MENDETEKSI DENYUT JANTUNG DENGAN MENGGUNAKAN PULSE SENSOR PADA ARDUINO UNO
BERBASIS ANDROID
SKRIPSI
MANGASA A. S. MANULLANG 131401051
PROGRAM STUDI S-1 ILMU KOMPUTER
FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2017
MENDETEKSI DENYUT JANTUNG DENGAN MENGGUNAKAN PULSE SENSOR PADA ARDUINO UNO
BERBASIS ANDROID SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh ijazah Sarjana Ilmu Komputer
MANGASA A. S. MANULLANG 131401051
PROGRAM STUDI S-1 ILMU KOMPUTER
FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2017
PERSETUJUAN
Judul : MENDETEKSI DENYUT JANTUNG DENGAN
MENGGUNAKAN PULSE SENSOR PADA
ARDUINO UNO BERBASIS ANDROID
Kategori : SKRIPSI
Nama : MANGASA A. S. MANULLANG
Nomor Induk Mahasiswa : 131401051
Program Studi : SARJANA (S-1) ILMU KOMPUTER
Fakultas : ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Diluluskan di Medan, Juli 2017 Komisi Pembimbing:
Dosen Pembimbing II Dosen Pembimbing I
Drs. Dahlan Sitompul, M. Eng. Dr. Poltak Sihombing, M. Kom.
NIP 19670725 200501 1 002 NIP 19620317 199103 1 001
Diketahui/Disetujui oleh
Program Studi S1 Ilmu Komputer Ketua,
Dr. Poltak Sihombing, M.Kom NIP. 19620317 199103 1 001
PERNYATAAN
MENDETEKSI DENYUT JANTUNG DENGAN MENGGUNAKAN PULSE SENSOR PADA ARDUINO UNO
BERBASIS ANDROID
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2017
Mangasa A. S. Manullang 131401051
UCAPAN TERIMA KASIH
Puji, syukur, hormat, serta kemuliaan penulis ucapkan kehadirat Allah Tritunggal yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk mengerjakan dan menyelesaikan skripsi ini. Begitu banyak bantuan yang penulis dapatkan baik itu secara moral dan materi untuk membantu kelancaran penulisan tugas akhir ini. Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Prof. Dr. Runtung Sitepu, S.H., M.Hum. selaku Rektor Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Prof. Dr. Opim Salim Sitompul, M.Sc selaku Dekan Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Dr. Poltak Sihombing, M.Kom. selaku Ketua Program Studi S-1 Ilmu Komputer Universitas Sumatera Utara dan Dosen Pembimbing I yang telah memberikan kritik dan saran dalam penyempurnaan skripsi ini.
4. Bapak Drs. Dahlan Sitompul, M. Eng.. selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan bimbingan, arahan, ilmu dan dukungan kepada penulis.
5. Bapak M. Andri Budiman,S.T.,M.Comp.Sc.M.E.M selaku Dosen Penguji I yang telah memberikan bimbingan kepada penulis.
6. Bapak Handrizal, S.Si, M.Comp.Sc selaku Dosen Penguji II yang telah memberikan bimbingan kepada penulis.
7. Seluruh tenaga pengajar dan pegawai pada Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi USU, terkhususnya di Program Studi S-1 Ilmu Komputer.
8. Orangtua penulis, yaitu Bapak Alm. Haposan M. T. Manullang, Drs, Ir, M.Pd dan Ibu Jenita Nurmala Hutapea untuk setiap doa yang diucapkan, semangat yang diberikan, serta keringat dan air mata yang harus menetes dalam perjuangan memberikan pendidikan yang baik kepada penulis, kakak dan abang penulis yaitu Mordelina Manullang, S.E., dan Marudut Manullang, MMSI, QIA., untuk setiap doa,
semangat, dorongan dan pengertian yang diberikan selama penulis menyelesaikan skripsi ini.
9. Kelompok tumbuh bersama Precious-Dominica, yaitu Dasma Sipayung, Efelin O.
Siburian, S. Kom, Endang Pranata Tambunan, Rosalia Sianipar, Toni A. Sianturi, Jhonri Kudadiri, dan Tahi M. Sinambela yang telah memberikan doa dan dukungan selama penulis menjalani masa perkuliahan.
10. Adik-adik dari Teknologi Informasi 2015, Yusuf Raja Tamba, Lastri Debora Sitorus, Rany Ervina Gultom, dan Tika Anjulina Manik. Rekan-rekan Komunitas Mahasiswa Kristen Ilmu Komputer serta saudari Agustin Sri Intan Sinaga yang telah memberikan semangat kepada penulis dalam penyelesaian skripsi ini.
11. Teman-teman penulis lainnya, teman-teman dari KTI, teman-teman 1 stambuk 2013 S-1 Ilmu Komputer yang telah memberikan dukungan serta saran kepada penulis dalam penyelesaian skripsi ini.
Semoga Tuhan memberi kelimpahan berkat kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan, semangat, dukungan dan perhatian kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi penulis, pendidikan, masyarakat, organisasi atau negara.
Medan, Juli 2017
Penulis
MENDETEKSI DENYUT JANTUNG DENGAN MENGGUNAKAN PULSE SENSOR PADA ARDUINO UNO
BERBASIS ANDROID
ABSTRAK
Bagian tubuh yang paling penting untuk tetap terjaga adalah jantung. Jantung merupakan salah satu organ paling penting yang dimiliki oleh manusia. Denyut jantung dapat menjadi parameter untuk menunjukkan aktifitas seseorang dan juga kondisi kesehatannya. Cara mengetahui kondisi jantung adalah dengan cara mengetahui frekuensi detak jantung. Pulse Sensor adalah salah satu sensor pendeteksi denyut jantung.
Menggunakan modul WiFi ESP8266 menjadikan alat pendeteksi denyut jantung ini dapat digunakan dimana saja dengan menerapkan konsep internet of things. Berbagai aktifitas yang dikerjakan manusia sangat berpengaruh terhadap hasil denyut jantung. Hasil mendeteksi denyut jantung dengan menggunakan Pulse sensor tidak jauh berbeda dengan menggunakan cara manual.
Kata kunci : Denyut Jantung, Arduino, Arduino Uno, Pulse Sensor, Android, ESP8266.
DETECTING HEART BEAT BY USING PULSE SENSOR ON ARDUINO UNO
BASED ANDROID
ABSTRACT
The most important part of the body to stay awake is the heart. The heart is one of the most important organs possessed by humans. Heart rate can be a parameter to indicate a person's activity as well as his or her health condition. How to know the condition of the heart is by knowing the frequency of the heartbeat. Pulse Sensor is one of the heart rate detector sensors. Using ESP8266 WiFi module makes this heart rate detector can be used anywhere by applying the concept of internet of things. Various activities that humans do greatly affect the results of heart rate. Results of detecting heart rate by using Pulse sensor is not much different by using manual way.
Keywords : Heart Beat, Arduino, Arduino Uno, Pulse Sensor, Android, ESP8266.
