V 5 V 10R V E E R S R /W E G D N 5 V D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7 LCD 2 X 16 CHARAKTER Halaman 3 dari 3
Jurnal Tugas Akhir
- 1 -
Rancang Bangun Alat Audiometer Berbasis Mikrokontroler AT89C51 Design of Audiometer Based of AT89C51 Microcontroller
Jurusan Teknik Elektro Universitas Mercu Buana
Jl. Meruya Selatan, Kebun Jeruk - Jakarta Barat.
Telepon: 021-5857722 (hunting), 5840816 ext. 2600 Fax: 021-5857733
Abstrak
Audiometer termasuk kategori alat kesehatan (elektromedik) merupakan instrument yang digunakan untuk diagnosa ambang pendengaran manusia dengan memberikan beberapa frekuensi audio dan tingkat intensitas suara. rangkaian penampil frekuensi berfungsi sebagai penampil/display untuk mengetahui pada frekuensi berapa pasien dapat mendengar dan memberikan respon.
Susunan makalah tugas akhir ini berupa perancangan alat, pembuatan alat dan pengujian fungsi alat. Pada tahap perancangan dimulai dengan merencanakan sketsa dari modul alat audimeter yang akan dibuat, seperti rangkaian pembangkit frekuensi dengan menggunakan IC mikrokontroler AT89C51, display, digital to analog konverter (DAC), rangkaian switch electronic, dan rangkaian penguat audio.
Selanjutnya dari uji kepekaan pendengaran pasien dapat mendengar dan memberi respon terhadap frekuensi dan intensitas bunyi tertentu yang diterimanya, dan dapat diketahui berapa frekuensi dan intensitas bunyi yang dapat didengar dengan baik oleh pasien yang ditampilkan di LCD.
Hasil yang diharapkan dari pendataan/pengujian alat ini adalah alat dapat menghasilkan dan mengeluarkan frekuensi sesuai yang dirancang yaitu dengan jangkauan 125 Hz sampai dengan 8000 Hz dan intensitas bunyi sebesar 10 dB sampai dengan 100 dB.
Kata kunci : audiometer, frekuensi audio, intensitas suara, respon Abstract
Audiometer is categorized of medical equipment (elektromedic) is an instrument used for diagnosis of human hearing threshold by providing some of the audio frequency and level of sound intensity. Frequency display circuit serves as a viewer / display to determine the frequency of how many patients can hear and respond.
The composition of this final paper are design of equipment, manufacturing equipment, and test equipment functions. At the design stage begins with a sketch plan of the module audimeter that will be made, such as frequency generator circuit using IC AT89C51 microcontroller, display, digital to analog converter (DAC), a series of electronic switches, and audio amplifier circuits.
Furthermore, the sensitivity of the test patient's hearing can hear and respond to specific sound frequency and intensity it receives, and can be known how the frequency and intensity of sound can be heard well by the patient displayed on the LCD.
The expected results of data collection/testing of this equipment is to generate and issue a corresponding frequency which is designed with a range of 125 Hz to 8000 Hz and sound intensity of 10 dB to 100 dB.
Jurnal Tugas Akhir
- 2 -
1. PENDAHULUAN
Terdapat beberapa kemungkinan terjadinya beberapa kerusakan pada beberapa bagian di telinga. Audiometry digunakan sebagai cara untuk mendiagnosa tingkat ketulian dan memetakan peta kerusakan yang ada pada telinga. Pada teknik ini, sistem auditory dirangsang dengan berbagai tingkatan intensitas suara dan responnya terhadap rangsangan ini diukur. Level minimum intensitas dari rangsangan ini yang secara konsisten dapat direspon adalah
”threshold of hearing”. Berdasarkan
data di atas tingkat sensitivitas pendengaran seseorang dapat dipetakan pada data yang disebut
audiogram, yang diplot berdasarkan
intensitas dan frekuensi. Berdasarkan data dari audiogram tersebut dapat ditentukan perlakuan terbaik untuk tingkat pengobatan dan berbagai penanganan. Untuk menjalankan seluruh prosedur ini diperlukan peralatan atau media yang dibutuhkan untuk menjalankan seluruh test audiometry, media tersebut disebut audiometer.
