Universitas Sumatera Utara
RANCANG BANGUN ALAT UKUR SUHU TUBUH DAN DETAK JANTUNG MENGGUNAKAN DUA SATUAN TAMPILAN ANDROID
BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA328
TUGAS AKHIR
SUPRATMAN NAPITUPULU 182408018
PROGRAM STUDI D-III FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATRA UTARA
MEDAN 2021
RANCANG BANGUN ALAT UKUR SUHU TUBUH DAN DETAK JANTUNG MENGGUNAKAN DUA SATUAN TAMPILAN ANDRIOD
BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA328
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhu syarat memproleh gelar Ahli Madya
SUPRATMAN NAPITUPULU 182408018
PROGRAM STUDI D-III FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATRA UTARA
MEDAN 2021
i
Universitas Sumatera Utara LEMBAR PERSETUJUAN
Judul : Rancang Bangun Alat Ukur Suhu Tubuh dan Detak Jantung Menggunakan Dua Satuan Tampilan Android Berbasis
Mikrokontroller ATMega328
Katagori : Tugas Akhir
Nama : Supratman Napitupulu
Nomor Induk Mahasiswa : 182408018 Program Studi : D-III Fisika Departemen : Fisika
Fakultas : Matematika Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatra Utara
Disetujui di Medan, Juli 2021
PERNYATAAN
RANCANG BANGUN ALAT UKUR SUHU TUBUH DAN DETAK JANTUNG MENGGUNAKAN DUA SATUAN TAMPILAN ANDROID BERBASIS
MIKROKONTROLLER ATMEGA328
TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2021
Supratman Napitupulu 182408018
iii
Universitas Sumatera Utara RANCANG BANGUN ALAT UKUR SUHU TUBUH DAN DETAK JANTUNG
MENGGUNAKAN DUA SATUAN TAMPILAN ANDROID BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA328
ABSTRAK
Kesehatan tubuh perlu diperhatikan bagi semua orang, terutama kesehatan jantung dan suhu tubuh yang merupakan parameter penting dalam dunia medis. Kesehatan merupakan aset yang paling berharga bagi setiap orang, karena jika kondisi tubuhnya dalam keadaan yang tidak sehat maka segala rutinitas kesehariannya akan terganggu sehingga menjadi tidak produktif. Organ tubuh yang sangat penting yaitu jantung yang berfungsi untuk mengedarkan darah ke seluruh tubuh. Detak jantung beats per menit (bpm) ini merupakan parameter untuk menunjukkan kondisi jantung, dan cara untuk mengetahui kondisi jantung adalah dengan mengetahui frekuensi detak jantung. Detak jantung normal pada manusia berkisar pada 60-90 BPM saat keadaan istirahat dan detak jantung dibawah 60 BPM saat keadaan istirahat menandakan kondisi badan yang sangat sehat. Selain itu ada juga kulit yang berfungsi untuk mengatur kondisi panas tubuh atau suhu tubuh kita dengan lingkungan sekitar. Perubahan suhu tubuh sangat erat kaitannya dengan produksi panas yang berlebihan, produksi panas maksimal maupun pengeluaran panas yang berlebihan. Alat ukur detak jantung dan suhu tubuh dirancang berbasis mikrokontroller. Menggunakan sensor Max 30102 sebagai pengukur suhu tubuh dan mendeteksi detak jantung. Data detak jantung dan suhu tubuh ditampilkan pada LCD 16x2 untuk grafik.
Kata Kunci : Mikrokontrol, Max30102, Suhu tubuh, Detak jantung
DESIGN AND BUILD A BODY TEMPERATURE AND HEART RATE MEASURING DEVICE USING TWO ANDROID DISPLAY UNITS BASED ON
THE MICROCONTROLLER ATMEGA328
ABSTRACK
Everyone needs to pay attention to body health, especially heart health and body temperature, which are important parameters in the medical world. Health is the most valuable asset for everyone, because if the condition of the body is not healthy, all of their daily routines will be disturbed so that it becomes unproductive. A very important organ of the body is the heart, which functions to circulate blood throughout the body. The heart rate beats per minute (bpm) is a parameter to indicate the condition of the heart, and the way to determine the condition of the heart is to know the frequency of the heartbeat. A normal heart rate in humans ranges from 60-90 BPM at rest and a heart rate below 60 BPM at rest indicates a very healthy body condition. In addition, there is also the skin which functions to regulate the condition of our body heat or our body temperature with the surrounding environment. Changes in body temperature are closely related to excessive heat production, maximum heat production and excessive heat output. Measuring heart rate and body temperature is designed based on a microcontroller. Uses the Max 30102 sensor as a temperature gauge and detects your heart rate. Heart rate and body temperature data are displayed on a 16x2 LCD for graphs.
Keywords: Microcontroller, Max30102, Tubule temperature, Great beat.
v
Universitas Sumatera Utara PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan yang Maha Esa, karna berkat dan rahmatnya penulis dapat menyelesaikan penyusunan Tugas Akhir ini.Ucapan terima kasih sampaikan Kepada berbagai pihak yang telah banyak membantu menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini yaitu Kepada:
1) Ayah dan Ibu serta Saudara saya tercinta yang telah memberikan bantuan berupa dukungan moril dan material yang sangat membantu dalam menyelesaikan Laporan Tugas Akhir.
2) Ibu Dr. Nursahara Pasaribu, M.Sc selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
3) Bapak Drs. Takdir Tamba, M.Eng.Sc selaku ketua/Pembimbing Program Studi D3 Fisika Fakultas MIPA Universitas Sumatra Utara
4) Bapak Drs. Aditya Warman M.Si selaku Sekertaris Program Studi D-III Fisika Fakultas MIPA Universitas Sumatra Utara.
5) Anita Rushadi Simatupang yang selalu memberikan dukungan dan semanagt sehingga saya dapat menyelesaikan Tugas Akhir saya.
6) Seluruh Staf Pengajar/Pegawai Program Studi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatra Utara.
7) Rekan Fisika Instrumentasi D-III yang memberikan bantuan penulisan untuk menyelesaikan Laporan.
Penulis menyadari bahwa penyusunan Laporan Tugas Akhir ini masih terdapat banyak kekurangan dan kelemahan. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari semua pihak guna penyempurnaan laporan dimasa yang akan datang. Akhir kata, semoga Tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi rekan-rekan Mahasiswa dan pembaca sekalian demi menambah pengetahuan tentang Tugas Akhir.