DAFTAR ISI
PERSETUJUAN ii
PERNYATAAN iii
UCAPAN TERIMA KASIH iv
ABSTRAK vi
ABSTRACT vii
DAFTAR ISI viii
DAFTAR TABEL x
DAFTAR GAMBAR xi
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Rumusan Masalah 2
1.3 Batasan Masalah 2
1.4 Tujuan Penelitian 2
1.5 Manfaat Penelitian 3
1.6 Metodologi Penelitian 3
1.7 Sistematika Penulisan 4
BAB 2 LANDASAN TEORI
2.1 Mikrokontroler 6
2.2 Arduino 7
2.2.1 Arduino Uno 8
2.2.2 Masukkan dan Keluaran Pada Arduino Uno 10
2.3 Transducer 11
2.4 Sensor 12
2.4.1 Pulse Sensor 13
2.5 WiFi ESP8266 14
2.6 Logika Fuzzy 16
2.7 Jantung 17
2.8 Denyut Jantung 18
2.9 Tinjauan Penelitian 19
BAB 3 ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM
3.1 Analisis Sistem 21
3.1.1 Analisis Masalah 21
3.1.2 Analisis Kebutuhan 22
3.1.2.1 Kebutuhan Fungsional 23
3.1.2.2 Kebutuhan Non-Fungsional 23
3.1.3 Pemodelan Sistem 23
3.1.3.1 Use-case Diagram 23
3.1.3.2 Activity Diagram 24
3.2 Blok Diagram Sistem 26
3.3 Flowchart Sistem 27
3.3.1 List Program 28
3.3.1.1 Program Cek Denyut Jantung 28
3.3.1.2 Program Cek Umur 29
3.3.1.3 Program Pengambilan Keputusan Informasi 29
3.4 Perancangan Sistem 30
3.4.1 Perancangan Perangkat Keras 31
3.4.1.1 Konstruksi Utama 31
3.4.1.2 Konstruksi Perangkat Elektronika 32 3.4.2 Perancangan Perangkat Antar Muka Aplikasi Android 33 3.4.2.1 Perancangan registrasi aplikasi 34 3.4.2.2 Perancangan Antar Muka Info 35 3.4.2.3 Perancangan Antar Muka Tentang 36 BAB 4 IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN SISTEM
4.1 Implementasi Sistem 37
4.1.1 Konstruksi Utama 37
4.1.2 Sensor Detak Jantung 38
4.1.3 Konektifitas WiFi 39
4.1.4 Daya Listrik dan Pengisian Ulang Baterai 39 4.2 Implementasi Penggabungan Rangkaian Sirkuit Elektronik 41
4.3 Implementasi Perangkat Lunak 42
4.3.1. Perangkat Lunak Arduino Uno 42
4.3.2. Perangkat Lunak Android 43
4.3.2.1. Tampilan Registrasi 43
4.3.2.2. Tampilan Informasi 45
4.3.2.3. Tampilan Tentang 46
4.4. Pengujian Alat 47
4.4.1. Pengujian Pulse Sensor 47
4.4.2. Perhitungan Detak Jantung Permenit 49 4.4.3. Pengujian dengan alat (C-BPM) dan manual 49 4.4.4. Pengujian alat dengan kondisi normal dan diatas normal 51 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan 53
5.2 Saran 53
DAFTAR PUSTAKA 54
LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Denyut Jantung Manusia 19
Tabel 3.1 Rancangan Board Mikrokontroller Arduino Uno 32
Tabel 4.1 Ketentuan Hasil Denyut Jantung 46
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Output Pulse Sensor 48
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Output Pulse Sensor berbagai kondisi 48 Tabel 4.4 Hasil Pengujian Pulse Sensor dengan kondisi normal 49 Tabel 4.5 Perbandingan hasil perhitungan C-BPM dan Manual (normal) 50 Tabel 4.6 Perbandingan hasil perhitungan C-BPM dan Manual (diatas normal) 51
Tabel 4.7 Hasil pengujian berbagai kondisi 52
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Sistem Mikrokontroler 7
Gambar 2.2 Arduino Uno Tampak Depan 8
Gambar 2.3 Arduino Uno Tampak Belakang 9
Gambar 2.4 Diagram Transducer Elektronika 11
Gambar 2.5 Sensor Cahaya (LDR) 12
Gambar 2.6 Pulse Sensor 13
Gambar 2.7 Gelombang Pulse Sensor 14
Gambar 2.8 ESP8266EX diagram blok 15
Gambar 2.9 ESP8266 16
Gambar 2.10 Anatomi Jantung 18
Gambar 3.1 Ishikawa Diagram Sistem 22
Gambar 3.2 Use-case Diagram Sistem 24
Gambar 3.3 Activity Diagram Sistem 25
Gambar 3.4 Blok Diagram Sistem 26
Gambar 3.5 Flowchart Sistem 27
Gambar 3.6 PCB Matriks 31
Gambar 3.7 Skema Rangkaian 32
Gambar 3.8 Penampung Data thingspeak 33
Gambar 3.9 Perancangan Antar Muka Registrasi 34
Gambar 3.10 Perancangan Antar Muka Info 35
Gambar 3.11 Perancangan Antar Muka Tentang 36
Gambar 4.1 Kerangka Alat 38
Gambar 4.2 Implementasi Pulse Sensor 38
Gambar 4.3 Implementasi Konektifitas Wifi 39
Gambar 4.4 Baterai Alat 40
Gambar 4.5 Implementasi Pengisian Ulang Baterai 40
Gambar 4.6 Implementasi Hidup Otomatis 41
Gambar 4.7 Papan Arduino dengan Kerangka Utama 42
Gambar 4.8 Upload Program Arduino 43
Gambar 4.9 Implementasi Tampilan Registrasi 44
Gambar 4.10 Implementasi Tampilan Informasi 45
Gambar 4.11 Implementasi Tampilan Tentang 47
Gambar 4.12 Grafik Perbandingan Hasil Perhitungan (Kondisi Normal) 50 Gambar 4.13 Grafik Perbandingan Hasil Perhitungan (Kondisi diatas Normal) 51 Gambar 4.14 Grafik Perbandingan Hasil Perhitungan Kondisi Berbeda 52
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Menjaga kesehatan adalah hal yang paling penting didalam kehidupan. Kesehatan memang sangat penting dalam setiap aktifitas manusia, gaya hidup atau asupan makanan yang dikonsumsi setiap hari sangat berperan penting untuk menjaga agar kondisi kesehatan benar-benar baik. Bagi tubuh, sehat adalah faktor utama untuk memperoleh dan menikmati hidup. Oleh karena itu banyak sekali usaha yang dapat dilakukan agar kesehatan tubuh terjaga dan selalu fit didalam keadaan apapun..
Bagian tubuh yang paling penting untuk tetap terjaga adalah jantung.
Jantung merupakan salah satu organ paling penting yang dimiliki oleh manusia.
Yang berfungsi sebagai pemompa darah keseluruh tubuh manusia. Segala yang dikonsumsi dan juga aktifitas yang dikerjakan setiap harinya dapat mempengaruhi kondisi jantung. Semakin bertambahnya usia manusia, akan berpengaruh terhadap fungsi jantung itu sendiri. Jantung bekerja secara terus menerus tanpa henti dan akan mengalami penurunan seiring dengan bertambahnya umur manusia.
Jantung bekerja secara terus menerus yang disebut juga dengan denyut jantung. Denyut jantung dapat menjadi parameter untuk menunjukkan aktifitas seseorang dan juga kondisi kesehatannya. Cara mengetahui kondisi jantung adalah dengan cara mengetahui frekuensi detak jantung. Detak jantung manusia normal berkisar antara 60-100 denyut per menit (beats per minute/bpm).
Diera Teknologi saat ini dimana saja kita dapat memperoleh informasi hanya dalam satu genggaman. Begitu banyaknya peralatan elektronik maupun
perangkat kecil yang dapat dipantau dari jarak jauh didalam satu genggaman.
Perlunya alat pemantau kesehatan denyut jantung yang dapat dipantau dari jarak jauh oleh orang-orang tertentu seperti dokter spesialis, dll. Agar dapat ditangani langsung oleh ahlinya sehingga meminimalkan resiko yang semakin buruk kepada pemakai alat pemantau denyut jantung tersebut.
