REALISASI SENSOR PIEZOELEKTRIK UNTUK PENGUKURAN RESPIRATION RATE BERBASIS PC

REALISASI SENSOR PIEZOELEKTRIK UNTUK PENGUKURAN RESPIRATION RATE BERBASIS PC

(Realization of Piezoelectric Sensor for Measuring Respiration Rate Based on PC) Setiyo Ari Wibowo1, Achmad Rizal2 , Iswahyudi Hidayat3

123_{Fakultas Elektro dan Komunikasi – Institut Teknologi Telkom} Jl. Telekomunikasi, Dayeuh Kolot Bandung 40257 Indonesia 1_{setiyo_st3@yahoo.co.id,} 2_{arz@stttelkom.ac.id,} 3 _{isw@stttelkom.ac.id}

ABSTRAK

Respirasi merupakan aktivitas yang sangat penting dalam kehidupan manusia. Ketika mekanisme respirasi berlangsung, Otot antar tulang rusuk luar berkontraksi, tulang rusuk terangkat ke atas dan rongga dada membesar yang mengakibatkan tekanan udara dalam dada kecil sehingga udara masuk ke dalam badan. Setiap manusia jumlah respirasi berbeda-beda, dipengaruhi oleh faktor-faktor usia, aktivitas, dan kondisi tubuh.

Rata-rata jumlah respirasi per menit dapat dihitung melalui perubahan kontraksi tulang rusuk yang diukur menggunakan sensor tekanan (piezoelektrik). Level tegangan ouput sensor sekitar 700-900 mVolt dan dilakukan penguatan sebanyak 4 kali. Low Pass Filter 10 Hz digunakan untuk menyaring noise dan mengambil sinyal informasi respiration rate. Level tegangan yang telah didapat dihubungkan ke PC melaui port microfon pada soundcard. Pada soundcard terjadi perubahan sinyal analog ke digital dan diolah menggunakan software visual basic 6.0.

Alat ini sangat sensitive dengan gerakan tubuh pasien sehingga pada saat menggunakan alat ini kondisi pasien tanpa gerakan tubuh. Pengukuran dilakukan dengan cara menempelkan sensor pada dada bagian. Sebagai pembanding tingkat keakuratan alat telah dilakukan perhitungan respirasi secara manual. Sehingga didapatkan rata-rata akurasi alat sebesar 96,09 %.

Kata kunci : Respiration Rate, Sensor Piezoelektrik, Soundcard dan Visual Basic 6.0 ABSTRACT

Respiration is a very important in for living human. When the mechanism of respiration take place, between outside the rib cage muscles to contract, ribs upward and expand the chest cavity resulting in air pressure in a small chest so that air into the body. Every human has being the number of different respiration, influenced by factors of age, activity and body.

Average number of respiration per minute can be calculated through changes in the contraction of the rib measured using pressure sensors (piezoelectric). Sensor output voltage level around 700-900 mVolt so it needs to be strengthened 4 times. Voltage level that has been found to be linked to a PC via ports on the soundcard microfon. At the sound card changes the analog signal to digital. Furthermore, the computer will be presenting the respiration variability signal using Visual Basic 6.0.

This tool is very sensitive to the patient's body movements so that when using this tool the patient's condition without body movement. Measurements conducted by gluing the sensor in the right chest. As a comparison tool accuracy has been calculated manually respiration. So we get an average accuracy of tool 96,09 %.

Key words: respiration rate, piezoelectric sensors, Soundcard and Visual Basic 6.0 1. PENDAHULUAN

Latar Belakang

Respirasi merupakan aktivitas yang sangat penting dalam kehidupan manusia. Manusia dalam bernapas menghirup oksigen dalam udara bebas dan membuang karbondioksida ke lingkungan. Respirasi dapat dibedakan atas dua jenis, yaitu respirasi luar dan respirasi dalam. Respirasi luar merupakan pertukaran antara

