SEMINAR NASIONAL SAINSTEK KE-2 UNDANA TAHUN 2014
Hotel Aston , Kupang – 15-16 Oktober 2014PENGUKURAN SUHU TUBUH SECARA TAK SENTUH MENGGUNAKAN
INFRAMERAH BERBASIS ARDUINO UNO
Budi Sumanto1, Paulus Puliano2
1,2Program Studi Elektronika dan Instrumentasi, Sekolah Vokasi, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta,
Sekip Unit I Yogyakarta, 55284
Email: bs.jogja@gmail.com, pauluspuliano@gmail.com
ABSTRAK
Kebutuhan dunia medis akan peralatan yang semakin modern dalam pengunaannya untuk keperluan diagnosa seseorang semakin hari semakin pesat. Saat ini telah terdapat beberapa cara yang dilakukan dalam hal pengukuran suhu tubuh manusia. Pengukuran terhadap suhu tubuh manusia dapat dilakukan dengan menggunakan termometer badan. Jenis termometer badan yang sudah ada saat ini beberapa diantaranya adalah termometer badan non-digital dan termometer badan digital. Metode pengukuran suhu tubuh seseorang menggunakan termometer tersebut diantaranya pada ketiak, oral dan rektal. Metode tersebut umumnya membutuhkan waktu paling cepat selama satu hingga dua menit sampai didapatkan nilai suhu tubuh manusia. Penulis mencoba untuk mencari cara baru untuk mendapatkan nilai suhu tubuh dengan waktu lebih singkat tanpa mengorbankan keakuratan.
Penulis merancang sebuah alat yang dapat digunakan untuk mengetahui nilai suhu tubuh manusia dengan waktu yang singkat dan menghasilkan nilai pembacaan yang akurat. Menggunakan sensor infrared thermometer buatan melexis dengan seri mlx90614 yang dipadukan dengan arduino uno serta tampilan LCD 16x2 merupakan cara yang digunakan penulis untuk membuat termometer tubuh secara tak sentuh.
Dari pengujian alat yang telah dilakukan, didapatkan bahwa alat pengukur suhu tubuh tak sentuh memiliki batas kesalahan rerata total sebesar 0.38 yang telah dibandingkan dengan termometer badan digital.
Kata kunci: Arduino Uno, Melexis MLX90614, inframerah
1.
PENDAHULUAN
Suhu tubuh merupakan keseimbangan antara produksi dan pengeluaran panas dari tubuh, yang diukur dalam satuan derajat. Pengukuran suhu tubuh ditujukan untuk memproleh suhu inti jaringan tubuh rata-rata representatif. Suhu normal rata-rata bervariasi bergantung lokasi pengukuran. Tempat pengukuran suhu inti merupakan indikator suhu tubuh yang lebih baik daripada suhu di permukaan. Tempat pengukuran suhu inti dan suhu permukaan adalah pada suhu inti yaitu rektum, membran timpani, esofagus, arteri pulmoner, dan kandung kemih sedangkan pada suhu permukaan diantaranya kulit, aksila, dan oral.
Demam merupakan suatu gejala atau respon tubuh terhadap suatu penyakit dan infeksi akibat berinteraksi dengan lingkungan dan terjadi pada semua orang. Khususnya demam yang terjadi pada anak-anak memerlukan evaluasi tersendiri dalam pengukuran suhu tubuh karena butuh pengkajian secara klinis yang penting dan mengetahui perubahan dan status hidrasi menjadi masalah tersendiri yang dihadapi oleh tenaga medis.[4] Pengukuran suhu badan pernah dikembangkan dengan keluaran berupa suara dari hasil pengukuran tersebut namun berbeda sensor suhu [5][2]. Penelitian ini sangat membantu bagi mereka yang mengalami kekurangan atau keterbatasan penglihatan. Penelitian lain dalam pengukuran suhu tubuh dengan menggunakan thermometer tympani memberikan hasil pengukuran yang akurat jika dibandingkan dengan thermometer elektronik aksila [3] sedangkan pengukuran dengan termometer infra merah kulit sedikit lebih responsive dibandingkan dengan termistor atau termometer tympani.[1]
Pengukuran suhu tubuh yang telah ada saat ini dalam pengaplikasiannya membutuhkan waktu yang relatif cepat yaitu antara dua hingga tiga menit untuk dapat mengetahui nilai suhu tubuh seseorang. Sedangkan penulis mencoba untuk membuat alat yang mampu membaca suhu tubuh seseorang dalam waktu yang lebih cepat dari yang telah ada saat ini, waktu yang dapat dilakukan oleh alat pengukur suhu tubuh menggunakan inframerah ini dapat membaca suhu tubuh seseorang dalam waku relatif lebih singkat yaitu lima detik.