1.2 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah yang akan dibahas pada penelitian ini adalah bagaimana perancangan alat ukur detak jantung jarak jauh dengan Arduino Uno menggunakan Android.
1.3 Batasan Masalah
1. Sistem yang akan dibangun hanya meliputi Arduino Uno, Pulse Sensor, Wifi ESP8266, dan Baterai 3,7v.
2. Bahasa pemrograman yang digunakan adalah bahasa C dan Basic.
3. Pengumpulan data menggunakan fitur dari thingspeak.com.
4. Sistem dapat berjalan jika menggunakan Smartphone, dengan versi sistem operasi Android 4.2 keatas.
5. ESP8266 hanya sebagai pengirim data dari Arduino Uno ke Internet.
6. Kategori denyut jantung yang digunakan adalah kategori anak-anak dan remaja/dewasa.
7. Menggunakan Logika Fuzzy.
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk membuat alat ukur detak jantung yang mampu memantau detak jantung dari jarak jauh menggunakan Arduino Uno, dengan bantuan logika fuzzy.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah:
1. Untuk menghasilkan perangkat keras berupa alat ukur detak jantung yang terhubung ke Internet dan dapat dipantau menggunakan aplikasi Android dengan menggunakan logika fuzzy.
2. Sebagai bahan referensi pada penelitian lainnya dalam bidang robotika dan logika fuzzy.
1.6 Metodologi Penelitian 1. Studi Literatur
Pada tahap ini dilakukan pengumpulan referensi yang diperlukan dalam penelitian. Hal ini dilakukan untuk memperoleh informasi dan data yang diperlukan untuk penulisan skripsi ini. Referensi yang digunakan dapat berupa buku, jurnal, artikel, maupun situs internet yang berkaitan dengan penelitian ini.
2. Analisis dan Perancangan Sistem
Pada tahap ini dilakukan pengumpulan dan analisis data yang berhubungan dengan penelitian ini seperti datasheet dan cara kerja komponen yang digunakan serta data denyut jantung normal manusia.
3. Implementasi Sistem
Pada tahap ini pembuatan sistem telah selesai dilaksanakan dan menambahkan algoritma ke dalam Arduino.
4. Pengujian Sistem
Pada tahap ini akan dilakukan pengujian terhadap sistem yang telah dikembangkan.
5. Dokumentasi Sistem dan Laporan
Melakukan pembuatan dokumentasi sistem mulai dari tahap awal hingga pengujian sistem, untuk selanjutnya dibuat dalam bentuk laporan penelitian (skripsi).
1.7 Sistematika Penulisan
Agar pembahasan menjadi lebih sistematis, skripsi ini dibuat dalam lima bab, meliputi:
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini berisi latar belakang penelitian judul skripsi “Mendeteksi Denyut Jantung dengan menggunakan Pulse Sensor pada Arduino Uno berbasis Android”, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, metodologi penelitian, tinjauan pustaka, dan sistematika penulisan skripsi.
BAB II LANDASAN TEORI
Bab ini berisi penjelasan singkat mengenai mikrokontroler, Arduino Uno, Pulse Sensor, wifi ESP8266, thingspeak, jantung, dan algoritma fuzzy.
BAB III ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM
Bab ini berisi uraian dari analisis sistem, analisis kebutuhan, analisis proses, Ishikawa Diagram, Unified Modeling Language (UML) Diagram, flowchart, dan perancangan alat ukur detak jantung.
BAB IV IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN SISTEM
Bab ini merupakan implementasi secara nyata dari sistem yang telah dirancang sebelumnya, dalam bentuk hardware, dalam bentuk elektronika, dan dalam bentuk software. Bab ini juga meliputi tahap pengujian yang bertujuan memperbaiki kelemahan dari sistem.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Bab terakhir akan memuat kesimpulan isi dari keseluruhan uraian dari bab-bab sebelumnya dan saran-saran dari hasil yang diperoleh yang diharapkan dapat bermanfaat dalam pengembangan selanjutnya.
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1. Mikrokontroler
Komputer digital kecil yang terutama terdiri atas sebuah unit pengolah pusat (unit pengolah utama/CPU) dengan kemampuan penyimpanan yang terbatas dan beberapa konektor interface. Sekarang ini mikrokontroler banyak digunakan pada alat atau perangkat di mana operasi-operasi matematika dan/atau logika harus dilaksanakan secara berturutan dan/atau dikendalikan oleh sebuah sinyal masukan atau lebih, misalnya pada mesin cuci atau mesin perkakas yang dapat bekerja secara otomatik.
(Amos, 1996).
Mikrokontroler pada suatu rangkaian elektronik yang berfungsi sebagai pengendali yang mengatur jalannya proses kerja dari rangkaian elektronik. Di dalam sebuah IC mikrokontroler terdapat CPU, memory, timer, saluran komunikasi serial dan paralel, port input/output, ADC, dll. Mikrokontroler digunakan dalam sistem elektronik seperti:
Sistem manajemen mesin mobil, keyboard komputer, instrumen pengukur elektronik ( seperti multimeter digital, dan osiloskop), televisi, radio, telepon digital, mobile phone, microwave oven, IP phone, printer, scanner, kulkas, pendingin ruangan, CD/DVD player, kamera, mesin cuci, robot, sistem otomasi, sistem akuisisi data, sistem keamanan, peralatan medis (MRI, CT SCAN, ECG, EEG, USG), sistem EDC (Electronic Data Capture), mesin ATM, modem, router, dll. (Andrianto, et al. 2016).
Gambar 2.1 Sistem Mikrokontroler (Sumber: Amos, 1996)
2.2. Arduino
Arduino merupakan platform prototipe elektronik yang bersifat open-source, dimana perangkat keras dan perangkat lunaknya fleksibel dan bebas untuk dimodifikasi.
Arduino ditujukan bagi para seniman, desainer, dan siapapun yang tertarik dalam menciptakan objek atau sistem yang interaktif (Andrianto et al. 2016).
Arduino pada awalnya dikembangkan di Ivrea, Italia. Nama Arduino memiliki arti teman yang kuat. Platform Arduino terdiri dari Arduino board, Arduino shield, bahasa pemrograman Arduino, dan Arduino IDE (Integrated Development Environment). Arduino board biasanya memiliki sebuah chip dasar mikrokontroler Atmel AVR ATmega8 berikut turunannya. Arduino shield adalah sebuah papan yang dapat dipasang diatas Arduino board untuk menambah kemampuan dari Arduino board (Andrianto, et al. 2016).
Bahasa pemrograman Arduino adalah bahasa pemrograman yang umum digunakan untuk membuat perangkat lunak yang ditanamkan pada Arduino board.
Bahasa pemrograman Arduino mirip dengan bahasa pemrograman C++. (Andrianto, et al. 2016).
Arduino IDE adalah perangkat lunak yang digunakan untuk menulis dan meng- compile program untuk Arduino. Arduino IDE juga digunakan untuk meng-upload program yang sudah di-compile memori program Arduino board (Andrianto, et al.
2016).
Semua papan Arduino benar-benar open-source. Memberdayakan pengguna untuk membangun secara independen dan akhirnya menyesuaikannya dengan kebutuhan khusus mereka. Perangkat lunak Arduino juga open-source, dan terus berkembang melalui kontribusi dari pengguna diseluruh dunia. (Andrianto, et al. 2016).
2.2.1. Arduino Uno
Arduino UNO merupakan salah satu jenis dari kartu dari Arduino, dimana papan tersebut terdapat sebuah mikrokontroller dan sejumlah input/output (I/O) yang memudahkan pemakai untuk menciptakan berbagai proyek elektronika yang dikhususkan untuk menangani tujuan tertentu. (Andrianto, et al. 2016).