O

₂ dan _CO2 antara darah dan udara, sedangkan respirasi dalam merupakan pertukaran O₂ dan CO₂ dari aliran darah ke sel-sel tubuh. Dalam mengambil nafas ke dalam tubuh dan membuang napas ke udara dilakukan dengan dua cara pernapasan, yaitu: pernapasan dada dan pernafasan

perut. Normalnya manusia butuh kurang lebih 300 liter oksigen perhari. Ketika mekanisme respirasi berlangsung, otot antar tulang rusuk luar berkontraksi , tulang rusuk terangkat ke atas dan rongga dada membesar yang mengakibatkan tekanan udara dalam dada kecil sehingga udara masuk ke dalam badan. Setiap manusia jumlah mekanisme respirasi yang berlangsung selama waktu tertentu (respiration rate) berbeda-beda. Rata-rata jumlah respirasi per menit dapat dihitung berdasarkan data perubahan tegangan akibat perubahan tekanan dengan menggunakan sensor tekanan berupa piezoelektrik. Perubahan tegangan dari sensor dapat dipandang sebagai sinyal tegangan bolak-balik yang dapat diproses oleh komputer melalui soundcard. Pada soundcard akan

terjadi perubahan sinyal analog ke digital 16 bit dengan Fsampling ≥ 2 Fmax . Pengujian alat akan dilakukan dengan cara menempelkan sensor pada dada bagian kanan atau sebelah kanan taju pedang. Output dari tugas akhir ini adalah mengetahui variability sinyal respirasi, jumlah respirasi permenit dan tergolong respirasi normal atau tidak. Sebagai pembanding tingkat akurasi alat akan dilakukan perhitungan respirasi secara manual.

Tujuan

Adapun tujuan pada tugas akhir ini adalah : 1. Membuat alat untuk mengetahui respiration rate. 2. Menampilkan variability sinyal respirasi hasil

pengukuran.

3. Menampilkan rata-rata jumlah respirasi permenit.

4. Mengevaluasi hasil respirasi permenit termasuk pernafasan normal atau tidak.

Perumusan Masalah

Dari uraian tujuan tersebut dapat dirumuskankan beberapa masalah antara lain sebagai berikut : a. Bagaimana memproses dan menampilkan

variability sinyal resprasi?

b. Bagaimana mendeteksi perubahan tekanan dada selama proses respirasi berlangsung untuk menampilkan jumlah respirasi permenit?

c. Bagaimana cara interface antara tekanan tulang rusuk pada dada dengan komputer melalui soundcard agar hasil sinyalnya bagus?

d. Bagaimana cara agar kinerja sensor tekanan bekerja secara maksimal?

Batasan Masalah

Untuk mempermudah dan membatasi cakupan perumusan masalah pada Tugas Akhir ini maka diberikan batasan-batasan sebagai berikut :

a. Sistem hardware terdiri dari sensor tekanan (piezoelektrik), signal conditioning dan perangkat komputer atau laptop.

b. Signal conditioning terdiri dari rangkaian filter dan amplifier.

c. Pengujian perubahan tekanan dada dengan cara sensor diletakkan pada dada bagian kanan atau sebelah kanan taju pedang.

d. Menggunakan software Visual Basic 6.0 untuk pengolahan database dan pengolahan sinyal. e. Output yang dihasilkan berupa sistem database,

variability sinyal, jumlah respirasi permenit dan evaluasi termasuk pernafasan normal atau tidak. f. Parameter akurasi unjuk kerja alat dilihat dari

perbandingan hasil pengukuran dan data hasil perhitungan respirasi manual.

2. LANDASAN TEORI

Sistem Respirasi Pada Manusia

Respirasi adalah aktivitas yang sangat penting dalam kehidupan manusia. Tanpa proses respirasi, maka tidak ada kehidupan. Dalam respirasi terjadi

proses pertukaran gas dari manusia ke lingkungan, yaitu proses pengambilan oksigen dari udara bebas dan pelepasan karbondioksida ke udara bebas. Oksigen didistribusikan ke sel-sel tubuh untuk oksidasi. Ada dua jenis respirasi yaitu :

1. Respirasi luar merupakan pertukaran antara oksigen (

O

₂) dan karbon diaksoda (

CO

₂) antara darah dan udara.

2. Respirasi dalam merupakan pertukaran oksigen (

O

₂) dan karbon diaksoda (

CO

₂) dari aliran darah ke sel-sel tubuh.