Medan, 29 Juli 2021
Supratman Napitupulu
DAFTAR ISI
PERSETUJUAN ...i
PERNYATAAN ... ii
ABSTRAK ... iii
ABSTRACK ...iv
PENGHARGAAN ... v
DAFTAR ISI ...vi
DAFTAR GAMBAR ...ix
DAFTAR TABEL ...xi
DAFTAR LAMPIRAN ... xii
DAFTAR SINGKATA ... xiii
BAB 1 PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 2
1.3 Tujuan Penelitian ... 2
1.4 Batasan Masalah ... 2
1.5 Manfaat ... 2
1.6 Sistematika Penulisan ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4
2.1 Suhu Tubuh ... 4
2.1.1 Pengukuran Suhu Tubuh ... 4
2.1.2 Jenis Pengukuran Suhu Tubuh ... 7
2.2 Jantung ... 11
2.2.1 Fungsi dan Bagian-Bagian Jantung... 12
2.2.2 Cara Kerja Jantung ... 13
2.2.3 Denyut Nadi ... 14
vii
Universitas Sumatera Utara
2.3 Sensor Max30102 ... 14
2.4 Mikrokontroller ATMega328 ... 17
2.5 LCD ... 20
2.6 Buzzer ... 24
2.7 HC05 ... 25
BAB III PERANCANGAN ALAT ... 27
3.1 Metodologi Perancangan ... 27
3.3.1 Tahap Persiapan ... 27
3.3.2 Tahap Pembuatan Sistem ... 27
3.3.3 Tahap pengukuran, Analisis dan Kesimpulan... 27
3.2 Prancangan Sistem ... 27
3.2.1 Digram Blok Sistem ... 27
3.2.2 Rangkaian MAX30102 Dengan ATMega328 ... 29
3.2.3 Rangkaian ATMega328 Dengan LCD ... 29
3.2.4 Rangkaian ATMega328 Dengan Buzzer ... 31
3.2.5 Rangkaian ATMega328 Dengan HC05 ... 32
3.2.6 Rangkain DC to DC Converter ... 32
3.2.7 Digram Alir ... 33
3.3 Perancangan Perangkat Lunak Sistem ... 34
3.4 Pengujian Komponen ... 36
3.4.1 Pengujian Mokrokontroller ATMega328 ... 36
3.4.2 Pengujian Rangkaian Suplay ... 37
3.4.3 Pengujian Rangkaian LCD ... 38
3.4.4 Pengujian Buzzer ... 39
3.5 Pengujian Sistem Suhu Tubuh dan Detak Jantung ... 40
3.5.1 Pengujian dan Program Detak Jantung ... 40
3.5.2 Pengujian dan Program Suhu Tubuh ... 43
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 45
4.1 Hasil Analisa Pengukuran ... 45
4.2 Pengukuran kalibrasi ... 46
4.2.1 Hasil Pengukuran Suhu Tubuh Pada Pria ... 46
4.2.2 Hasil Pengukuran Suhu Tubuh Pada Wanita ... 47
4.2.3 Hasil Pengukuran Denyut Jantung Manusia Normal ... 49
4.2.4 Hasil Pengukuran Denyut Jantung Setelah Olahraga ... 50
BAB V PENUTUP ... 52
5.1 Kesimpulan ... 52
5.2 Saran ... 52
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
ix
Universitas Sumatera Utara DAFTAR GAMBAR
Nomor Nama Halaman
Gambar 2.1 Termometer telinga 8
Gambar 2.2 Termometer Raksa 8
Gambar 2.3 Termometer Elektronik 8
Gambar 2.4 Termometer Dahi 9
Gambar 2.5 Termometer arteri exergen temporal 9
Gambar 2.6 Termometer Skalia Pakaia 10
Gambar 2.7 Termometer Dot 10
Gambar 2.8 Jantung 11
Gambar 2.9 Sensor Max30102 14
Gambar 2.10 ATMega328 17
Gambar 2.11 Rangkaian Mikrontroller ATMega328 17
Gambar 3.12 Rangkaian Diagram ATMega328 18
Gambar 2.13 Bagian Mirokontroller 19
Gambar 2.14 LCD 16x2 21
Gambar 2.15 Konfigurasi Pin LCD 22
Gambar 2.16 Buzzer 24
Gambar 2.17 Modul Bleutooth HC05 25
Gambar 3.1 Digram Blok Sistem 28
Gambar 3.2 Rangkaian Max30102 29
Gambar 3.3 Rangkaian Diagram LCD 12x2 30
Gambar 3.4 Rangkaian Diagram Buzzer 31
Gambar 3.5 Rangkaian HC05 32
Gambar 4.6 Rangkain DC to DC Converter 32
Gambar 3.7 Diagram Alir 33
Gambar 3.8 Tampilan Software Arduino 34
Gambar 3.9 Tampilan Program 35
Gambar 3.10 Hasil Compile 35 Gambar 3.11 Hasil Pengujian Mikrokontroller ATMEGA328 36 Gambar 3.12 Hasil pengujian rangkaian regulator 38
Gambar 3.13 Hasil pengujian LCD 39
Gambar 3.14 Hasil pengujian detak jantung dengan Max30102 42 Gambar 3.15 Hasil pengujian Suhu Tubuh dengan Max30102 44
Gambar 4.1 Alat Pengukur 45
Gambar 4.2 Grafik hasil pengukuran suhu tubuh pada pria 47 Gambar 4.3 Grafik hasil pengukuran suhu tubuh pada wanita 48 Gambar 4.4 Grafik hasil pengujian detak jantung Normal 50 Gambar 4.5 Grafik hasil pengukuran detak jantung setelah olahraga 51
xi
Universitas Sumatera Utara DAFTAR TABEL
Nomor Nama Halaman
Tabel 2.1 Fitur dan keuntungan Modul Sensor Max30102 15
Tabel 2.2 Oprasi Dasar 22
Tabel 2.3 Konfigurasi LCD 22
Tabel 2.4 Konfigurasi Pin LCD 23
Tabel 3.1 Hasil Pengujian Rangkaian Regutor 37
Tabel 3.2 Hasilpengecekan menggunakan volt meter 40
Tabel 3.3 Karakterisasi sensor MAX30102 dengan Pulse Oximetry 42 Tabel 3.4 Karakterisasi sensor MAX30102 dengan Termometer 44
Tabel 4.1 Hasil pengukuran suhu tubuh pada pria 45
Tabel 4.2 Hasil pengukuran suhu tubuh pada wanita 46
Tabel 4.3 Hasil pengujian detak jantung Normal 48
Tabel 4.4 Hasil pengukuran detak jantung setelah olahraga 49
Tabel 4.5 Hasil Pengukuran Keseluruan Alat 51
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 = Rangkaian Keseluruhan Lampiran 2 = Data Sheet LCD
Lampiran 3 = Alat Kalibrasi Oximeter Lampiran 4 = Program Keseluruan
xiii
Universitas Sumatera Utara DAFTAR SINGKATAN
0C = Derajat Celsius BPM = Bite Per Menit
LCD = Liquid crystal Dispaly LED = Light Emitting Dioda PCB = Printed Circuit Board ISP = In System Programming CPU = Central Processing Unit ROM = Read Only Memory RAM = Random Only Memory CRT = Cathode Ray Tube
GPS = Global Positioning System DIP = Dual In line Package PMLCD = Passive Matrix LCD
TFT-AMLCD = Thin-film Transistor Active Matrix LCD
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Menjaga kesehatan merupakan hal yang sangat penting bagi kehidupan kita semua.Keschatan tubuh perlu diperhatikan bagi semua orang, terutama adalah keschatan jantung Jantung merupakan salah satu organ penting yang dimiliki oleh manusia yang berfungsi memompa darah ke seluruh tubuh dan menampungnya kembali setelah dibersihkan organ paru-paru. Kesehatan tubuh perlu diperhatikan bagi semua orang, terutama kesehatan jantung dan suhu tubuh yang merupakan parameter penting dalam dunia medis. Detak jantung normal pada manusia berkisar pada 60-90 BPM saat keadaan istirahat dan detak jantung dibawah 60 BPM saat keadaan istirahat menandakan kondisi badan yang sangat sehat. Namun, detak jantung yang melebihi 90 BPM saat keadaan istirahat mengindikasikan kemungkinan gangguan pada jantung dan hal ini tidak dapat dianggap remeh karena penyakit jantung merupakan salah satu penyebab kematian utama di dunia. ini di rancang untuk mempermudah kinerja manusia pada bidang kesehatan.