Arduino UNO memiliki 14 digital pin Input/Output (dimana 6 dapat digunakan sebagai output PWM), 6 Input analog, kristal kuarsa berfrekuensi 16 MHz, koneksi USB, penghubung arus listrik eksternal, header ICSP dan tombol reset. (Andrianto, et al. 2016).
Gambar 2.2 Arduino Uno Tampak Depan (Sumber: http://arduino.org)
Gambar 2.3 Arduino Uno Tampak Belakang (Sumber: http://arduino.org)
Spesifikasi dari Arduino UNO adalah sebagai berikut :
• Mikrokontroller : ATmega328P
• Tegangan Operasi : 5 V
• Tegangan Input : 7-12 V
• Pin digital I/O : 14 (6 diantaranya PWM output )
• Pin Analog Input : 6
• Arus DC per pin I/O : 20 mA
• Flash Memory : 32 KB (ATmega328P)
• SRAM : 2 KB
• EEPROM : 1 KB
• Kecepatan Perwaktuan : 16 MHz
• Panjang : 68.6 mm
• Lebar : 53.4 mm
• Berat : 25 g
2.2.2. Masukan dan Keluaran Pada Arduino Uno
Setiap 14 pin digital pada Arduino UNO dapat digunakan sebagai masukan (input) dan keluaran (output), menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead(). Fungsi-fungsi tersebut beroperasi di tegangan 5 Volt. Setiap pin dapat memberikan atau menerima suatu arus maksimum 40 mA dan mempunyai sebuah resistor pull-up (terputus secara default) 20 – 50 kOhm. Selain itu, beberapa pin mempunyai fungsi-fungsi khusus yaitu :
• Komunikasi serial : pin 0 Receiver (RX) sebagai penerima dan pin 1 Transmitter (TX) Sebagai pengirim pada Serial TTL.
• Interupsi Eksternal : pin 2 dan pin 3, pin ini dapat dikonfigurasikan untuk memicu sebuah interupsi pada nilai rendah, sisi naik atau turun, atau pada saat terjadi perubahan nilai.
• Pulse Width modulation (PWM) : pin 3,5,6,9,10 dan 11, menyediakan keluaran PWM 8-bit dengan menggunakan fungsi analogWrite().
• Komunikasi Serial Peripheral Interface (SPI) : pin 10 Slave Select (SS), 11 Master Output Slave Input (MOSI), 12 Master Input Slave Output (MISO) dan 13 Serial Clock (SCK), pin ini mendukung komunikasi SPI dengan menggunakan SPI library.
• LED : ada sebuah LED yang terpasang, terhubung ke pin digital 13. Ketika pin bernilai HIGH, maka LED menyala dan ketika pin bernilai LOW LED mati.
Arduino UNO mempunya 6 input analog, diberi label A0 sampai A5, masing- masing memberikan resolusi 10 bit. Secara default, 6 input analog tersebut diukur dari ground sampai tegangan 5 Volt, dengan itu mungkin untuk mengganti batas atas dari rangenya dengan menggunakan pin AREF dan fungsi analogReference(). Ada beberapa pin yang mempunya fungsi khusus yaitu:
• TWI : pin A4 atau SDA dan pin A5 atau SCL, mendukung komunikasi TWI dengan menggunakan Wire Library.
• AREF : Referensi tegangan untuk input analog, digunakan dengan analogReference().
• Reset : mereset mikrokontroller.
2.3. Transducer
Transducer adalah alat yang tanggap terhadap sinyal masukkan dalam salah satu bentuk energi dan menghasilkan sinyal keluaran yang bertalian dengan sinyal masukkan tetapi dalam bentuk energi yang berbeda. Bentuk-bentuk energi biasanya adalah akustik, mekanik dan elektrik. Sebagai contoh mikrofon adalah Transducer yang mengubah sinyal akustik menjadi sinyal elektrik. Contoh ini menarik karena dalam mikrofon sesungguhnya berlangsung 2 proses pengubah bentuk energi. Energi akustik dari sinyal masukan (berupa osilasi udara) mula-mula diubah menjadi energi mekanik (getaran diafragma), baru kemudian diubah menjadi energi elektrik (berupa perubahan- perubahan tegangan antara terminal-terminal keluaran). (Amos, 1996).
Gambar 2.4 Diagram Transducer Elektronika (Sumber: http://elektronika-dasar.web.id)
2.4. Sensor
Sensor adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah besaran mekanis, magnetis, panas, sinar, dan kimia menjadi besaran listrik berupa tegangan, resistansi dan arus listrik. Sensor sering digunakan untuk pendeteksian pada saat melakukan pengukuran atau pengendalian. Ada banyak sensor yang menghasilkan sinyal keluaran yang berubah secara kontinyu sebagai tanggapan terhadap masukan yang berubah secara kontinyu.
Sensitivitas akan menunjukan seberapa jauh kepekaan sensor terhadap kuantitas yang diukur. Sensitivitas sering juga dinyatakan dengan bilangan yang menunjukan
“perubahan keluaran dibandingkan unit perubahan masukan”. Tanggapan waktu pada sensor menunjukan seberapa cepat tanggapannya terhadap perubahan masukan. Ada bermacam cara untuk menyatakan tanggapan frekuensi sebuah sensor. Misalnya “satu milivolt pada 500 hertz”. Tanggapan frekuensi dapat pula dinyatakan dengan “decibel (db)”, yaitu untuk membandingkan daya keluaran pada frekuensi tertentu dengan daya keluaran pada frekuensi referensi. Salah satu sensor yang paling digunakan saat ini adalah sensor cahaya, seperti gambar 2.5.
Gambar 2.5 Sensor Cahaya (LDR) (Sumber: http://komponenelektronika.com)
2.4.1. Pulse Sensor
Data dari denyut jantung benar-benar sangat berguna bagi siapa saja yang ingin merancang latihan olahraga rutin, kegiatan-kegiatan, atau mengukur tingkat kecemasan seseorang. Faktanya dilapangan sulit untuk diukur secara manual.
Pulse sensor adalah sensor denyut jantung yang dirancang untuk Arduino yang dapat mendeteksi setiap denyut jantung dari kulit. Hadirnya Pulse Sensor dapat menjadikan kegiatan yang dilakukan sehari-hari terpantau dengan baik sesuai dengan yang diharapkan.
Didalam penggunaannya, Pulse Sensor hanya menggunakan kuat arus 4mA dengan tegangan yang dipakai 5 V, menjadikan alat ini dapat dibawa kemana saja.
Didalam komunikasinya dengan mikrokontroler, Pulse Sensor menggunakan sinyal Analog dengan rentang nilai masukkannya 0-1023. Berdiameter 0.625” dan memiliki ketebalan 0.125”.
Gambar 2.6 Pulse Sensor (Sumber: http://pulsesensor.com)
Pulse Sensor pada dasarnya menggunakan prisnip photoplethysmograph, yang merupakan alat medis terkenal yang digunakan untuk pemantau detak jantung non-invasif. Sinyal pulsa jantung yang keluar dari fotoplethysmograph adalah fluktuasi voltase analog, dan memiliki bentuk gelombang yang dapat diprediksi seperti pada gambar berikut. Penggambaran gelombang pulsa disebut
photoplethysmogram atau PPG. Pulse Sensor merespon perubahan relatif dalam intensitas cahaya. Jika jumlah intensitas cahaya ringan dan konstan, maka nilai sinyal akan tetap berada di (atau mendekati) 512 (titik tengah rentang ADC).
Lebih banyak cahaya maka sinyal naik. Cahaya LED hijau yang dipantulkan kembali ke sensor berubah pada setiap pulsa.