2.1.1 Mekanisme Pernafasan

Mekanisme respirasi berkaitan erat dengan aktivitas otot diafragma serta otot dada yang berkonstraksi dan berelaksasi sehingga menyebabkan terjadinya perubahan volume pada rongga dada. Pernafasan ada dua macam yaitu pernapasan dada dan pernapasan perut. Pernapasan dada dan perut terjadi secara bersamaan.

1. Pernafasan dada

Pernafasan dada adalah pernafasan yang melibatkan otot antar tulang rusuk. Mekanismenya dapat dibedakan sebagai berikut : a. Fase inspirasi.

Fase ini berupa berkontrasinya otot tulang rusuk sehingga rongga dada membesar, akibatnya tekanan dalam rongga dada menjadi lebih kecil daripada tekanan di luar sehingga udara luar yang kaya oksigen masuk.

b. Fase ekspirasi.

Fase ini merupakan relaksasi atau kembalinya otot antara tulang rusuk ke posisi semula yang diikuti oleh turunnya tulang rusuk sehingga rongga dada menjadi kecil. Sebagai akibatnya, tekanan di dalam rongga dada menjadi lebih besar dari pada tekanan luar, sehingga udara dalam rongga dada yang kaya karbon dioaksoda keluar. 2. Pernafasan perut.

Pernafasan perut adalah pernafasan yang melibatkan otot diafragma. Mekanismenya dapat dibedakan sebagai berikut :

a. Fase inspirasi.

Fase ini berupa berkontrasinya otot diafragma sehingga rongga dada membesar, akibatnya tekanan dalam rongga dada menjadi lebih kecil daripada tekanan di luar sehingga udara luar yang kaya oksigen masuk.

b. Fase ekspirasi.

Fase ini merupakan relaksasi atau kembalinya otot diafragma ke posisi semula yang diikuti oleh turunnya tulang rusuk sehingga rongga dada menjadi kecil. Sebagai akibatnya, tekanan di dalam rongga dada menjadi lebih besar dari pada tekanan

luar, sehingga udara dalam rongga dada yang kaya karbon dioaksoda keluar.

Gambar 2.1 Fase Inspirasi dan Fase Ekspirasi 2.1.2 Respiration Rate

Respiration rate merupakan jumlah pernafasan seseorang yang diambil per menit yang diukur pada saat orang tersebut beristirahat. Secara sederhana dilakukan dengan menghitung banyak frekuensi naik-turunnya rongga dada selama satu menit. Respiration rate seseorang bergantung pada kondisi tubuh orang tersebut.

Dalam keadaan normal, jumlah rata-rata respirasi manusia per menit untuk balita (20-30 × permenit), anak-anak (15-25 × permenit) dan Remaja serta dewasa (12-20 × permenit). Jika jumlah rata-rata respirasi tersebut melebihi angka per menit atau di bawah angka per menit maka dikatakan orang tersebut dalam kondisi tidak normal.

Sensor Tekanan (Piezoelektrik)

Secara luas sensor tersusun dari transduser. Transduser adalah suatu alat yang dapat mengubah suatu bentuk energi menjadi bentuk energi yang lain untuk tujuan tertentu, termasuk untuk pengukuran. Efek piezoelektrik ada dua macam yaitu efek piezoelektrik langsung (direct piezoelectric effect) dan efek piezoelektrik balikan (converse piezoelectric effect). Efek piezoelektrik langsung adalah produk potensial listrik akibat adanya tekanan mekanik. Sedangkan efek piezoelektrik balikan adalah produksi tekanan akibat pemberian tegangan listrik.

Sensor Piezoelektrik dapat digunakan untuk mengukur perubahan akibat perubahan tekanan. Bahan piezoelektrik menghasilkan potensial listrik ketika mendapatkan tekanan secara mekanik.

Gambar 2.2 Sensor Piezolektrik Penguat Operasional

Perangkat elektronika yang umumnya digunakan sebagai penguat adalah penguat operasional. Beberapa sifat/ karakteristik penguat operasional amplifier yang ideal adalah :

1. Impedansi input tak terhingga.

2. Besar impedansi nol, sehingga berlaku sebagai sumber tegangan ideal.

3. Penguat operasional amplifier memiliki bandwith tak terhingga.

4. Faktor penguatan penguat operasional amplifier bernilai tak terhingga.

Penguat tegangan yang dihasilkan adalah sesuai dengan persamaan 2.1 dimana tagangan keluaran memiliki polaritas yang sefasa dengan polaritas tegangan masukan.