Alat ini di rancang untuk memudahkan kerja ahli medis dalam mengukur suhu tubuh dan detak jantung seseorang dalam keadaan nommal atau memiliki kelainan. Dan sckaligus mendekteksi hubungan antara suhu tubuh dan detak jantung, bagaimana kondisi detak jantung pada saat suhu tubuh tinggi dan kondisi detak jantung pada saat suhu tubuh rendah, Prinsip kerja alat diagnosis ini adalah dengan menghitung jumlah detak jantung dalam satuan menit. Kemudian dari hasil hitungan detak jantung tersebut akan bisa menentukan apakah pasien dalam kondisi normal atau tidak. Biasanya orang yang mengalami kelainan penyakit jantung aritmia, detak jantung akan menyimpang dari rentang nilai antara 60-100 BPM. Alat diagnosis ini juga di tambah dengan parameter pengukur suhu tubuh yang berfungsi untuk mengukur suhu tubuh pasien, Parameter ini biasa di letakkan pada area bagian tubuh seperti ketiak, mulut atau bagian tubuh tertentu, tapi kama menggunakan sensor infrared suhu tubuh dapat di deteksi melalui jari telunjuk yang di ukur melalui tekanan darah yang ada pada jari telunjuk yang di tangkap dan di ubah melalui photodioda. Kebanyakan orang menganggap suhu tubuh nomal pada manusia berada pada angka 37°C, namun konsep ini salah besar dan
2
Universitas Sumatera Utara di bantah kebenarnya oleh pihak medis menurut Journal Of American Medical Association menemukan suhu tubuh normal rata-rata orang dewasa 36,7 C.Oleh karena itu, judul dari tugas akhir ini adalah “Rancang bangun alat ukur suhu tubuh dan detak jantung menggunakan dua satuan berbasis mikrokontroller atmega328”.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian diatas, penulis tertarik untuk mengangkat dan merancang sebuah Sistem monitoring suhu tubuh dan detak jantung pada tubuh manusia. Dimana pada perancangan ini akan digunakan sebuah mikrokontroler ATMega328. Dimana pada perancangan ini akan dirumuskan masalah:
1. Bagaimana prinsip kerja alat monitoring suhu tubuh dan detak jantung.?
2. Bagaimana merancang alat untuk monitoring suhu tubuh dan detak jantung?
1.3 Batasan Masalah
Mengingat keterbatasan waktu dan untuk menghindari topik yang tidak perlu
maka penulis membatasi pembahasan pembuatan alat ini. Adapun permasalahan ini adalah :
1. sensor yg digunakan untuk mengukur suhu tubuh dan detak jantung menggunakan sensor max30102
2. Perancangan alat menggunakan mikrokontroler ATMega328
3. Hasil pembacaan pengukuran ditampilkan pada LCD berukuran 16x2.
1.4 Tujuan
Membuat suatu alat ukur suhu tubuh dan detak jantung yang bekerja secara bersamaan menggunakan sensor max30102.
1.5 Manfaat
Manfaat dari penulisan tugas projek ini adalah :
1. Mampu membuat dan merancang alat yg digunakan untuk mengukur suhu tubuh dan detak jantung.
2. Untuk mempermudah dalam pengukuran suhu tubuh dan dekat jantung.
1.6 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah penulisan tugas akhir ini, penulis membuat suatu sistematika penulisan yang terdiri dari :
1. BAB I: PENDAHULUAN
Bab ini akan membahas latar belakang tugas akhir, identifikasi masalah, batasan masalah, tujuan, metode penelitian, tinjauan pustaka, dan sistematika penulisan.
2. BAB II: LANDASAN TEORI
Bab ini akan menjelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan.
3. BAB III: PERANCANGAN ALAT
Bab ini membahas tentang perencanaan dan pembuatan sistem secara keseluruhan.
4. BAB IV: HASIL DAN PEMBAHASAN
Berisi tentang uji coba alat yang telah dibuat, pengoperasian dan spesifikasi alat dan lain-lain.
5. BAB V: KESIMPULAN DAN SARAN
Sebagai bab terakhir penulis akan menguraikan beberapa kesimpulan dari uraian bab-bab sebelumnya, dan penulis akan berusaha memberikan saran yang mungkin bermanfaat.
4 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Suhu Tubuh
Suhu tubuh diatur dengan mengimbangi produksi panas terhadap kehilangan panas yang terjadi. Bila laju pembentukan panas dalam tubuh lebih besar dari pada laju hilangnya panas, timbul panas dalam tubuh dan suhu tubuh meningkat. Perubahan ini dapat berhubungan dengan produksi panas yang berlebihan, pengeluaran panas yang berlebihan, produksi panas minimal, pengeluaran panas minimal atau setiap gabungan dari perubahan tersebut. Sifat perubahan ini akan mempengaruhi masalah klinis yang dialamin pasien.
Perubahan suhu tubuh dapat juga berpengaruh pada jumlah denyut jantung seseorang. Suhu tubuh normal menusia berkisar antara 36°C-37.5°C. Suhu tubuh dapat diukur di tempat- tempat berikut dengan waktu minimal :
1. Ketiak/axilae: thermometer didiamkan selama 10-15 menit.
2. Anus/dubur/rectal: thermometerdidiamkan selama 3-5 menit.
3. Mulut/Oral : thermometer didiamkan selama 2-3 menit.
2.1.1 Pengukuran Suhu Tubuh
Manusia seperti mamalia lain adalah homoioterm, artinya manusia mampu mengatur keseimbangan pembentukan dan pengeluaran panas. tubuh diatur oleh suatu organ susunan syaraf pusat yaitu Hypotalamus melalui sistem umpan balik yang rumit. Bagian belakang hipotalamus merupakan pusat pengatur suhu tubuh yang bertugas meningkatkan produksi panas dan mengurangi pengeluaran panas. Bila Hypotalamus bagian belakang menerima informasi suhu luar lebih rendah dari suhu tubuh, maka pembentukan panas ditambah dengan meningkatkan metabolisme dan aktivitas otot dengan cara menggigil dan pengeluaran panas dengan pembuluh darah kulit mengecil dan pengurangan produksi keringat. Hal ini menyebabkan suhu tubuh tetap dipertahankan normal.
Namun sebaliknya, Hypotalamus bagian depan merupakan pusat pengatur suhu tubuh yang bertugas mengeluarkan panas. Bila Hypotalamus bagian depan menerima informasi suhu lebih tinggi dari suhu tubuh, maka pengeluaran panas ditingkatkan dengan pelebaran
pembuluh darah kulit dan menambah produksi keringat. Tubuh manusia merupakan organ yang mampu menghasilkan panas secara mandiri dan tidak tergantung pada suhu lingkungan.
Tubuh manusia memiliki seperangkat sistem yang memungkinkan tubuh menghasilkan, mendistribusikan, dan mempertahankan suhu tubuh dalam keadaan konstan. Panas yang dihasilkan tubuh sebenarnya merupakan produk tambahan proses metabolisme yang utama.
Adapun suhu tubuh dihasilkan dari :
1. Laju metabolisme basal (basal metabolisme rate, BMR) di semua sel tubuh.
2. Laju cadangan metabolisme yang disebabkan aktivitas otot (termasuk kontraksi otot akibat menggigil).
3. Metabolisme tambahan akibat pengaruh hormon tiroksin dan sebagian kecil hormon lain, misalnya hormon pertumbuhan (growth hormone dan testosteron).