Gambar 2.7 Gelombang Pulse Sensor (Sumber: http://pulsesensor.com)
Ketika jantung memompa darah ke seluruh tubuh, setiap denyut nadi ada gelombang denyut (seperti gelombang kejut) yang bergerak sepanjang arteri ke jaringan kapiler dimana Pulse Sensor terpasang. Darah sebenarnya beredar ditubuh jauh lebih lambat dari pada denyut nadi yang bergerak.
2.5 WiFi ESP8266
Espressif Systems Smart Connectivity Platform (ESCP) adalah seperangkat alat yang bekerja dengan kemampuan tinggi, integrase tinggi jaringan Nirkabel SOCs, dirancang untuk mobile yang dibatasi oleh jarak dan daya. Menyediakan kemampuan WiFi didalam sistem mikrokontroler, dengan biaya rendah, dan dengan jarang yg minim.
Gambar 2.8 ESP8266EX diagram blok (Sumber: http://researchgate.net)
ESP8266EX menawarkan solusi jaringan WiFi yang lengkap dan mandiri, bias digunakan untuk host aplikasi. Sebagai alternatif, berfungsi sebagai adaptor WiFi, akses internet nirkabel ditambahkan ke mikrokontroler. Dirancang dengan konektivitas sederhana. ESP8266EX adalah salah satu chip WiFi terintegrasi di industri ini. Adapun fiturnya adalah sebagai berikut:
• Mendukung konektivitas perangkat 802.11 b/g/n
• MCU berdaya rendah terintegrasi 32bit
• Terintegrasi 10bit ADC
• Terintegrasi paket protokol TCP/IP
• Terintegrasi TR, balun, LNA, pencocokan jaringan.
• Terintegrasi unit PLL, regulator, pengatur daya.
• Mendukung antenna diversity.
• WiFi 2,4Ghz, mendukung WPA/WPA2
• Mendukung mode operasi STA/AP/STA+AP
• Mendukung Smart Link Function untuk perangkat Android dan iOS
• SDIO 2.0, (H) SPI, UART, I2C, I2S, IR Remote Control, PWM, GPIO
• sTBC, 1x1 MIMO, 2x1 MIMO
• A-MPDU & A-MSDU agregasi & interval guard 0,4 detik
• Turunkan arus bocor <5uA
• Kirimkan paket di <2ms
• Konsumsi daya siaga <1.0mW (DTIM3)
• Daya keluaran +20dBm dalam mode 802.11b
• Kisaran suhu operasi -40C ~ 125C
• FCC, CE, TELEC, Aliansi WiFi, dan SRRC bersertifikat
Gambar 2.9 ESP8266 (Sumber: http://espruino.com)
2.6 Logika Fuzzy
Logika fuzzy pertama sekali dikembangkan oleh Prof. Lotfi A. Zadeh, seorang peneliti dari Universitas California pada tahun 1960an. Logika fuzzy dikembangkan dari himpunan fuzzy.
Fuzzy dapat diartikan sebagai kabur atau samar-samar. Suatu nilai dapat bernilai besar atau salah secara bersamaan. Dalam fuzzy dikenal derajat keanggotaan yang memiliki rentang nilai 0 hingga 1. Logika fuzzy merupakan sebuah logika yang memiliki nilai kekaburan atau kesamaran antara benar atau salah. Berapa besar atau salah tergantung pada bobot keanggotaan yang dimilikinya. Berbeda dengan logika digital yang hanya memiliki dua nilai 1 dan 0. Logika fuzzy digunakan untuk menterjemahkan suatu besaran yang diekspresikan menggunakan bahasa linguistic,
misalkan besaran kecepatan laju kendaraan yang diekspresikan dengan pelan, agak cepat, cepat, dan sangat cepat.
Logika fuzzy adalah suatu cara yang tepat untuk memetakan suatu ruang input kedalam suatu ruang output. Oleh sebab itu sesuatu dapat dikatakan sebagian benar dan sebagian salah pada waktu yang sama.
2.7 Jantung
Jantung adalah organ berongga yang memiliki empat ruang, terletak antara kedua paru- paru di bagian tengah rongga toraks. Dua pertiga jantung terletak di sebelah kiri garis midsternal (bagian dalam) dan dilindungi mediastinum. Jantung berukuran sebesar kepalan tangan pemiliknya, bentuknya seperti kerucut tumpul, ujung atas melebar mengarah ke bahu kanan, sedangkan ujung bawah mengarah ke panggul kiri.
(Syaifuddin, 2009).
Jantung terdiri dari otot. Otot jantung merupakan jaringan istimewa karena kalau dilihat dari bentuk dan susunannya sama dengan otot serat lintang, tetapi cara kerjanya menyerupai otot polos yaitu di sesuaikan kemauan kita (dipengaruhi oleh susunan saraf otonom). (Syaifuddin, 2006).
Otot jantung secara potensial dapat berkontraksi tanpa adanya rangsangan dari luar. Jantung dapat membentuk rangsangan (impuls) sendiri. Pada keadaan fisiologis sel-sel miokardium memiliki daya kontraktilitas yang tinggi. (Syaifuddin, 2006).
Otot jantung mempunyai ciri-ciri yang khas. Kemampuan berkontraksi otot jantung sewaktu sistole maupun diastole tidak bergantung pada rangsangan konduktivitas (daya hantar) konstriksi melalui setiap serabut otot jantung secara halus sekali dan sangat jelas dalam berkas his. Ritme dan kekuatan gelombang yang dimiliki otot jantung secara otomatis dengan tidak bergantung pada rangsangan saraf.
(Syaifuddin, 2006).
Gambar 2.10 Anatomi Jantung (Sumber: http://metodesehat.com)
2.8 Denyut Jantung
Denyut nadi merupakan suatu gelombang yang teraba pada arteri bila darah dipompakan keluar jantung. Denyut ini dapat diraba pada arteri radialis dan arteri dorsalis pedis yang merupakan gelombang tekanan yang dialihkan dari aorta arteri yang merambat lebih cepat. Kecepatan denyut jantung dalam keadaan sehat dipengaruhi oleh pekerjaan, makanan, emosi, cara hidup dan umur. (Syaifuddin, 2006).
Dalam keadaan istirahat jantung berdetak 70 kali/menit. Pada waktu banyak pergerakan, kecepatan jantung bisa dicapai 150 kali/menit dengan daya pompa 20-25 liter/menit. (Syaifuddin, 2006).
Setiap menit jumlah volume darah yang tepat sama sekali dialirkan dari vena ke jantung. Apabila pengembalian dari vena tidak seimbang dan ventrikel gagal mengimbanginya dengan daya pompa jantung maka vena-vena dekat jantung jadi membengkak berisi darah sehingga tekanan dalam vena naik dalam jangka waktu lama, bisa menjadi edema. (Syaifuddin, 2006).
Menurut buku Pengkajian Kesehatan oleh Patricia A. Potter RN, MSN, frekuensi denyut jantung manusia didasarkan pada usia dan dalam keadaan tidak banyak pergerakan, seperti pada tabel 2.1.
Tabel 2.1 Denyut Jantung Manusia
Kategori Umur Frekuensi
Bayi Baru lahir 100 – 180 denyut/menit
Bayi 1 minggu – 3 bulan 100 – 220 denyut/menit Bayi 3 bulan – 2 tahun 80 – 150 denyut/menit
Anak 2 – 10 tahun 70 - 110 denyut/menit
Remaja 10 – 20 tahun 60 – 90 denyut/menit
Dewasa 21 dan lebih 69 – 100 denyut/menit
Pengkajian terhadap denyut memberi data tentang integritas sistem kardiovaskular. Denyut jantung manusia pada saat melakukan pekerjaan berat, bernilai diatas rata-rata denyut normal (saat tidak melakukan pekerjaan berat). Sehingga dibutuhkan waktu sekitar 5-10 menit agar denyut jantung beralih ke kategori normal.