(2.1)

Gambar 2. 3 Rangkaian Penguat Non Inverting Low Pass Filter

Low Pass filter adalah filter yang berfungsi meneruskan daerah frekuensi kerja dibawah frekuensi cut off dan meredam daerah frekuensi diatas frekuensi cut off. Frekuensi cut off merupakan frekuensi dimana daya keluarannya adalah setengah kali daya frekuensi masukan (-3dB dari daya input).

dB f 0 -3 X fcofsb

Gambar 2.4 Respon Frekuensi Low Pass Filter Soundcard

Soundcard atau yang lebih dikenal sebagai A/D Converter merupakan sebuah hardware yang berfungsi untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital yang direpresentasikan dalam nilai-nilai tertentu. Proses yang terjadi di dalam sound card terdiri dari 3 bagian, yaitu:

1. Sampling

Untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital diperlukan proses sampling. Proses sampling ini menentukan kualitas dari sinyal analog yang diubah. Proses sampling harus memenuhi syarat Nyquist Rate yaitu Fsampling ≥ 2 Fmax agar tidak terjadi aliasing.

2. Kuantisasi

Kuantisasi atau quantizing merupakan proses melevelkan tegangan. Hal ini perlu dilakukan karena tidak mungkin melevelkan semua tegangan amplitudo sampel. Oleh sebab itu cara yang dapat dilakukan adalah dengan mengubah amplitudo tegangan sampel ke dalam suatu nilai tertentu.

3. Encoding

Encoding merupakan proses yang dilakukan untuk merepresentasikan sinyal analog menjadi kode biner (sinyal digital).

Peripheral Bus (PCI)

ROM MIDI Wavetable effects D/A Converter A/D Converter DSP RAM Buffer & DSP Working memory Buffer Mixer

Buffer Buffer Buffer

C on tro l B us D at a B us Sound Card Mic In Line In Line out Spk Out

Gambar 2.5 Skematik Soundcard Visual Basic 6.0

Software ini diambil dari nama bahasa pemrograman yaitu Visual Basic. Bahasa pemrograman adalah perintah-perintah yang dapat dimengerti oleh komputer untuk melakukan tugas-tugas tertentu.

Beberapa kemampuan Visual Basic 6.0 adalah membuat aplikasi berbasis windows yang mandiri (executable), menguji program (debugging), serta membuat obyek-obyek pembantu seperti : ActiveX, Help dan lainnya. Banyak fasilitas baru yang ditawarkan oleh Visual Basic 6.0 diantaranya penambahan koleksi fungsi, fasilitas Native Code, penambahan interface yang digunakan untuk merancang aplikasi sesuai kebutuhan, yaitu MDI (Multiple Document Interface), SDI (Single Document Interface) dan Explorer Document Interface.

2.6.1 Menjalankan Visual Basic 6.0

Program Visual Basic 6.0 berjalan pada sistem operasi windows, sebelum memulai mengoperasikan program tersebut harus mengaktifkan sistem windows terlebih dahulu. Langkah membuka Visual Basic 6.0 sebagai berikut :

1. Pada tampilan utama windows klik Start. 2. Pilih All Program, Microsoft Visual Basic 6.0

pilih menu Visual Basic 6.0.

3. Pada kotak dialog New Project pastkan Standart.EXE dalam keadaan terpilih.

4. Klik tombol Open.

Gambar 2.6 Jendela New Project 2.6.2 Interface Visual Basic 6.0

Interface Visual Basic 6.0 terdiri dari Menu Bar, Toolbars, ToolBox dan beberapa panel seperti Properties, Project dan Form Layout. Posisi

komponen interface dapat diatur sedemikian rupa, seperti menutup panel, membuatnya terapung (floating) atau tetap pada tempatnya (dockalbe).