4. Metabolisme tambahan akibat pengaruh epineprine, norepineprine, dan rangsangan simpatis pada sel.
5. Metabolisme tambahan akibat peningkatan aktivitas kimiawi di dalam sel itu sendiri terutama bila temperatur menurun.
Berdasarkan distribusi suhu di dalam tubuh, dikenal suhu inti (core temperatur), yaitu suhu yang terdapat pada jaringan dalam, seperti kranial, toraks, rongga abdomen, dan rongga pelvis. Suhu ini biasanya dipertahankan relatif konstan (sekitar 37°C). selain itu, ada suhu permukaan (surface temperatur), yaitu suhu yang terdapat pada kulit, jaringan sub kutan, dan lemak. Suhu ini biasanya dapat berfluktuasi sebesar 20°C sampai 40°C. Nilai standar untuk mengetahui batas normal suhu tubuh manusia dibagi menjadi empat yaitu :
1. Hipotermi, bila suhu tubuh kurang dari 36°C
2. Normal, bila suhu tubuh berkisar antara 36 – 37,5°C 3. Febris / pireksia, bila suhu tubuh antara 37,5 – 40°C 4. Hipertermi, bila suhu tubuh lebih dari 40°C
Pengeluaran keringat menyebabkan peningkatan pengeluaran panas melalui evaporasi. Peningkatan suhu tubuh sebesar 1°C akan menyebabkan pengeluaran keringat yang cukup banyak sehingga mampu membuang panas tubuh yang dihasilkan dari
6
Universitas Sumatera Utara metabolisme basal 10 kali lebih besar. Pengeluaran keringat merupakan salh satu mekanisme tubuh ketika suhu meningkat melampaui ambang kritis. Pengeluaran keringat dirangsang oleh pengeluaran impuls di area preoptik anterior hipotalamus melalui jaras saraf simpatis ke seluruh kulit tubuh kemudian menyebabkan rangsangan pada saraf kolinergic kelenjar keringat, yang merangsang produksi keringat. Kelenjarkeringat juga dapat mengeluarkan keringat karena rangsangan dari epinefrin dan norefineprin. c. Penurunan pembentukan panas Beberapa mekanisme pembentukan panas, seperti termogenesis kimia dan menggigil dihambat dengan kuat. Mekanisme tubuh ketika suhu tubuh menurun, yaitu :
a. Vasokontriksi kulit di seluruh tubuh Vasokontriksi terjadi karena rangsangan pada pusat simpatis hipotalamus posterior.
b. Piloereksi Rangsangan simpatis menyebabkan otot erektor pili yang melekat pada folikel rambut berdiri. Mekanisme ini tidak penting pada manusia, tetapi pada binatang tingkat rendah, berdirinya bulu ini akan berfungsi sebagai isolator panas terhadap lingkungan.
c. Peningkatan pembentukan panas Pembentukan panas oleh sistem metabolisme meningkat melalui mekanisme menggigil, pembentukan panas akibat rangsangan simpatis, serta peningkatan sekresi tiroksin.
Pemeriksaan suhu digunakan untuk menilai kondisi metabolisme di dalam tubuh, dimana tubuh menghasilkan panas secara kimiawi melalui metabolisme. Keseimbangan suhu tubuh diatur oleh hipotalamus. Apabila suhu tubuh meningkat lebih dari titik tetap, hipotalamus akan merangsang untuk melakukan serangkaian mekanisme untuk mempertahankan suhu dengan cara menurunkan produksi panas dan meningkatkan pengeluaran panas sehingga suhu kembali pada titik tetap. Upaya-upaya yang kita dilakukan untuk menurunkan suhu tubuh yaitu mengenakan pakaian yang tipis, banyak minum, banyak istirahat, beri kompres, beri obat penurun panas. Penyebab dan cara mengatasi suhu tubuh:
a. Suhu tubuh akan terganggu akibat:
1. Demam: mekanisme pengeluran panas tidak mampu mengimbangi produksi panas. Demam terjadi karena perubahan set point hipotalamus
2. Kelelahan akibat panas: terjadi apabila diaforesis yang banyak mengakibatkan kehilangan cairan dan elektrolit secara berlebih.
3. Hipertermia: peningkatan suhu tubuh sehubungan dengan ketidakmampuan tubuh untuk mengeluarkan panas.
4. Heat stroke: terpapar oleh panas dalam jangka yang cukup lama.
5. Hipotermia: pengeluaran panas akibat terpapar suhu dingin.
b. Berbagai cara hilangnya panas dari tubuh adalah sebagai berikut :
1. Radiasi Kehilangan panas dengan cara radiasi dalam bentuk sinar panas inframerah, suatu jenis gelombang elektromagnetik yang beradiasi dari tubuh ke sekelilingnya yang lebih dingin daripada tubuhnya sendiri. Kehilangan ini meningkat bila suhu sekelilingnya menurun.
2. Konduksi Merupakan bagian kehilangan panas tubuh yang dapat diukur bahkan dalam keadaan normal. Pergerakan udara pada ruangan untuk meningkatkan pembuangan panas tubuh ke lingkungan disekitarnya.
3. Konveksi Pergerakan udara pada ruangan untuk meningkatkan pembuangan panas tubuh ke lingkungan disekitarnya.
4. Evaporasi Penguapan air dari permukaan tubuh dapat menghilangkan 0,58 kal/gram air yang menguap.
Hal ini menunjukkan, lingkugan mempengaruhi suhu tubuh manusia. Ketika termometer diletakkan pada fossa axilaris (ketiak) selama 5 menit, suhu pada probandus pria adalah 36,5°C dan suhu tubuh probandus wanita 36,1°C. Setelah probandus berkumur dengan air es selama 5 menit, suhu tubuh probandus pria 36,3°C dan suhu tubuh probandus wanita 36,2°C. Dari data tersebut dapat dilihat bahwa suhu tubuh probandus pria lebih tinggi dari suhu tubuh probandus wanita. Kisaran suhu tubuh probandus adalah 36,1oC-37,2°C. Ini merupakan suhu tubuh manusia normal.
2.1.2 Jenis Pengukuran Suhu Tubuh
Suhu tubuh tidak bisa diketahui hanya dengan meraba. Anda perlu menggunakan ter mometer untuk mengukur suhu tubuh secara akurat. Ada beberapa jenis termometer yang dapat digunakan untuk menilai suhu tubuh, antara lain:
8
Universitas Sumatera Utara a. Termometer telinga
Gambar 2.1 Termometer telinga
Sesuai namanya, termometer berbentuk kerucut kecil ini digunakan di telinga.
Suhu tubuh umumnya bisa terlihat di layar digital hanya dalam hitungan detik.
b. Termometer raksa
Gambar 2.2 Termometer Raksa
Jenis termometer konvensional yang terbuat dari kaca dan air raksa.
Termometer ini paling murah dan mudah ditemukan, tetapi tidak aman digunakan karena bisa pecah dan mengeluarkan air raksa yang beracun.
c. Termometer elektronik
Gambar 2.3 Termometer Elektronik
Termometer elektronik terbuat dari plastik dan ujungnya menyerupai pensil.
Selain dapat digunakan di berbagai area tubuh, seperti ketiak, mulut, atau rektum (anus), jenis termometer ini juga mudah digunakan dan dibaca.
d. Termometer dahi
Gambar 2.4 Termometer Dahi
Termometer dahi menggunakan suhu kulit untuk menentukan suhu tubuh.
Termometer ini memiliki bentuk yang tipis dan penggunaannya hanya dengan ditempel di dahi.
e. Termometer arteri exergen temporal
Gambar 2.5 Termometer arteri exergen temporal
Termometer ini hampir serupa dengan termometer dahi yang digunakan di bagian dahi untuk mengukur suhu tubuh.
10
Universitas Sumatera Utara f. Termometer sekali pakai
Gambar 2.6 Termometer Skalia Pakaia
Jenis termometer ini hanya bisa digunakan sekali di mulut atau rektum.