Denyut abnormal yang lambat, cepat atau tidak teratur dapat menandakan masalah dalam pengaturan sirkulasi darah, keseimbangan cairan, atau metabolisme. Disritmia jantung, atau irama abnormal, dapat mengancam kemampuan jantung untuk berfungsi dengan baik. Kekuatan denyutan menunjukkan volume darah yang dipompa dalam setiap kontraksi jantung.
Takikardi adalah istilah yang merujuk pada laju detak jantung di atas normal.
Detak jantung yang normal ialah 60-100 kali per menit. Bradikardi adalah istilah yang merujuk pada laju detak jantung di bawah normal. (Potter, 1996).
2.9. Tinjauan Penelitian
Berikut ini penelitian tentang robotika dan pulse sensor yang terkait dengan penelitian ini :
1. Eddy, R. (2016) dalam skripsi yang berjudul Perancangan Pengukur Detak Jantung Dan Suhu Tubuh Berbasis Arduino Serta Smartphone Android.
Implementasi dari penelitian ini menggunakan sensor suhu DS18B20 dan Pulse Sensor sebagai inputan alat yang diperlukan. Hasil dari penelitian ini adalah dapat menampilkan data detak jantung dan suhu tubuh pada smartphone Android.
2. Wahyu M, Haryanto (2014)
Membuat penelitian yang berjudul Rancang Bangun Alat Ukur Detak Jantung Dan Suhu Tubuh Manusia Berbasis Mikrokontroler ATMega16. Implementasi dari penelitian ini menggunakan sensor suhu LM35 dan stetoskop dengan menggunakan penguat LM311 sebagai inputan alat yang diperlukan. Hasil dari penelitian ini adalah hasil pengujian alat tidak jauh berbeda dengan cara pengukuran manual. Dan alat yang dibuat sangat sensitif terhadap pergerakan.
3. Miyuki H., Achmad R., Sugondo H. (2012)
Membuat penelitian yang berjudul Rancang Bangun Alat Ukur Detak Jantung Berbasis J2ME Menggunakan Mobile Phone. Implementasi dari penelitian ini menggunakan sensor LDR dan LED sebagai inputan alat yang diperlukan.
Hasil dari penelitian ini adalah Tingkat akurasi alat 95% dan pengaruh cahaya terhadap pengukuran detak jantung sangat berpengaruh.
BAB III
ANALISIS DAN PERANCANGAN
3.1. Analisis Sistem
Analisis sistem adalah suatu bentuk penguraian suatu sistem informasi yang lengkap ke dalam bagian-bagian komponennya dengan tujuan mengindentifikasi dan mengevaluasi permasalahan, hambatan, serta kebutuhan agar dapat dilakukan usulan perbaikan untuk meningkatkan kualitas sistem yang sudah ada. Analisis sistem adalah pembelajaran sebuah sistem dan komponen sebagai prasyarat desain sistem, spesifikasi sebuah sistem yang baru dan diperbaiki.
Analisis sistem memiliki tiga fase untuk mendeskripsikan pengembangan sistem yaitu analisis masalah, analisis kebutuhan, dan analisis proses. Analisis masalah bertujuan untuk memahami kelayakan masalah. Tujuan dari analisis kebutuhan adalah menjelaskan fungsi – fungsi yang ditawarkan dan mampu dikerjakan oleh sistem, baik kebutuhan fungsional maupun nonfungsional.
3.1.1. Analisis Masalah
Untuk mengindentifikasi sebuah masalah digunakan diagram Ishikawa. Diagram Ishikawa digunakan untuk mengidentifikasi, mengeksplorasi, dan menggambarkan masalah serta sebab akibat dari masalah tesebut. Sering disebut juga diagram tulang ikan (fishbone diagram).
Untuk mengidentifikasi masalah tersebut, penulis menggunakan Ishikawa diagram (fishbone/cause-effect diagram). Ishikawa diagram diperkenalkan oleh Kaoru Ishikawa pada tahun 1968. Diagram ini umumnya digunakan untuk mengidentifikasi faktor-faktor yang signifikan memberi efek pada sebuah even.
Masalah utama adalah tidak bisanya manusia mendapatkan informasi kesehatan dan juga rekam denyut jantung dari jarak jauh. Pada umumnya kita dapat mengetahui
frekuensi denyut jantung dengan meraba pergelangan tangan yang kemudian diraba dan dihitung sendiri, atau jika didalam sebuah rumah sakit, untuk mengetahuinya harus mendatangi rumah sakit tersebut. Begitu juga dengan sistem pengawas yang dilakukan oleh pihak rumah sakit, pihak rumah sakit baik itu dokter maupun suster mereka harus memantau tiap-tiap ruangan pasien untuk mengetahui apakah masih hidup/mati/sedang gawat. Perlunya sebuah alat agar pihak rumah sakit atau pengguna lainnya dapat informasi secara cepat. Diagram Ishikawa pada sistem ini dapat dilihat pada Gambar 3.1.
Gambar 3.1. Ishikawa Diagram Sistem
Dari gambar diatas dapat dilihat bagaimana sistem akan memproses suatu aktifitas sistem.
3.1.2. Analisis Kebutuhan
Analisis kebutuhan terbagi atas dua bagian, yaitu kebutuhan fungsional dan kebutuhan nonfungsional sistem. Pada tahap analisis ini dibutuhkan dalam mendukung kinerja
sistem, apakah sistem dapat dibuat sesuai kebutuhan atau belum sesuai, karena kebutuhan sistem akan mendukung tercapainya tujuan.
3.1.2.1. Kebutuhan Fungsional
Kebutuhan fungsional merupakan jenis kebutuhan yang berisi proses apa saja yang dapat dilakukan sistem. Kebutuhan fungsional juga berisi informasi yang harus ada dan dihasilkan oleh sistem. Berikut ini adalah kebutuhan fungsional sistem, yaitu:
1. Sistem dapat menerima data dari sensor detak jantung dengan hasil dari algoritma fuzzy(Pulse Sensor).
2. Sistem dapat memberikan informasi denyut jantung.
3. Sistem dapat memberikan langkah dan apa yang harus dikerjakan dari hasil denyut jantung.
3.1.2.2. Kebutuhan Nonfungsional
Untuk mendukung kinerja sistem, sistem juga dapat berfungsi sebagai berikut:
1. Sistem dapat dioperasikan dengan mudah.
2. Sistem dapat menerima inputan identitas pribadi.
3. Sistem dapat digunakan dimana saja, dengan menggunakan baterai.
3.1.3. Pemodelan Sistem
Pada penelitian ini digunakan UML (unified Modelling Languange) sebagai bahasa pemodelan untuk merancang dan mendesain sistem. Pemodelan kebutuhan sistem UML yang digunakan mencakup use case diagram, activity diagram.
3.1.3.1. Use-case Diagram
Use-case diagram adalah diagram yang mendeskripsikan interaksi antara user dengan sistem. Use-case diagram menunjukkan tiga aspek dari sistem, yaitu: actor,
use-case, dan system/sub system boundary.. Use-case diagram dari sistem yang akan dibangun dapat dilihat pada Gambar 3.2.
Gambar 3.2 Use-case Diagram Sistem
Pengguna akan memasukkan informasi identitas diri ke aplikasi dan kemudian data diri berupa umur akan berguna untuk memproses informasi kesehatannya.