Gambar 2.7 Interface Visual Basic 6.0 2.7 Database

Database adalah sekumpulan data yang terintegrasi yang diorganisasi untuk memenuhi kebutuhan pemakai untuk keperluan organisasi. Database berfungsi untuk menampung data komputer. Digunakan untuk memusatkan data, agar lebih mudah untuk fungsi manajemen. Ada banyak jenis database, diantaranya :

a. Microsoft Access b. MysSql

c. Postgre SQL d. Oracle

Pada umumnya database terdiri dari dua bagian, yaitu bagian utama database dan bagian tabel yang merupakan bagian dari database. Pada tabel terdapat field yang memisahkan jenis data yang disimpan dalam tabel. Data yang disimpan berupa data record. 3. PERANCANGAN DAN REALISASI ALAT

Secara umum diagram blok rangkaian yang telah direalisasikan dalam tugas akhir ini sebagai berikut ini :

Gambar 3.1 Diagram blok rangkaian alat pengukur respiration rate

Secara garis besar cara kerja dari alat pengukur respiration rate adalah sebagai berikut:

1. Perubahan tekanan pada dada yang disebabkan karena konstrasi otot tulang rusuk selama proses respirasi akan dideteksi oleh sensor tekanan (piezoelektrik). Ketika sensor terkena tekanan, muatan listrik yang semula netral berubah menjadi tidak netral sehingga menimbulkan perubahan potensial listrik.

2. Sinyal hasil output sensor piezoelektrik akan menjadi input dari blok sinyal conditioning. 3. Blok sinyal conditioning terdiri dari rangkaian

penguat dengan konfigurasi non inverting sebesar 4 kali dan rangkaian low pass filter 10 Hz untuk memperoleh sinyal informasi serta menghilangkan noise akibat jala-jala PLN. 4. Sinyal yang telah dikuatkan sebesar 4 kali dan

difilter menggunakan low pass filter 10 Hz akan diolah oleh software komputer yang dihubungkan melalui port microphone pada soundcard PC atau laptop.

5. Pada soundcard akan terjadi perubahan sinyal analog ke digital 16 bit dengan Fsampling ≥ 2 Fmax agar tidak terjadi aliasing.

6. Program visual basic digunakan untuk menampilkan database, variability signal, jumlah respirasi permenit dan status pernafasan termasuk jenis pernafasan normal atau tidak berdasarkan umur.

3.1 Sensor Piezoelektrik

Pada tugas akhir ini menggunakan sensor tekanan (piezoelektrik). Pemilihan sensor berupa piezoelektik karena dalam pengukuran melalui pergerakan tulang rusuk/ tekanan akibat perubahan volume rongga dada, banyak ukuran sensor piezoelektrik, kualitas output level tegangan cukup besar, mudah dibeli dipasaran dan harganya murah. Untuk mendapatkan sinyal informasi yang bagus maka dibuat belt, dimana sensor tekanan diletakkan didalam belt. Hasil output dari piezoelektrik sebesar 700 – 900 mVolt, sehingga perlu dikuatkan dan difilter agar mendapatkan sinyal yang bagus. 3.2 Perancangan Rangkaian Penguat

Rangkaian penguat diletakkan sebelum rangkaian filter karena agar tidak hilang sinyal informasi yang akan diambil. Output dari sensor tekanan sekitar 700-900mV maka diperlukan rangkaian penguat. IC OP07 digunakan sebagai penguat sinyal supaya terbaca di tegangan masukan ADC soundcard yaitu 0-5 Volt. Penguatan level tegangan menggunakan jenis penguat non inverting agar fasa output sama dengan fasa input.

3.3 Perancangan Rangkaian Low Pass Filter Rangkaian filter yang digunakan dalam perancangan ini menggunakan jenis low pass filter karena frekuensi pernafasan berada pada rentan 0 – 10 Hz. Filter yang dirancang menggunakan IC TL 084 dan frekuensi cut off dari filter sebesar 10 Hz. Dalam tugas akhir ini menggunakan LPF Butterworth. Pemilihan LPF Butterworth berdasarkan respon filter yang sangat rata pada bagian passband dan tidak ada ripplenya.

Low Pass Filter yang dirancang menggunakan software filter free dengan orde 3 karena semakin mendekati hasil frekuensi cut off yang dirancang.