Termometer sekali pakai juga bisa dipakai untuk mengukur suhu bayi secara terus- menerus selama 48 jam. Termometer ini aman, tetapi tidak seakurat termometer elektronik dan telinga.
g. Termometer dot
Gambar 2.7 Termometer Dot
Sesuai namanya, termometer ini berbentuk seperti dot bayi dan digunakan dengan cara diletakkan di mulut bayi. Termometer dot terbilang kurang efektif dan efisien, karena butuh waktu lama hingga hasilnya muncul dan tidak seakurat jenis termometer lain.
Penyebab Tidak Akuratnya Termometer, terkadang hasil pengukuran suhu tubuh oleh termometer bisa tidak akurat karena beberapa hal, seperti:
• Termometer tidak digunakan pada bagian tubuh yang tepat.
• Termometer terlalu cepat diangkat dari tubuh.
• Baterai termometer lemah atau mati.
• Cara menggunakan termometer salah atau tidak sesuai petunjuk penggunaannya.
• Mulut terbuka saat pengukuran suhu tubuh secara oral (melalui mulut).
• Penilaian suhu tubuh dilakukan setelah olahraga berat atau mandi air panas.
Suhu tubuh merupakan salah satu pemeriksaan fungsi vital, selain tekanan darah dan denyut nadi. Oleh karena itu, sediakan selalu termometer di rumah sebagai langkah awal untuk menilai kondisi tubuh, terutama ketika Anda merasa kurang enak badan atau meriang.
2.2 Jantung
Jantung termasuk kedalam sistem kardiovaskuler sebagai organ utamanya. Jantung adalah organ otot berongga dan memiliki ukuran sebesar kepelan tangan. Ukuran jantung dewasa panjangnya kira-kira 12 cm dengan lebar 8-9 cm serta tebal kira-kira 6 cm. Jantung memiliki berat sekitar 7-15 ons atau 200 sampai 425 gram dan sedikit lebih besar dari kepalan tangan. Jantung terletak diantara paru- paru dan berada ditengah dada, bertumpu pada diaphragma thoracis. Selaput yang membungkus jantung disebut perikardium dimana terdiri antara lapisan fibrosa dan serosa Epikardıum adalah lapisan paling luar dari jantung Pada setiap harinya, jantung berdetak sebanyak 100.000 kali dan dalam masa periode itu janfung memompa 2.000 galon darah atau sckitar 7.571 liter darah.
Gambar 2.8 Jantung
Jantung merupakan,organ tubuh manusia yang dapat menghasilkan muatan listrik dan berfungsi untuk memompa darah ke seluruh tubuh melalui pembuluh darah (arteri dan vena)
12
Universitas Sumatera Utara dengan kontraksi jantung berulang dan berirama Pembuluh arteri memiliki gelombang yang dapat teraba jika arten melıntasi tulang dekat permukaan kulit melalui pemompaan darah oleh jantung yang disebut dengan denyut nadı. Denyut nadi yang di lewati olch arteri radialis terdapat dı bagian depan pergelangan tangan, arteri temporalis pada bagian atas tulang temporal, serta arten dorsalis pedis pada bagian siku mata kaki.
2.2.1 Fungsi dan Bagian-Bagian Jantung
Tiap bagian dari anatomi jantung memiliki fungsinya masing-masing. Berikut adalah penjelasannya secara lebih mendetail.
• Serambi kanan
Di dalam serambi kanan terdapat darah kotor. Darah kotor adalah darah yang miskin oksigen, memasuki serambi kanan melalui vena cava superior dan inferior.
Dari serambi kanan, darah dipompa ke bilik kanan. Pada jantung janin, terdapat lubang di serambi kanan untuk memungkinkan darah mengalir secara langsung ke serambi kiri. Hal ini penting untuk sirkulasi janin, karena paru-paru janin belum mampu bekerja, sehingga janin akan mengambil darah bersih yang kaya oksigen langsung dari ibu. Setelah lahir, paru-paru bayi mengembang dan mulai berfungsi.
Lubang tersebut akan tertutup dan membuat batasan antara serambi kanan dan kiri.
• Bilik kanan
Ini merupakan bagian yang bertanggung jawab memompa darah kotor ke paru- paru agar karbon dioksida dapat ditukar dengan oksigen melalui proses pernapasan.
Bilik berada di bawah serambi kanan dan di samping bilik kiri. Darah kotor yang mengalir melalui serambi kanan akan melewati katup trikuspid untuk sampai di bilik kanan. Darah ini kemudian dipompa menuju paru-paru melalui katup pulmonalis dan berjalan melalui arteri pulmonalis. Bila bagian jantung ini tidak berfungsi dengan baik, sehingga tidak bisa lagi memompa secara efisien, Anda bisa mengalami gagal jantung kanan.
• Serambi kiri
Bagian ini bertanggung jawab menerima darah bersih dari paru-paru. Darah bersih adalah darah yang mengandung oksigen. Darah bersih masuk ke serambi kiri
melalui pembuluh balik atau vena pulmonalis. Darah ini kemudian dipompakan ke bilik kiri melalui katup mitral.
• Bilik kiri
Bilik kiri jantung terletak di bawah serambi kiri dan dipisahkan dengan katup mitral. Bilik kiri merupakan bagian jantung yang paling tebal dan bertugas memompa darah bersih ke seluruh tubuh. Kondisi tekanan darah tinggi dapat menyebabkan otot bilik kiri membesar dan mengeras, karena bertambahnya beban kerja bilik kiri jantung dalam memompa darah. Bila hal ini terjadi terus menerus, fungsi bilik kiri dalam memompa darah ke seluruh tubuh dapat terganggu.
2.2.2 cara kerja jantung
Pada saat berdenyut setiap ruang jantung mengendur dan terisi darah (disebut 'diastol'). Selanjutnya jantung berkontraksi dan memompa darah keluar dari ruang jantung (disebut 'sistol'). Kedua serambi mengendur dan berkontraksi secara bersamaan, dan kedua bilik juga mengendur dan berkontraksi secara bersamaan. Darah yang kehabisan oksigen dan mengandung banyak karbondioksida (darah kotor) dari seluruh tubuh mengalir melalui dua vena berbesar (vena kava) menuju ke dalam atrium kanan. Setelah atrium kanan terisi darah, ia akan mendorong darah ke dalam ventrikel kanan melalui katup trikuspidalis. Darah dari ventrikel kanan akan dipompa melalui [katup pulmoner] ke dalam [arteri pulmonalis] menuju ke [paruparu]. Darah akan mengalir melalui pembuluh yang sangat kecil (pembuluh kapiler) yang mengelilingi kantong udara di paru-paru, menyerap oksigen, melepaskan karbondioksida dan selanjutnya dialirkan kembali ke jantung.
Darah yang kaya akan oksigen mengalir di dalam vena pulmonalis menuju ke atrium sinistra. Peredaran darah di antara bagian kanan jantung, paru-paru dan atrium kiri disebut sirkulasi pulmoner karena darah dialirkan ke paru-paru. Darah dalam atrium sinistra akan didorong menuju ventrikel sinistra melalui katup bikuspidalis/mitral, yang selanjutnya akan memompa darah bersih ini melewati [katup aorta] masuk ke dalam [aorta] (arteri terbesar dalam tubuh). Darah kaya oksigen ini disirkulasikan ke seluruh tubuh, kecuali paru-paru. dan sebagainya. Jantung merupakan salah satu organ terpenting tubuh, kelainan pada jantung
14
Universitas Sumatera Utara dapat berisiko kematian. Masalah pada jantung dibagi karena kegagalan organ jantung seringkali hampir menjadi dua bagian, yaitu penyakit jantung dan serangan jantung.