Bekesy audiometry merupakan
suatu metode test audiometry yang dapat dijalankan secara automatis. Dengan metode yaitu frekuensi dan intensitas tone/nada yang diberikan kepada pasien akan turun dan naik secara otomatis, sedangkan respon pasien terhadap tone yang menjadi data diukur pada tes tersebut.
Telinga merupakan salah satu
panca indera terpenting yang
dibutuhkan oleh manusia sebagai
organ pendengaran. Suara
ditimbulkan oleh getaran atmosfer yang dikenal sebagai gelombang
suara, yang kecepatan dan
volumenya berbeda-beda.
Kesempurnaan pendengaran manusia dapat berkurang dikarenakan faktor
kebisingan, beberapa ketegangan
mental disebabkan oleh kebisingan, dan konsentrasi dapat terganggu juga
oleh kebisingan yang dapat
menyebabkan suatu bahaya lainnya.
Dan kebisingan dapat
mengakibatkan hilangnya kepekaan mendengar bahkan dapat mengarah pada ketulian.
Untuk mengetahui kepekaan
pendengaran seseorang dapat
dilakukan dengan cara pengetesan
pendengaran dengan
mempergunakan alat kesehatan yang disebut dengan Audiometer.
2. PERUMUSAN MASALAH
Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis akan membatasi pokok-pokok bahasan yang hanya berkaitan dengan rangkaian yang sesuai dengan judul yang penulis ajukan. Yaitu alat Audiometer yang penulis rancang dengan pengaturan frekuensi pada kisaran 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 6000 dan 8000 Hz, serta kenaikan level intensitas 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 dB dengan perantara earphone sebagai media pengantar.
.3. METODOLOGI PENELITIAN
Gambar 3.1 Diagram blok Audiometer
Cara kerja alat sebagai berikut : Pada saat alat dihidupkan maka power supply akan memberikan catu daya ke seluruh blok rangkaian yang ada. Pada saat mikrokontroler mendapatkan catu daya maka secara otomatis akan reset, setelah itu mikrokontroler akan menunggu inisialisasi program. Sebelum tombol start ditekan maka pada display akan muncul tulisan inisial penulis. Pada saat tombol start ditekan yang kemudian diteruskan ke mikrokontroler, lalu mikrokontroler akan memulai inisialisasi program sesuai dengan yang sudah
diperintahkan. Pertama
mikrokontroler akan mengatur frekuensi dan intensitas bunyi (yang selanjutnya ditulis dB) untuk left earphone, kemudian mikrokontroler akan menampilkan data frekuensi dan dB pada display. Sebelum tombol pasien respon ditekan nilai frekuensi tetap, dan setiap 10 detik dB akan terus naik dengan kenaikan 10 dB sampai batas tertinggi yaitu 100 dB. Bersamaan itu mikrokontroler juga akan mengirim sinyal digital berupa serial data ke IC 4094 yang diubah menjadi data paralel sebagai masukan rangkaian DAC dan Control switch selector.
Pada rangkaian DAC sinyal digital tersebut akan diubah menjadi sinyal analog yang kemudian akan menjadi input untuk inverting amplifier dimana sinyal analog tersebut dikuatkan sebanyak – 1,5 kali penguatan. Keluaran dari inverting amplifier akan menjadi masukan untuk DC volume control selanjutnya diteruskan ke penguat audio dimana inputannya akan kembali dikuatkan sampai 50 kali penguatan. Output dari penguat audio tersebut menjadi masukan untuk rangkaian switch electronic dan keluarannya berupa suara pada earphone.