2.
METODE PENELITIAN
Pada penelitian ini yang dilakukan adalah merancang alat yang dapat membaca suhu suatu objek benda dari jarak tertentu dalam waktu pengambilan data selama 5 detik tanpa menyentuhkan sensor ke objek benda. Perancangan alat ini menggunkanan sensor inframerah yang dapat menangkap radiasi gelombang elektromagnetik pada klasifikasi panjang gelombang inframerah yang dipancarakan oleh objek benda yang kemudian diubah menjadi besaran suhu. Hasil pengukuran pembacaan suhu akan ditampilkan pada layar LCD 16X2 karakter.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk merancang alat pengukur suhu tubuh secara tak sentuh menggunakan inframerah yang dapat mengukur suhu tubuh manusia.
Perancangan alat terdiri dari dua bagian yaitu perancangan perangkat keras (hardware) dan perancangan perangkat lunak untuk program (software). Perancangan perangkat keras meliputi perancangan desain skematik rangkaian. Sedangkan perancangan perangkat lunak meliputi pembuatan program yang diterapkan pada Arduino Uno sebagai board mikrokontrolernya.
3.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Diagram blok alat secara keseluruhan pada dasarnya terdiri dari tiga bagian utama, yaitu sensor Melexis 90614 yang menerima radiasi gelombang magnetik inframerah kemudian diubah menjadi suhu dan sinyal digital, Arduino Uno sebagai board yang mengandung mikrokontroler serta LCD 16X2 sebagai penampil informasi.
Gambar 1. Diagram blok sistem secara keseluruhan
Diagram blok sensor secara umum dapat digambarkan menjadi seperti Gambar 2 di bawah ini. Pada prinsipnya sensor tersebut sebetulnya terdiri atas banyak komponen didalamya. Terdapat dua komponen utama penyusun sensor ini yaitu MLX81101 dan MLX90302. MXL81101 bertindak sebagai thermopile yang menangkap radiasi gelombang elektromagnetik dalam klasifikasi inframerah yang diteruskan pada thermopile kemudian thermopile akan mengubahnya menjadi panas. MLX90302 merupakan satu set komponen yang merupkan ASSP Signal Conditioning atau Digital Signal Processing. Pada komponen MLX90302 besaran fisis berupa panas yang dihasilkan themopile akan diubah menjadi sinyal arus dan tegangan pada bagian ADC (Analog to Digital Converter). Setelah masuk ADC maka pemrosesan sinyal berikutnya memasuki DSP (Digital Signal Processing) yang menghasilkan output berupa bilangan heksadesimal dan diubah menjadi bilangan desimal serta dikalikan ketelitian pada RAM sensor sebesar 0.02 kemudian didapatkan nilai suhu dalam satuan derajat Kelvin. Data hasil perhitungan suhu akan disimpan pada RAM sampai diakses oleh Arduino Uno.
Gambar 2. Diagram blok sensor MLX90614
Berikut diagram alir dari proses pemrogramannya:
Gambar 3. Diagram blok sensor MLX90614
Pengambilan data pertama dilakukan sebagai pengujian tahap awal kinerja alat yang dilakukan terhadap sepuluh orang partisipan dan dengan membandingkan nilai hasil baca suhu terhadap termometer badan digital.
Tabel 1. Data hasil pengukuran suhu dengan alat pembanding berupa ternometer badan digital terhadap beberapa partisipan No Objek Usia Hasil Termometer Badan (OC) Hasil Termometer
inframerah (O
C)
Nilai error (O
C)
Lipatan
Lengan Dahi
Lipatan
Lengan Dahi Lengan Dahi
1 Orang ke-1 21 tahun 34.8 34.5 34.71 35.47 0.09 0.97 2 Orang ke-2 20 tahun 35.7 35.6 36.01 36.97 0.31 1.37 3 Orang ke-3 20 tahun 35.7 35.9 36.07 35.93 0.37 0.03 4 Orang ke-4 21 tahun 35.6 34.7 35.6 34.7 0 0 5 Orang ke-5 21 tahun 35.2 34.4 35.09 34.91 0.11 0.51 6 Orang ke-6 20 tahun 35.9 35.6 35.61 35.63 0.29 0.03 7 Orang ke-7 21 tahun 35.2 35.6 35.57 36.15 0.37 0.45 8 Orang ke-8 20 tahun 36.4 35.2 35.69 35.51 0.31 0.7 9 Orang ke-9 21 tahun 36.0 35.4 36.21 35.89 0.21 0.46 10 Orang ke-10 17 tahun 35.2 35.2 34.47 36.17 0.73 0.97 Nilai Error Rerata Bagian (Lengan dan Dahi) 0.26 0.50
Nilai Error Rerata Total 0.38
Pengambilan data berikutnya bertujuan untuk semakin memperbanyak hasil perolehan data terhadap kinerja alat agar semakin didapatkan penilaian terhadap kinerja alat. Pengambilan data berikutnya dilakukan terhadap satu orang partisipan pada empat interval waktu yang berbeda yaitu pada pagi hari, siang hari, sore hari dan malam hari seperti ditunjukkan pada Tabel 2 berikut ini.