2.2.3 Denyut Nadi
Denyut nadi terjadi akibat adanya gelombang nadi, yang merambat melalui dinding arteri, mulai pada pangkal aorta. Gelombang nadi yang di raba pada arteri radialis adalah denyut nadi yang diraba pada arteri radialis adalah denyut nadi. Tiap gelombang nadi merupakan hasil dari suatu sistole atau kontraksi jantung. Pada denyut nadi dapat dibedakan berbagai sifat-sifat yang penting:
• Frekuensi nadi
Kecepatan denyut nadi dalam satu menit, frekuensi normal berjumlah 60 sampai 100 setiap menit, pada orang yang beristirahat. Frekuensi lebih rendah (50 per menit) disebut bradikardia. Frekuensi yang lebih tinggi dari 100 per menit disebut takikardia.
• Isi denyut nadi
Dapat dibedakan manjadi dua, yaitu denyut nadi besar dan denyut nadi kecil.
• Irama denyut nadi
Dapat dibedakan menjadi dua, yaitu pulsus regularis (teratur) dan pulsus irregularis (tidak teratur).
2.3 Sensor Max30102
Gambar 2.9 Sensor Max30102
Modul sensor MAX30102 merupakan salah satu jenis sensor yang dapat mendeteksi laju detak jantung sekaligus suhu tubuh manusia yang di produksi olch Maxim Integrated.
Seperti yang terlihat pada gambar 23 di atas, sensor ini memiliki sumber LED merah dan inframerah dengan dilengkapi photodetector yang letaknya bersebelahan serta memiliki noise yang rendah dengan penolakan cahaya di sekitar sensor, Pada umumnya, sensor MAX30102 digunakan sebagai perangkat asisten kebugaran unuk memonitoring secara berkala kondisi tubuh selama proses olahraga yang melalui interface smartphone, tablet, maupun perangkat-perangkat yang dapat menunjang sensor tersebui. MAX30102 beroperasi pada catu daya tunggal sebesar 1,8V dan catu daya 3,3V yang terpisah untuk LED internal.
Modul sensor ini dilengkapi dengan 12C sebagai antarmuka standar yang kompatibel antara perangkat seluler dengan mikrokontroler.
Tabel 2.1 Fitur dan keuntungan Modul Sensor Max30102 Fitur dan Keuntungan
Monitor detak jantung dan sensor pulsa Oximeter dalam Refleksi LCD
Berukran 5.6 mm x 3.3mm x 1.55 mm modul optik 14 pin yang dla[isin kaca penutup untuk kinerja yang kuat dan optimal Oprasi daya Ultra-Low Untuk perangkat seluler
• Sampel Rate yang diprogram dengan arus pada LCD untuk menghemat daya
• Monitor datak jantung berdaya rendah (<1mW)
• Arus mati sangat rendah (0,7 typ) Kemampuan keluaran data yang cepat Sampel rates yang tinggi
Ketahanan terhadap Motion Arifact dap Motion Arifact yang kuat High SNR
Rentang temperatur oprasi sebesar -40 derajat celsius dengan +85 derajat clsius
16
Universitas Sumatera Utara Sensor ini dibuat menggunakan LED infrared dan phootodiode menggunakan metode reflektifitas. Pada gambar di atas, LED akan memancarkan sinyal cahayu yang dapat menembus pembuluh kapiler pada kulit yang digunakan sebagai permukaan refiektif. Proses pemompaan darah oleh jantung akan mengalirkan darah menuju pembuluh arteri besar hingga kecil, seperti pada ujung jari. Jika terdapat perubahan intensitas cahaya karena terjadinya pemompaan darah ke seluruh tubuh oleh jantung, disitulah photodiode akan menangkap perubahan volume darah atau dengan kata lain kepadatan darah meningkat melalui pantulan sinar infrared yang di lewatinya. Photodiode akan mengirimkan sinyal analog dari perubahan intensitas cahaya tersebut menuju arduino yang akan diproses lebih lanjut agar didapatkan nilai laju detak jantung secara real time. Berbeda dengan pengukuran suhu tubuh, LED merah pada sensor tidak berfungsi bila sensor di program untuk mengukur suhu tubuh. Hal tersebut terjadi karena pengukuran temperatur hanya membutuhkan pendeteksian suhu sekitar sensor ataupun suhu saat tendapat benda yang mendekat ataupun menempel padanya.
Hasil keluaran sensor ini berupa nilai digital laju detak jantung dengan satuan bpm dan subu tubuh dengan satuan celcius ataupun kelvin. Pada gambar di bawah ini, pulse wave event menunjukkan aktivitas depolarisasi dan dichrotie notch menunjukkan aktivitas repolarisasi dengan peningkatan kecil dar singkat dalam tekanan darah arteri yang muncul ketika katup aorta memutup. Keadan normal Atau tidak suatu jantung dapat di ukur melalui iarama jantung dalam satuan waktu yang dinyatakan beat per menit (BPM) dan dikategorikan dalam berbagai tipe, yaitu
1. Normal
Laju detak jantung berkisar 60-100 bpm 2. Bradikardia
Laju detak jantung melambat kurang dari 60 bpm 3. Takikardia
Laju detak jantung meningkat melebihi 100 bpm
2.4 Mikrokontroller ATMega328
Gambar 2.10 ATMega328
Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer fungsional dalam sebuah chip. Di dalamnya terkandung sebuah inti prosesor, memori (sejumlah kecil RAM, memori program, atau keduanya), dan perlengkapan input output. Dengan kata lain, mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus, cara kerja mikrokontroler sebenarnya membaca dan menulis data. Sekedar contoh, bayangkan diri Anda saat mulai belajar membaca dan menulis, ketika Anda sudah bisa melakukan hal itu Anda bisa membaca tulisan apapun baik buku, cerpen, artikel dan sebagainya, dan Andapun bisa pula menulis hal-hal sebaliknya. Begitu pula jika Anda sudah mahir membaca dan menulis data maka Anda dapat membuat program untuk membuat suatu sistem pengaturan otomatik menggunakan mikrokontroler sesuai keinginan Anda.
Gambar 2.11 Rangkaian Mikrontroller ATMega328
Mikrokontroler merupakan komputer didalam chip yang digunakan untuk mengontrol peralatan elektronik, yang menekankan efisiensi dan efektifitas biaya. Secara harfiahnya bisa disebut “pengendali kecil” dimana sebuah sistem elektronik yang
18
Universitas Sumatera Utara sebelumnya banyak memerlukan komponen-komponen pendukung seperti IC TTL dan CMOS dapat direduksi/diperkecil dan akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh mikrokontroler ini. Mikrokonktroler digunakan dalam produk dan alat yang dikendalikan secara automatis, seperti sistem kontrol mesin, remote controls, mesin kantor, peralatan rumah tangga, alat berat, dan mainan. Dengan mengurangi ukuran, biaya, dan konsumsi tenaga dibandingkan dengan mendesain menggunakan mikroprosesor memori, dan alat input output yang terpisah, kehadiran mikrokontroler membuat kontrol elektrik untuk berbagai proses menjadi lebih ekonomis. Dengan penggunaan mikrokontroler ini maka :
a) Sistem elektronik akan menjadi lebih ringkas.
b) Rancang bangun sistem elektronik akan lebih cepat karena sebagian besar dari sistem adalah perangkat lunak yang mudah dimodifikasi.
c) Pencarian gangguan lebih mudah ditelusuri karena sistemnya yang kompak.