Prosedur Audiometry
1. Earphone dipasang pada
pasien yang akan didiagnosa ambang pendengarannya.
2. Pasien memegang tombol
saklar yang harus ditekan bila mendengar nada/suara dari audiometer.
3. Pada saat awal audiometer
mengeluarkan nada/suara
dengan frekuensi paling
rendah yaitu 125 Hz dengan amplitudo paling rendah yaitu 10 dB. Bila dalam waktu 10
detik pasien tidak
mendengar nada serta tidak menekan tombol respon maka
audiometer akan
meningkatkan amplitudo ke tingkat yang lebih tinggi secara otomatis.
4. Bila pada amplitudo yang paling tinggi lagi pasien tidak mendengar, maka audiometer
akan menaikkan nilai
frekuensi ke frekuensi yang lebih tinggi yaitu 250 Hz
dengan amplitudo yang paling rendah yaitu 10 dB.
5. Bila pasien mendengar
nada/suara maka pasien harus menekan tombol respon. 6. Bila pasien menekan tombol
respon maka audiometer akan menaikkan level ke tingkat yang lebih tinggi lagi.
Setelah pasien memberikan respon pada earphone kiri (left) maka secara otomatis mikrokontroler akan menyimpan data frekuensi dan dB yang telah direspon oleh pasien, dan pengecekan frekuensi akan berlanjut sampai pada frekuensi tertinggi. Kemudian secara otomatis pengaturan berpindah ke earphone sebelah kanan (right) dengan proses yang sama dengan earphone sebelah kiri.
3.1 Perencanaan Perangkat Keras
P0.0/AD0 P2.0/A8 P0.1/AD1 P2.1/A9 P0.2/AD2 P2.2/A10 P0.3/AD3 P2.3/A11 P0.4/AD4 P2.4/A12 P0.5/AD5 P2.5/A13 P0.6/AD6 P2.6/A14 P0.7/AD7 P2.7/A15 P1.0 P3.0/RDX P1.1 P3.1/TXD P1.2 P3.2/INT0 P1.3 P3.3/INT1 P1.4 P3.4/T0 P1.5 P3.5/T1 P1.6 P3.6/WR P1.7 P3.7/RD ___ EA/VPP XTAL1 RST XTAL2 39 38 37 33 36 32 34 35 _ _ _ _ A L E /P R G _ _ ___ P S EN 21 23 24 25 26 27 28 11 10 22 12 13 14 15 16 17 19 18 1 2 3 4 5 6 7 8 10Mhz 22p 22p AT89C51 10u +5V 4K7 SW 2 Reset SW 3 Check SW 4 Respon SW 1 Start +5V Ke LCD Ke LCD Ke LCD Ke optocoupler Left Ke optocoupler Right
Ke Rangkaian Serial to Pararel +5V
40 20
10K 10K 10K 10K
+5V 31 9
Gambar 3.2 Rangkaian Mikrokontroler
Dalam perancangannya, Port 2 (2.2-2.4) digunakan sebagai port penampil pada LCD, port 1 (1.4-1.7) untuk kendali tombol start, check, reset, dan respon pasien. Port 1 (1.0-1.1) 2 bit sebagai pengendali untuk rangkaian switch electronic yang berfungsi sebagai pemilihan earphone kiri atau kanan. Dan port 3 (3.2-3.4) 3 bit sebagai input data
serial ke paralel yang selanjutnya diteruskan ke rangkaian DAC yang mengubah sinyal digital menjadi sinyal analog.