3.1.3.2 Activity Diagram
Activity diagram adalah diagram yang dapat digunakan untuk menggambarkan secara grafis aliran proses, langkah – langkah sebuah use-case, dan logika behaviour (metode) objek. Dalam diagram ini maka akan dijelaskan proses kerja dari sistem terhadap apa yang dilakukan oleh pengguna.
Proses kerja sistem pendeteksi denyut jantung dengan menggunakan papan kontroller arduino diawali dengan menghidupkan alat deteksi denyut jantung dengan cara memakainya langsung ke tangan, secara otomatis alat akan hidup dengan sendirinya. Kemudian alat akan bekerja untuk menghitung denyut jantung permenit dengan menggunakan algoritma fuzzy dan akan dikirimkan ke server data internet thingspeak.com dengan bantuan konektifitas WiFi. Kemudian pengguna akan menggunakan sebuah aplikasi android yang sudah terhubung ke internet untuk memasukkan data diri dan akan melihat rekaman denyut jantung pengguna serta
memberikan informasi/langkah jika terdapat masalah dengan denyut jantung pengguna.
Activity Diagram dari sistem yang akan dibuat dapat dilihat pada Gambar 3.3.
Gambar 3.3. Activity Diagram Sistem
3.2. Blok Diagram Sistem Berikut adalah blok diagram sistem.
Gambar 3.4 Blok Diagram Sistem
Berikut penjelasan dari blok diagram sistem:
1. Hidupkan alat dengan cara memasangnya ke tangan pengguna.
2. Pengguna menghidupkan router WiFi yang akan dipakai oleh alat.
3. Pengguna meng-install aplikasi alat diperangkat Android. Pengguna akan mengisi informasi diri di aplikasi Android. Secara otomatis pengguna akan melihat denyut jantung dan informasi kesehatan pengguna.
4. Jika alat tidak dimatikan maka sistem akan terus bekerja walaupun aplikasi Android dimatikan.
5. Alat akan mati jika pengguna melepaskan perangkat dari tangannya.
Arduino Uno Pulse Sensor
Aplikasi Android
Baterai /Power
WiFi ESP8266 Internet
(thingspeak.com)
3.3. Flowchart Sistem Berikut adalah flowchart sistem.
Gambar 3.5 Flowchart Sistem Input nama, umur
Data diri diproses di Aplikasi Android
Input BPM (Beats Per Minute)
Data yang diterima diolah
Hasil Informasi Mulai
Selesai
3.3.1. List Program
3.3.1.1. Program Cek Denyut Jantung
if (N > 250){
if ( (Sinyal > ambang) && (Pulse == false) && (N >
(IBI/5)*3) ){
Pulse = true;
digitalWrite(LedPin,HIGH);
IBI = awalHitung - waktuAkhir;
waktuAkhir = awalHitung;
if(denyutKedua){
denyutKedua = false;
for(int i=0; i<=9; i++){
tampung[i] = IBI;
} }
if(denyutPertama){
denyutPertama = false;
denyutKedua = true;
sei();
return;
}
word runningTotal = 0;
for(int i=0; i<=8; i++){
tampung[i] = tampung[i+1];
runningTotal += tampung[i];
}
tampung[9] = IBI;
runningTotal += tampung[9];
runningTotal /= 10;
BPM = 60000/runningTotal;
QS = true;
} }
if (Sinyal < ambang && Pulse == true){
digitalWrite(LedPin,LOW);
Pulse = false;
amp = P - T;
ambang = amp/2 + T;
P = ambang;
T = ambang;
}
if (N > 2500){
ambang = 512;
P = 512;
T = 512;
waktuAkhir = awalHitung;
denyutPertama = true;
denyutKedua = true;
}
3.3.1.2. Program Cek Umur
Dim Temp As Int Temp = Umur
If Temp >= 2 And Temp <= 10 Then lbl_kategori.Text = "Anak-anak"
Else
lbl_kategori.Text = "Remaja / Dewasa"
End If
3.3.1.3. Program Pengambilan Keputusan Informasi
If lbl_kategori.Text = "Anak-anak" Then If Rat < 70 Then
lbl_kesimpulan.Text = "Denyut jantung Kamu Dibawah Normal, Kamu disarankan untuk istirahat yang cukup. Jangan melakukan banyak aktifitas!"
else If Rat > 110 Then
lbl_kesimpulan.Text = "Denyut jantung kamu Diatas Normal, Kamu perlu istirahat yang cukup agar denyut jantungmu kembali normal."
Else
lbl_kesimpulan.Text = "Denyut jantung kamu Normal. Silahkan beraktifitas!"
End If
else if lbl_kategori.Text = "Remaja / Dewasa" Then If Rat < 60 Then
lbl_kesimpulan.Text = "Denyut jantung Kamu Dibawah Normal, Kamu disarankan untuk istirahat yang cukup. Jangan melakukan banyak aktifitas!"
else If Rat > 90 Then
lbl_kesimpulan.Text = "Denyut jantung kamu Diatas Normal, Kamu perlu istirahat yang cukup agar denyut jantungmu kembali normal."
Else
lbl_kesimpulan.Text = "Denyut jantung kamu Normal. Silahkan beraktifitas!"
End If
3.4. Perancangan Sistem
Perancangan terdiri dari 2 bagian utama yaitu perancangan sistem perangkat keras, dan perancangan sistem perangkat lunak. Perangkat keras yang dimaksud adalah komponen fisik yang digunakan untuk membentuk rangkaian elektronika sistem.
Perangkat keras dan elektronika yang digunakan untuk membuat sistem terdiri dari beberapa bagian utama yaitu sirkuit utama (main board), sensor dan konektifitas.
Setiap komponen ini membutuhkan antar muka yang merupakan jalur komunikasi antar komponen. Perancangan antarmuka harus dilakukan sebaik mungkin dan diperhatikan apa yang menjadi kekurangan dan kelebihannya. Kemudian perancangan perangkat keras agar dapat digunakan dimana saja dengan cara ditempel ditangan.
Dalam perancangan perangkat lunak terdiri dari beberapa program yang berfungsi untuk mengontrol perangkat keras. Modul program yang dibuat untuk perangkat keras yaitu: modul program pembaca denyut jantung yang menggunakan sensor denyut jantung sebagai inputan penting dari keseluruhan sistem.
Perancangan perangkat lunak untuk mendukung sistem, yaitu perancangan aplikasi Android. Kerja dari aplikasi dapat dilihat dari diagram yang sudah dibuat.
Aplikasi Android sebagai media untuk menganalisa dan memberikan informasi denyut jantung pengguna.
Dalam perancangan sistem ada 2 hal yang penting untuk diperhatikan yaitu, perancangan perangkat keras, dan perancangan perangkat lunak. Dua hal penting tersebut akan menjadi tolak ukur keberhasilan sistem kerja suatu sistem.
3.4.1. Perancangan Perangkat Keras
Pendeteksi denyut jantung yang akan dibangun dirancang agar dapat berjalan baik dengan cara kerjanya yang sudah ditentukan. Ada beberapa hal yang menjadi fokus dalam tahap perancangan sistem yaitu desain konstuksi utama dan sensor.
3.4.1.1. Konstruksi Utama
Kerangka adalah konstruksi yang nantinya akan menentukan desain, bentuk dan ukuran dari komponen fisik lainnya. Fungsi utama dari kerangka adalah sebagai tempat atau kedudukan seluruh komponen yang dibutuhkan alat.
Kerangka alat dibuat dengan menggunakan PCB matriks yang berukuran 5x7.