Rangkaian mikrokontroler ATMEGA 328P dapat dilihat pada gambar 2.12 di bawah ini :
Gambar 3.12 Rangkaian Diagram ATMega328
Dari gambar 2.12, Ragkaian tersebut berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh sistem yang ada.Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC Mikrokontroler ATMega328P.Semua program diisikan pada memori dari IC ini sehingga rangkaian dapat
berjalan sesuai dengan yang dikehendaki. Pin 12 dan 13 dihubungkan ke XTAL 16,000 MHz dan dua buah kapasitor 22 pF. XTAL ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroler ATMega328P dalam mengeksekusi setiap perintah dalam program. Pin 9 merupakan masukan reset (aktif rendah). Pulsa transisi dari tinggi ke rendah akan me-reset mikrokontroler ini Untuk men-download file heksa desimal ke mikrokontroler, Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd dari kaki mikrokontroler dihubungkan ke RJ45. RJ45 sebagai konektor yang akan dihubungkan ke ISP Programmer. Dari ISP Programmer inilah dihubungkan ke komputer melalui port paralel. Kaki Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd pada mikrokontroler terletak pada kaki 6, 7, 8, 9, 10 dan 11. Apabila terjadi keterbalikan pemasangan jalur ke ISP Programmer, maka pemograman mikrokontroler tidak dapat dilakukan karena mikrokontroler tidak akan bisa merespon.
Agar sebuah mikrokontroler dapat berfungsi, maka mikrokontroler tersebut memerlukan komponen eksternal yang kemudian disebut dengan sistem minimum.
Untuk membuat sistem minimal paling tidak dibutuhkan sistem clock dan reset, walaupun pada beberapa mikrokontroler sudah menyediakan sistem clock internal, sehingga tanpa rangkaian eksternal pun mikrokontroler sudah beroperasi. Yang dimaksud dengan sistem minimal adalah sebuah rangkaian mikrokontroler yang sudah dapat digunakan untuk menjalankan sebuah aplikasi. Sebuah IC mikrokontroler tidakakan berarti bila hanya berdiri sendiri..Pada pembahasan ini Mikrokntroler yang digunakan adalah NodeMCU ESP8266.
Mikrokontroler terdiri dari beberapa bagian seperti yang terlihat pada gambar.
Gambar 2.13 Bagian Mirokontroller
20
Universitas Sumatera Utara a. Central Processing Unit (CPU)
CPU merupakan bagian utama dalam suatu mikrokontroler. CPU pada mikrokontroler ada yang berukuran 8 bit ada pula yang berukuran 16 bit. CPU ini akan membaca program yang tersimpan di dalam ROM dan melaksanakannya.
b. Read Only Memory(ROM)
ROM merupakan suatu memori (alat untuk mengingat) yang sifatnya hanya dibaca saja. Dengan demikian ROM tidak dapat ditulisi. Dalam dunia mikrokontroler ROM digunakan untuk menyimpan program bagi mikrokontroler tersebut. Program tersimpan dalam format biner (,,0”atau ,,1”). Susunan bilangan biner tersebut bila telah terbaca oleh mikrokontroler akan memiliki arti tersendiri.
c. Random Only Memory (RAM)
Berbeda dengan ROM, RAM adalah jenis memori selain dapat dibaca juga dapat ditulis berulang kali. Tentunya dalam pemakaian mikrokontroler ada semacam data yang bisa berubah pada saat mikrokontroler tersebut bekerja. Perubahan data tersebut tentunya juga akan tersimpan ke dalam memori. Isi pada RAM akan hilang jika catu daya listrik hilang.
d. Input/Output (I/O)
Untuk berkomunikasi dengan dunia luar, maka mikrokontroler menggunakan terminal (I/O), yang digunakan untuk masukan atau keluaran.
2.5 LCD
LCD merupakan salah satu perangkat penampil yang sekarang ini mulai banyak digunakan.Penampil LCD mulai dirasakan menggantikan fungsi dari penampil CRT (Cathode Ray Tube), yang sudah berpuluh-puluh tahun digunakan manusia sebagai penampil gambar/text baik monokrom (hitam dan putih), maupun yang berwarna.Teknologi LCD memberikan keuntungan dibandingkan dengan teknologi CRT, kaena pada dasarnya, CRT adalah tabung triode yang digunakan sebelum transistor ditemukan. Beberapa keuntungan LCD dibandingkan dengan CRT adalah konsumsi daya yang relative kecil, lebih ringan, tampilan yang lebih bagus, dan ketika berlama-lama di depan monitor, monitor CRT lebih cepat memberikan kejenuhan pada mata dibandingkan dengan LCD.
Gambar 2.14 LCD 16x2
LCD memanfaatkan silicon atau gallium dalam bentuk Kristal cair sebagai pemendar cahaya.Pada layar LCD, setiap matrik adalah susunan dua dimensi piksel yang dibagi dalam baris dan kolom.Dengan demikian, setiap pertemuan baris dan kolom adalah sebuah LED terdapat sebuah bidang latar (backplane), yang merupakan lempengan kaca bagian belakang dengan sisi dalam yang ditutupi oleh lapisan elektroda trasparan.Dalam keadaan normal, cairan yang digunakan memiliki warna cerah. Daerah-daerah tertentu pada cairan akan berubah warnanya menjadi hitam ketika tegangan diterapkan antara bidang latar dan pola elektroda yang terdapat pad sisi dalam lempeng kaca bagian depan. Keunggulan LCD adalah hanya menarik arus yang kecil (beberapa microampere), sehingga alat atau sistem menjadi portable karena dapat menggunakan catu daya yang kecil.Keunggulan lainnya adalah tampilan yang diperlihatkan dapat dibaca dengan mudah di bawah terang sinar matahari.Di bawah sinar cahaya yang remang-remang dalam kondisi gelap, sebuah lampu (berupa LED) harus dipasang dibelakang layar tampilan. LCD yang digunakan adalah jenis LCD yang mena mpilkan data dengan 2 baris tampilan pada display. Keuntungan dari LCD ini adalah :
a. Dapat menampilkan karakter ASCII, sehingga dapat memudahkan untuk membuat program tampilan.
b. Mudah dihubungkan dengan port I/O karena hanya mengunakan 8 bit data dan 3 bit control.
c. Ukuran modul yang proporsional.
d. Daya yang digunakan relative sangat kecil.
22
Universitas Sumatera Utara Gambar 2.15 Konfigurasi Pin LCD
Operasi dasar pada LCD terdiri dari empat, yaitu instruksi mengakses proses internal, instruksi menulis data, instruksi membaca kondisi sibuk, dan instruksi membaca data. ROM pembangkit sebanyak 192 tipe karakter, tiap karakter dengan huruf 5x7 dot matrik.Kapasitas pembangkit RAM 8 tipe karakter (membaca program), maksimum pembacaan 80x8 bit tampilan data.Perintah utama LCD adalah Display Clear, Cursor Home, Display ON/OFF, Display Character Blink, Cursor Shift, dan Display Shift. Tabel menunjukkan operasi dasar LCD
Tabel 2.2 Oprasi Dasar
RS R/W Oprasi
0 0 Input Intruksi ke LCD
0 1 Membaca setatus flag (DB7) dan alamat control (DB0 ke DB6)
1 0 Menulis data
1 1 Membca data
Tabel 2.3 Konfigurasi LCD Pin Bilangan Biner Keterangan
RS
0 Inisialsasi
1 Data
0 Tulis LCD / W ( Write)
RW 1 Baca LCD / R ( Read)
E
0 Pintu data terbuka
1 Pintu data tertutup
Tabel 2.4 Konfigurasi Pin LCD Pin Keterangan Konfigursi Hubungan
1 GND Ground
2 VCC Tegangan+5VDC
3 VEE Ground
4 RS Kendali RS
5 RW Ground
6 E Kendali E / Enable
7 D0 Bit 0
8 D1 Bit 1
9 D2 Bit 2
10 D3 Bit 3
11 D4 Bit 4
12 D5 Bit 5
13 D6 Bit 6
14 D7 Bit 7
15 A Anoda (+5VDC)
16 K Katoda ( Ground)
Metode screening adalah mengaktifkan daerah perpotongan suatu kolo dan suatu baris secara bergantian dan cepat sehingga seolah-olah aktif semua. Saat ini telah dikembangkan berbagai jenis LCD, mulai jenis LCD biasa, Passive Matrix LCD (PMLCD), hingga Thin-Film Transistor Active Matrix (TFT-AMLCD). Kemampuan LCD juga telah ditingkatkan daru yang monokrom hingga yang mampu menampilkan ribuan warna.