Gambar 3.2 Hasil perancangan LPF menggunakan software filter free 3.4 Perancangan Software Respiration Rate

Software Respiration Rate ini dibuat menggunakan program visual basic 6.0. Input software melalaui port microphone dari soundcard

PC ataupun laptop. Adapun perancangan software respiration rate seperti berikut :

3.4.1 Perancangan Menu Login

Sebelum melakukan pengukuran, pengguna software harus melakukan login terlebih dahulu dengan mengisi nama user dan password yang telah tersimpan didalam database.

Gambar 3.3 Flowchat menu login 3.4.2 Perancangan Menu Utama

Setelah melakukan login pengguna akan memasuki menu utama, dimana pengguna dapat memilih menu yang diinginkan.

3.4.3 Perancangan Menu Registrasi Pasien Pada menu registrasi pasien, pengguna dapat menyimpan data pasien yang belum pernah melakukan pengukuran tingkat respirasi. Menu registrasi pasien terhubung dengan database pasien (DatabasePasien.mdb).Interface untuk penghubung form dengan database menggunakan Data Environment. Data Environment adalah sebuah penghubung yang berfungsi mengatur serta menentukan hubungan database dan recordset.

Gambar 3.4 Flowchart registrasi pasien 3.4.4 Perancangan Menu Edit dan Hapus Data

Pada menu registrasi pasien, pengguna dapat menrubah data yang telah dimasukkan dan menghapus data pasien.

Gambar 3.5 Tampilan menu edit dan hapus data pasien

3.4.5 Perancangan Menu Cari Data Pasien Pada menu cari data pasien, pengguna dapat mencari pasien berdasarkan field yang ada pada database, namun pada menu ini pasien dapat dicari melalui nama dan alamat.

Gambar 3.6 Flowchart cari data pasien 3.4.6 Perancangan Menu Ukur Respirasi

Pada menu ukur respirasi pengguna dapat mengukur tingkat respirasi permenit. Menu ukur respirasi terhubung dengan database yang menampilkan nama dan umur pasien. Umur pasien sangat berguna dalam pengukuran tingkat respirasi. Berikut ini adalah beberapa flowchart yang terdapat dalam menu ukur respirasi :

Gambar 3.7 Flowchart pre-sinyal

Gambar 3.8 Flowchart proses sinyal respirasi Perhitungan RPM (Rate permenit) dilakukan dengan cara bertahap, yang pertama adalah menentukan nilai threshold, dimana nilai tersebut diambil dari nilai rata-rata sinyal. Nilai rata-rata sinyal diperoleh dengan cara menjumlahkan seluruh amplituda positif sinyal yang masuk dibagi dengan banyaknya sinyal. Kemudian nilai rata-rata dijadikan threshold yang akan melewatkan sinyal diatasnya dan tidak menghitung sinyal dibawahnya. Selanjutnya akan dicari RPM dengan cara beberapa jumlah sinyal yang mempunyai amplituda diatas threshold dibagi jarak antar sinyal terakhir dengan sinyal awal dikali

60. Setelah di dapatkan RPM maka akan dianalisa apakah pernafasan tersebut tergolong normal, cepat dan lambat.

Gambar 3.9 Tampilan perancangan menu ukur respirasi

Gambar 3.10 Flowchart threshold

4. PENGUJIAN ALAT DAN ANALISIS HASIL Pengukuran merupakan cara yang digunakan untuk menguji tingkat kesesuaian hasil perancangan dengan hasil realisasinya. Oleh sebab itu di dalam bab ini akan dijelaskan hasil pengukuran akan kemampuan alat pengukur tingkat respirasi dan ketepatan perancangan software yang dibuat. 4.1 Pengujian dan Analisis Performansi Alat

Respiration Rate

4.1.1 Pengujian Rangkaian Sensor Piezoelektrik Hasil pengukuran sensor piezoelektrik didapatkan amplitudo sinyal yang kecil. Amplitudo sinyal hasil keluaran dari sensor sekitar 700-900mV.

Pada gambar 4.1 didapatkan hasil tegangan sebesar 864mV dan noise yang cukup besar diantaranya adalah noise jala-jala listrik 50 Hz sehingga sinyal output dari sensor belum bisa dilihat.

Gambar 4.1 Hasil output sensor piezoelektrik 4.1.2 Pengujian Rangkaian Penguat

Jenis penguatan yang direalisasikan adalah jenis penguatan non inverting. Sesuai perhitungan dengan menggunakan rumus, rangkaian ini menghasilkan penguatan sebesar 4 kali.