3.2 Perancangan DC Volume Control
1 2 3 4 8 7 6 5 12 V 100uF 100uF TDA 8196 Audio dB Frekwensi Ke Penguat Audio
Gambar 3.3 Rangkaian DC volume control
Rangkaian DC
Volume Control ini menggunakan IC TDA 8196 berfungsi sebagai pengatur volume intensitas suara yang dihasilkan oleh audiometer. Dengan mengatur input dari frekuensi dan audio akan didapatkan kenaikan Intensitas Suara dB secara linear. Tetapi rangkaian ini bukan penguat utama dari alat ini, tetapi hanya sebagai pengatur volume intensitas suara dB untuk nilai frekuensi yang akan menjadi masukan rangkaian penguat audio. Dengan rangkaian ini dapat ditentukan intensitas masukan audio sebesar 10 dB sampai dengan 100 dB yang akan dikuatkan lagi oleh penguat audio.
3.3 Perancangan Penguat Audio 1 2 3 4 8 7 6 5 1K2 10K 1K5 3K3 LM 386 100 uF 100 uF 12 V DC Volume Control Swicth Electronic 10 uF
Gambar 3.4 Rangkaian Penguat Audio
Rangkaian penguat audio terdiri dari sebuah IC LM386N. Penulis menggunakan IC ini untuk penguat daya audio tegangan rendah. Keistimewaan dari IC ini adalah penguatannya sudah diatur dari pabrik pembuatnya. Penguatan akan menjadi 50 kali apabila pin 1 dan 8 diberi kapasitor dengan nilai 10 µF dan resistor 1K2. Apabila pin 1 dan pin 8 dalam keadaan terbuka maka penguatannya sebesar 20 kali.
3.4 Perancangan Rangkaian Display
4094 1 21314 2 4094 761112513414 9 3 1 8 16 15 8 16 15 3 1 2 Data Port. P2.4 STROBE Port. P2.2 Clock Port P.2.3 5 V 2K 5 V 5 V 5 V 10R V E E R S R /WE G D N 5 V D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7 LCD 2 X 16 CHARAKTER
Gambar 3.4 Rangkaian Display
Display ini menggunakan LCD yang dihubungkan ke IC 4094 yang merupakan IC serial to paralel. IC ini akan merubah data serial yang masuk menjadi keluaran 8 bit data paralel. Rangkaian ini dihubungkan dengan P2.2 (STROBE), P2.3 (Clock) dan P2.4 (Data) AT89C51. P2.4 merupakan fasilitas khusus
pengiriman data serial yang disediakan oleh mikrokontroler AT89C51. Sedangkan P2.3 merupakan sinyal clock untuk pengiriman data serial. Dengan menghubungkan P2.4 dengan IC serial to paralel (IC 4094), maka data serial yang dikirim akan diubah menjadi data paralel. Kemudian IC 4094 ini dihubungkan dengan LCD agar data tersebut dapat ditampilkan dalam bentuk angka dan huruf.
3.5 Perancangan Rangkaian Switch Electronic 12 V 5 V TLP321 200R 8K2 1K5 LED Relay D1514 Left AT89C51 Port P.1.0 Penguat Audio
Gambar 3.5 Rangkaian Switch Electronic
VCC berperan sebagai catu
daya yang dihubungkan ke transistor, yaitu kaki kolektor. Sedangkan kaki emitor dihubungkan ke ground. Jika fototransistor menerima sinyal cahaya merah dari LED maka transistor akan ON sehingga arus dari VCC akan dilewatkan ke lilitan relay.
Lilitan relay akan menarik kontaktor magnet sehingga relay ON dan meneruskan sinyal audio ke earphone.
3.6 Diagram Alir Audiometer
Gambar 3.6 Diagram alir Audiometer
PENGUJIAN DAN ANALISIS HASIL
Pengujian alat audiometer meliputi dua hal yaitu pengujian intensitas suara yang dihasilkan oleh alat audiometer dan pengujian frekuensi yang diterima oleh telinga. Alat ukur yang dipakai adalah Audiometer Tester merk Larson Davis.