24
Universitas Sumatera Utara 2.6 Buzzer
Gambar 2.16 Buzzer
Buzzer Arduino adalah salah satu komponen yang biasa dipadukan dalam rangkaian elektronik. Apabila kamu pernah mendengar ada bunyi beep-beep pada perangkat elektronik, maka itu adalah suara buzzer.Penggunaan buzzer biasanya ditemukan pada meteran listrik yang menggunakan pulsa, oven, sepeda motor, jam alarm, bel rumah, suara input keypad, bel sepeda, dan sebagainya.Namun untuk buzzer yang digunakan pada Arduino bukanlah jenis yang sembarangan. Buzzer pada Arduino haruslah memiliki tegangan 5 volt ke bawah Berdasarkan gambar komponen buzzer pada poin sebelumnya, kita dapat mengetahui bahwa spesifikasi komponen buzzer adalah sebagai berikut:
a. Piezoelectric, yaitu berbentuk tabung berwarna hitam yang menjadi sumber keluarnya bunyi.
b. Kaki pin negatif, yaitu kaki buzzer yang pendek untuk dihubungkan ke arus negatif atau GND.
c. Kaki pin positif, yaitu pin kaki buzzer yang panjang dan gunanya untuk dihubungkan ke arus positif atau VCC/5V.
Adapun fungsi buzzer adalah sebagai komponen yang menghasilkan output berupa bunyi beep. Kegunaan buzzer yang paling umum yaitu sebagai alarm, indikator suara, dan timer. Prinsip kerja buzzer adalah sangat sederhana. Ketika suatu aliran listrik mengalir ke rangkaian buzzer, maka terjadi pergerakan mekanis pada buzzer tersebut. Akibatnya terjadi perubahan energi dari energi listrik menjadi energi suara yang dapat didengar oleh manusia. Umumnya jenis buzzer yang beredar di pasaran adalah buzzer piezoelectric yang
bekerja pada tegangan 3 sampai 12 volt DC. Jenis2 buzzer pada rangkaian Arduino berdasarkan bunyinya terbagi atas dua, yaitu:
• Active Buzzer, yaitu buzzer yang sudah memiliki suaranya sendiri saat diberikan tegangan listrik. Buzzer aktif Arduino jenis ini seringkali juga disebut buzzer stand alone atau berdiri sendiri.
• Passive Buzzer, yaitu buzzer yang tak memiliki suara sendiri. Buzzer jenis ini sangat cocok dipadukan dengan Arduino karena kita bisa memprogram tinggi rendah nadanya. Salah satu contohnya adalah speaker.
2.7 Modul Bleutoth HC 05
Module bluetooth HC-05 adalah modul komunikasi nirkabel via bluetooth yang beroperasi pada frekuensi 2.4 GHz dengan pilihan dua mode konektivitas. Mode 1 berperan sebagai slave atau receiver data 10 saja. Mode 2 berperan sebagai master atau dapat bertindak sebagai transceiver. pengaplikasian komponen ini sangat cocok pada project elektronika dengan komunikasi nirkabel atau wireless. Aplikasi yang dimaksud antara lain aplikasi sistem kendali, monitoring, maupun gabungan keduanya. Antarmuka yang dipergunakan untuk mengakses module ini yaitu serial TXD, RXD, VCC, GND.
serta terdapat LED (built in) sebagai indikator koneksi bluetooh terhadap perangkat lainnya seperti sesame module, dengan smartphone android dan sebagainya.
Gambar 2.17 Modul Bleutooth HC05
Dalam jurnal Yulia dan Andrew S. Tanenbaum mengemukakan bahwa ada tiga belas aplikasi spesifik dari bluetooth,yaitu :
a. Generic Access : prosedur untuk link management yang menyediakan jalan untuk membangun dan memelihara secure link antara master dan slave.
26
Universitas Sumatera Utara b. Service Discovery : protocol untuk mengetahui servis yang disediakan.
c. Serial Port : penggantian untuk kabel serial port.
d. Generic Object Exchange : menetapkan hubungan client-server untuk object movement.
e. LAN Access : protocol antara mobile computer dengan fixed LAN.
f. Dial-up Networking : mengijinkan komputer atau notebook untuk dial / call via mobile phone
g. Fax : mengijinkan mobile fax untuk berbicara lewat mobile phone.
h. Cordless telephony : menghubungkan headset dengan local base station. i. Intercom : digital walkie-talkie
j. Headset : mengijinkan hands-free voice communication
k. Object Push : menyediakan jalan untuk pertukaran simple objects. l. File Transfer : menyediakan fasilitas transfer file secara lebih general. m. Synchronization : mengijinkan PDA untuk sinkronisasi dengan komputer lain.
BAB III
PERANCANGAN ALAT
3.1 Metodologi Perancangan 3.1.1 Tahap Persiapan
Pada sub bab ini penulis memaparkan persiapan analisis permasalahan yang diangkat dan dirancang menjadi sebuah alat yang disajikan diawal dengan diagram blok dan flowchart serta dipaparkan juga perancangan sistem yang akan dibangun,baik yang berupa perangkat keras ataupun perangkat lunak, dan cara melakukan pengujian.
3.1.2 Tahap Pembuatan Sistem
Pada tahap Pembuatan sistem penulis memaparkan bagaimana perancangan pembuatan sistem,baik mulai dari peracangan rangkaian,hingga menyelesaikan perancangan alat secara keseluruhan.Sehingga dapat melalukan pengujian nantinya.
3.1.3 Tahap pengukuran, Analisis dan Kesimpulan
Analisis masalah adalah mengidentifikasi sebuah masalah, guna untuk memperoleh informasi agar dapat dipecahkan atau deselesaikan.Data-data yang telah diperoleh dari pengujian sensor kemudian dilakukan analisa dari sensor Max30102 yang dapat menguji suhu tubuh dan detak jantung manusia. Dilakukan analisa pada output-nya juga yaitu dari buzzer sebagai indikator dan tampilan alat menggunakan LCD mupun Androi. Data analisa yang diperoleh adalah data saat alat digunakan pada pengujian yang telah dibuat,dan melakukan perbandingan dengan alat standar.
3.2 Perancangan Sistem 3.2.1 Diagram Blok Sistem
Diagram merupakan pernyataan hubungan yang berurutan dari suatu atau lebih komponen yang memiliki kesatuan kerja tersendiri,dan setiap blok komponen mempengaruhi komponen yang lainnya.Diagram blok merupakan salah satu cara yang paling sederhana untuk menjelaskan cara kerja dari suatu sistem.