Gambar 4.2 Hasil sinyal Output rangkaian penguat 4.1.3 Pengujian Rangkaian Low Pass Filter 10 Hz

Low Pass Filter (LPF) dirancang agar memiliki frekuensi cut off 10 Hz. Dari hasil pengukuran, frekuensi cut off berada pada 9,83 Hz. Pergeseran ini disebabkan oleh penggantian nilai kapasitor dengan nilai yang ada dipasaran.

Gambar 4.3 Respon Frekuensi LPF 10 Hz

4.2 Pengujian dan Analisis Performansi Perancangan Perangkat Lunak

Analisis ini digunakan untuk menguji sejauh mana tingkat ketepatan dari perancangan software yang dibuat dengan menggunakan Visual Basic 6. Pada halaman login pengguna harus memasukkan user dan password untuk bisa mengakses menu utama.

Gambar 4.4 Halaman login software respiration rate

Setelah login pengguna dapat mengkases menu utama. Tampilan menu utama terdiri dari beberapa menu diantaranya sebagai berikut :

4.2.1 Menu File

Pada menu file terdiri dari dua sub menu yaitu logout dan close. Logout berguna untuk keluar dari jendela menu utama, sedangkan close digunakan untuk keluar dari software respiration rate.

4.2.2 Menu Data Pasien

Menu data pasien digunakan untuk registrasi pasien dan mencari data pasien. Registrasi pasien digunakan untuk input data pasien dan menghapus data pasien yang telah di record pada database. 4.2.3 Menu Ukur Respirasi

Menu ukur respirasi dilakukan untuk menganalisis terhadap sinal hasil sensor piezoelektrik. Menu ini terdapat gambar visual dari output sinyal piezoelektrik yang telah diolah oleh blok rangkaian, perhitungan RPM dan status pernafasan.

Gambar 4.5 Tampilan menu ukur respirasi 4.3 Analisis Sinyal yang Ditampilkan Software

Sinyal yang ditampilkan oleh software pada grafik adalah sinyal output sensor yang telah diproses oleh perangkat pengkondisian sinyal (penguat dan low pas filter) dan diolah oleh ADC pada soundcard. Sinyal yang diterima bersih dari noise, sehingga tidak lagi diperlukan filter digital. Bentuk sinyal pada software yang dirancang kurang sesuai dengan sinyal masukan pada soundcard. Berikut ini adalah perbandingan kedua sinyal tersebut :

Gambar 4.6 Sinyal masukan soundcard

Perbedaan kedua sinyal diatas tidak mempengaruhi banyaknya pernafasan yang terhitung. Untuk memastikan hal tersebut software hasil rancangan dibandingkan dengan software yang ada yaitu Analyzer2000.

Gambar 4.8 Sinyal hasil software Analyzer2000

4.4 Analisis Pergerakan Tubuh Pasien Terhadap Bentuk Sinyal

Pengukuran respiration rate dilakukan pada kondisi pasien diam tanpa gerakan apapun. Dalam pengukuran ini ada 3 kondisi yang diukur, pertama kondisi menggerakkan tangan. Kedua kondisi berbicara dan yang ketiga pada kondisi batuk. Berikut ini tampilan sinyal yang dihasilkan pada ketiga kondisi tersebut.

Gambar 4.9 Sinyal pengukuran kondisi pertama

Gambar 4.10 Sinyal pengukuran kondisi kedua

Gambar 4.11 Sinyal pengukuran kondisi ketiga Dari ketika gambar diatas dapat di analisis bahwa pergerakan tangan dan batuk menyebabkan pergerakan otot-otot pada dada dan tulang rusuk sehingga mempengaruhi bentuk sinyal yang ditampilkan dan jumlah respirasi.

4.5 Analisis Perbandingan Perhitungan Respirastion Rate

Pengujian dilakukan dengan membandingkan perangkat yang dibuat dengan perhitungan secara manual untuk menghitung banyaknya pernafasan setiap menit. Pengujian juga dilakukan berdasarkan kondisi tertentu.