4.1 Perhitungan
1. Rata-rata, koreksi, standar deviasi dan ketidakpastian. a. Nilai rata-rata (Mean)
n Vn V V V n Vi n i 1 1 2 3....
b. Standar deviasi (Stdv) =
n i Mean Vi n 1 2 1 1 c. Koreksi= Setting pada DUT -
Penunjukan STANDARD d. Perhitungan ketidakpastian i. Ketidakpastian kemampuan daya ulang pembacaan (Ua) 1 n Stdev Ua ii. Ketidakpastian kemampuan baca STANDARD ( Ub1) 1. Ketidakpastian kemampuan baca STANDARD diestimasi mempunyai semi range a = 0,5 resolusi STANDARD 2. Dengan asumsi distribusi rectangular maka ketidakpastian kemampuan daya baca STANDARD adalah : 3 1 a Ub
e. Ketidakpastian bentangan ( Uexp)
Ketidakpastian baku gabungan ( Uc) DUT adalah :
Uc
Ua2 Ub12
Dengan asumsi distribusinormal, maka
ketidakpastian bentangan (Uexp) dengan cakupan k = 2, sehingga :
Uexp = 2 Uc
4.2 Pengujian intensitas suara
Tabel 4.1 Pengukuran intensitas di 70 dB
Tabel 4.2 Analisa intensitas di 70 Db
4.3 Pengujian frekuensi
Tabel 4.3 Pengukuran frekuensi
Tabel 4.4 Analisa pengukuran frekuensi
5. KESIMPULAN
Dari hasil pembuatan simulasi modul, pembahasan alat dan pengujian alat audiometer dapat ditulis kesimpulan sebagai berikut :
1. Simulasi alat audiometer berbasis mikrokontroler AT89C51 ini mampu
menghasilkan dan
mengeluarkan frekuensi dengan jangkauan 125 Hz sampai dengan 8000 Hz, dan intensitas bunyi sebesar 10 dB sampai 100 dB yang akan digunakan untuk melakukan diagnosa kepekaan telinga pasien.
2. Pasien dapat memberikan respon dengan menekan tombol respon yang tersedia
bila pasien mendengar dengan jelas frekuensi dan intensitas dB tertentu yang diberikan oleh alat audiometer. Besarnya frekuensi respon dari pasien dapat dilihat melalui LCD dengan menekan tombol check. Dari data tersebut dapat diketahui hasil diagnosa dari pasien.
3. Hasil pengujian alat didapatkan hasil nilai deviasi terbesar adalah -12,8% dengan nilai ketidakpastian pengukuran sebesar ±0,2 untuk intensitas bunyi dan -18,8% dengan nilai ketidakpastian pengukuran sebesar ±11,0 untuk nilai frekuensi. Secara keseluruhan bahwa frekuensi simulasi alat audiometer memiliki kinerja 63%, sedangkan intensitas dB sebesar 94 % sehingga didapatkan kinerja antara frekuensi dan intensitas dB sebesar 78%.
6. DAFTAR PUSTAKA
1. Coughlin, R. F., Frederick F Driscoll, 1994, Penguat Operasional dan Rangkaian Terpadu Linear, Institut
Teknologi Wentworth, Penerbit Erlangga, Jakarta.
2. Usman, 2008, Teknik Antarmuka +
Pemrograman Mikrokontroler
AT89S52, Penerbit ANDI, Yogyakarta.
3. Malvino, Hanafi Gunawan, 1996,
Prinsip-prinsip Elektronika, Edisi II,
Penerbit Erlangga, Jakarta.
4. Malvino, Tjia May ON, Ph.D, 1994,
Elektronika Komputer Digital, Edisi II,
Penerbit Erlangga, Jakarta.
5. Joseph J. Carr and John M. Brown,
Introduction to Biomedical Equipment Technology, Prentice Hall, 1981.
6. Leslie Cromwell, Fred J. Weibell and Erich APfeiffer, Biomedical
Instrumentation and Measurement, 2nd
Ed, Prentice Hall of India, 2000.
7. __________, Data Sheet CMOS/TTL,