Tabel 2 Data uji dengan empat interval waktu yang berbeda pada suhu tubuh seseorang
No Obyek Usia Waktu Ambil Data Hasil Termometer Badan (OC) Hasil Termometer Inframerah (OC) Nilai Error (OC) Keterangan 1 Orang ke-9 21 tahun 09:20 36.4 36.52 0.12 sehat
Berdasarkan panduan pada dunia medis, biasanya pengukuran suhu tubuh manusia dilakukan pada bagian ketiak, mulut, atau bagian rektum (anus). Namun karena keadaan yang tidak memungkinkan oleh karena ketidaksediaan partisipan untuk dilakukan pengukuran pada bagian ketiak dan mulut serta terbatasnya alat maka pengukuran suhu tubuh dilakukan pada bagian yang masih menjamin keakuratan pengukuran, yaitu pada bagian lipatan lengan dan pengukuran kedua dilakukan pada dahi sebagai pendukung data. Hal ini tidak menjadi masalah karena pengukuran suhu tubuh pada bagian lipatan lengan masih memberikan informasi suhu rerata tubuh manusia, hal ini sama dengan apabila pengukuran suhu tubuh dilakukan pada bagian ketiak manusia.
Hasil pengukuran yang didapat menggambarkan bahwa perbedaan pembacaan suhu yang diperoleh oleh termometer inframerah dan termometer badan digital secara rerata total hasilnya sebesar 0.38. Ini artinya alat termometer inframerah masih meberikan tingkat akurasi yang tinggi (batas kesalahan kurang dari 1OC) yang memiliki keunggulan lain dalam waktu pembacaan. Termometer badan digital membutuhkan +/- 2 menit untuk membaca suhu tubuh manusia sedangkan termometer inframerah membutuhkan waktu yang jauh lebih singkat yaitu 5 detik.
4.
KESIMPULAN
Dari hasil pengujian alat pengukur suhu tubuh secara tak sentuh menggunakan inframerah ini, penulis dapat menarik kesimpulan diantaranya:
1. Nilai rerata total batas kesalahan pengukuran hasil pengujian pertama didapatkan sebesar 0.38OC dengan dibandingkan dari alat termometer badan digital.
2. Nilai rerata batas kesalahan pengukuran hasil pengujian kedua didapatkan sebesar 0.13OC dengan dibandingkan dari alat termometer badan digital.
3. Jarak yang dibutuhkan alat ini untuk membaca suhu tubuh manusia yaitu +/- 3 cm sebagai dampak dari FOV sensor sebesar 30O.
4. Nilai rerata batas kesalahan pada pengukuran hasil pengujian pertama di bagian dahi didapatkan sebesar 0.50OC dengan dibandingkan dari alat termometer badan digital.
5.
Nilai rerata batas kesalahan pada pengukuran hasil pengujian pertama di bagian lengan didapatkan
sebesar 0.26
OC dengan dibandingkan dari alat termometer badan
digital
.
DAFTAR PUSTAKA
Burnham R, Mckinley R & Vincen D. (2006). Three Types of Skin Surface Thermometer; a Comparison of Realibility, Validity and Responseveness. American Journal of Phisical Medicine and Rehabilitation 85 (7), 533-558.
Candra, D., (2012). Termometer suhu badan digital dengan output suara, UNY, Yogyakarta. El-Radhi & Patel. (2005). Thermometry in Pedriatic Nursing. Arch Dis Child, 91 (4). [PubMed]
Hermalinda. Pemanfaatan Teknologi Dalam Pengukuran Suhu. Pasca Sarjana Fakultas Ilmu Keperawatan, UI, Jakarta.
Kusmara, H., (2012). Termometer badan dengan output suara berbasis mikrokontroler AT89S52, UNIKOM, Bandung.