4.5.1 Pengukuran dengan Posisi Pasien Duduk Hasil pengukuran dilakukan pada posisi pasien duduk seperti berikut:

Tabel 4.1 Hasil pengukuran pada saat pasien duduk

Dari hasil pengujian software memiliki rata-rata akurasi alat sebagai berikut :

% 97 , 94 % 100 478 454 alat akurasi rata Rata

4.5.2 Pengukuran dengan Posisi Pasien Berdiri Hasil pengukuran dilakukan pada posisi pasien berdiri seperti berikut:

Tabel 4.2 Hasil pengukuran pada saat pasien berdiri

Dari hasil pengujian software memiliki rata-rata kaurasi alat sebagai berikut :

% 22 , 96 % 100 450 433 alat akurasi rata Rata

4.5.3 Pengukuran dengan Posisi Pasien Terbaring

Hasil pengukuran dilakukan pada posisi pasien terbaringi seperti berikut:

Dari hasil pengujian software memiliki rata-rata akurasi alat sebagai berikut :

% 09 , 97 % 100 413 401 alat akurasi rata Rata

4.6 Analisis Keseluruhan Pengukuran

Pengukuran yang dilakukan pada ketiga posisi pasien antar lain duduk, berdiri dan terbaring, hasil urutan rata-rata akurasi pengukuran dari yang terbaik adalah posisi terbaring (97,09%), berdiri (96,22%) dan duduk (94,97%). Posisi pasien juga mempengaruhi pada saat pengukuran respirasi, dilihat dari tabel 4.1, 4.2 dan 4.3. Dari ketiga hasil pengukuran tersebut didapatkan rata-rata akurasi sebesar 96,09% dan disimpulkan bahwa alat penghitung respiration rate menggunakan sensor piezoelektrik memiliki tingkat akurasi yang baik. 5. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Realisasi sensor piezoelektrik dapat digunakan untuk mendeteksi inspirasi dan ekspirasi dengan akurasi alat yang baik.

2. Sistem yang direalisasikan sudah bersifat realtime.

3. Tegangan output dari hardware memenuhi spesifikasi tegangan pada soundcard sebesar 0-5 Volt.

4. Kelemahan perangkat ini rentan terhadap gerakan yang menyebabkan otot-otot pada dada dan tulang rusuk berkontraksi.

5. Rata-rata akurasi perangkat yang dibuat pada saat pengukuran sebesar 96,09%.

5.2 Saran

1. Penggunaan bahan pembuat belt yang bagus sehingga dapat meminimalkan gangguan pada sinyal akibat pergerakan.

2. Penggunaan interface selain souncard untuk ditampilkan pada PC atau laptop

3. Pemilihan komponen yang bagus sehingga didapatkan hasil yang lebih baik.

DAFTAR PUSTAKA

1. Madcoms. 2005.Panduan Aplikasi Pemrograman Database dengan Visual Basic 6.0 dan Crystal Report. Yogyakarta : Andi

2. Malvino, Abert Paul Ph.D. 1996. ” Prinsip – prinsip Elektronika”. Edisi ketiga jilid 1. Bandung : Erlangga.

3. MP, Dr. Ir. Santosa. 2005. Aplikasi Visual Basic 6.0 dan Visual Studio.Net 2003 dalam Bidang Teknik dan Pertanian. Yogyakarta : Andi 4. Prasetyo, Didik Dwi. 2006. 101 Tip & Trik

Visual Basic 6.0. Jakarta : PT Elek Media Komputindo.

5. Rahayu, Siska Puji. 2007. Realisasi Impedance Pneumograf Berbasis Mikrokontroler. Bandung : Institut Teknologi Telkom.

6. Thabrani, Ir. Suryanto, MM. 2007. Mudah dan Cepat Menguasai Visual Basic 6.0. Jakarta : Mediakita.

7. Yuswanto. 2003. Pemrograman Dasar Microsoft Visual Basic 6.0. Surabaya : Prestasi Pustaka. 8. ________.Piezoelectric.Tersedia:

http://devices.sapp.org/circuit/piezo/. [November 2009]

9. .Rate of Respiration. Online. Tersedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Respiratory_rate [November 2009]

10. ________.Respiration.Tersedia:

http://www.respirationsite.com/. [November 2009]