Gambar 3.6 PCB Matriks
3.4.1.2. Konstruksi Perangkat Elektronika
Berhubungan dengan perancangan sistem mikrokontroler, papan konstruksi utama, sensor detak jantung, perangkat WiFi, perangkat baterai. Rangkaian sistem beserta komponen-komponen lain yang terhubung pada board mikrokontroller Arduino Uno dapat dilihat pada Tabel 3.1 berikut.
Tabel 3.1 Rancangan Board Mikrokontroller Arduino Uno
No. Nama Barang Banyak Fungsi Keterangan
1. Mikrokontroller Arduino Uno (ATMega328)
1 Prosesor
2. VCC 3 Tegangan positif
5V(1) dan 3,3V(2)
- VCC Pulse sensor 5V - VCC dan CH_PD
ESP8266 3,3V
3. GND 2 Ground - Pulse Sensor
- ESP8266 4. Analog Pin (A0) 1 Menerima sinyal
analog pulse sensor
Pulse Sensor
5. Digital Pin (D9, D10) 2 koneksi data koneksi data ESP8266
Gambar 3.7 Skema rangkaian
3.4.2. Perancangan Perangkat Antar Muka Aplikasi Android
Aplikasi android berfungsi sebagai media input data diri dan media melihat informasi denyut jantung dan kesehatan. Perancangan aplikasi terdapat 3 halaman yaitu registrasi, info dan tentang. Tetapi sebelum merancang antarmuka aplikasi Android, terlebih dahulu untuk menyediakan penampung data dari alat denyut jantung. Disini digunakan fitur tampung data dari thingspeak.com
Gambar 3.8 Penampung Data thingspeak
3.4.2.1. Perancangan tampilan registrasi aplikasi
Gambar 3.9 Perancangan Antar Muka Registrasi
Berikut keterangan bagian-bagian antar muka yang terdapat pada antar muka aplikasi pada halaman registrasi:
1. Nama, Berisikan nama dari pengguna.
2. Umur, berisikan informasi mengenai umur pengguna.
3. OK, tombol untuk lanjut kehalaman info.
C-BPM! Registrasi
Selamat Datang di Aplikasi C-BPM!
Nama Umur
OK
Masukkan informasi diri dikolom berikut untuk memudahkan aplikasi cek denyut jantungmu!
3.4.2.2. Perancangan Antar Muka Info
Gambar 3.10 Perancangan Antar Muka Info
Berikut keterangan bagian-bagian antar muka yang terdapat pada antar muka aplikasi pada halaman info:
1. Pada kotak nomor 1 berisi informasi diri pemakai alat denyut jantung.
Ada 2 kategori pada aplikasi ini, Anak-anak dan remaja/dewasa.
Kategori akan menentukan pilihan dari umur pemakai alat denyut jantung.
2. Pada kotak nomor 2 berisi informasi data denyut jantung pemakai sebanyak 10 data yang diambil dari penampung data thingspeak.com.
3. Pada kotak nomor 3 berisi hasil informasi dari ke-10 data denyut jantung yang diperoleh. Data akan dirata-ratakan dan kemudian akan menjadi informasi kesehatan bagi pemakai alat denyut jantung.
C-BPM! Informasi
2
3
ANALISIS DENYUT JANTUNG Nama :
Umur : Kategori:
Denyut Jantung Anda
1
3.4.2.3. Perancangan Antar Muka Tentang
Gambar 3.11 Perancangan Antar Muka Tentang
Berikut keterangan bagian-bagian antar muka yang terdapat pada antar muka aplikasi pada halaman tentang:
1. Pada kotak nomor 1 berisi informasi mengenai foto pembuat aplikasi 2. Pada kotak nomor 2 berisi informasi diri dan informasi aplikasi.
Tentang
1
2
BAB IV
IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN SISTEM
4.1. Implementasi Sistem
Proses yang akan dilakukan berikutnya setelah dilakukan analisis dan perancangan pada bab sebelumnya adalah implementasi sistem sesuai dengan perancangan yang telah dibuat.
4.1.1. Konstruksi Utama
Kerangka alat pendeteksi denyut jantung diimplementasikan menggunakan PCB Matriks dengan ukuran 7 cm x 5 cm, agar lebih mudah digunakan. PCB Matriks digunakan untuk menggabungkan seluruh komponen yang diperlukan untuk membuat alat pendeteksi denyut jantung yang dapat dibawa. Selain dari pada PCB matriks, untuk casing dari alat yang dibuat menggunakan kotak sabun mandi yang sudah dibentuk agar komponen dapat masuk kedalam. Dalam penggunaannya PCB matriks sangat mudah untuk digunakan.
Berikut gambar implementasi kerangka alat (a) kerangka utama atas, dan (b) kerangka utama bawah,
Gambar 4.1 Kerangka alat
(a) Kerangka utama atas (b) Kerangka utama bawah
4.1.2. Sensor Detak Jantung
Pada alat ini menggunakan Pulse Sensor yang diletakkan diluar kerangka utama.
Berikut pengimplementasiannya.
Gambar 4.2 Implementasi Pulse Sensor
Pada tahap implementasi ini, Pulse Sensor diletakkan diluar kerangka alat.
Tujuannya agar sensor dapat meraih jari pengguna alat. Karena Pulse Sensor hanya (a)
(b)
dapat membaca denyut jantung yang berada di jari tangan, tidak dapat membaca dibagian tubuh lainnya.
4.1.3. Konektifitas WiFi
Alat yang dibuat ini menggunakan konektifitas WiFi sebagai penghubung alat ke internet, dan kemudian disambungkan ke penampung data thingspeak.com. Berikut adalah gambar WiFi ESP8266 yang sudah tersambung ke kerangka utama.
Gambar 4.3 Implementasi Konektifitas WiFi
4.1.4. Daya listrik dan pengisian ulang baterai
Alat yang dibuat ini menggunakan daya listrik dari sebuah baterai bekas yang bertegangan 3.7V dengan kapasitas 1000mAh. Sehingga untuk membawa alat ini tidak perlu menggunakan sumber daya luar.
Gambar 4.4 Baterai Alat
Alat ini juga dilengkapi dengan pengisian baterai ulang, sehingga dapat digunakan kembali jika baterai kehabisan daya.
Gambar 4.5 Implementasi pengisian ulang baterai
Untuk menghidupkan alat pendeteksi denyut jantung ini, alat sudah dirancang sedemikian rupa agar alat dapat menyala otomatis jika pengguna memakai alat tersebut. Menggunakan Push-Botton dibagian bawah Pulse Sensor ketika pengguna memakai alat maka otomatis akan menghidupkan alat tersebut.
Gambar 4.6 Implementasi hidup otomatis
4.2. Implementasi Penggabungan Rangkaian Sirkuit Elektronik
Rangkaian sirkuit elektronik di implementasikan dengan menggunakan papan PCB matriks. Board mikrokontroller Arduino Uno disebut sebagai papan utama, karena tugasnya adalah untuk memproses data yang masuk dan kemudian mengirimkannya ke penampung data. Berikut adalah Implementasi papan Arduino Uno yang digabungkan dengan kerangka utama.
Gambar 4.7 Papan Arduino dengan kerangka utama (a) tampak atas (b) tampak bawah.
4.3. Implementasi Perangkat Lunak
Implementasi Perangkat Lunak terbagi menjadi 2 bagian, yaitu:
4.3.1. Perangkat Lunak Arduino Uno
Modul program Arduino Uno dibuat dengan menggunakan bahasa pemrograman C dan aplikasi Arduino CC sebagai compiler. File program berekstensi .ino yang kemudian dimasukkan ke dalam mikrokontroler Arduino Uno melalui kabel USB MINI. Berikut gambar pembuatan program Arduino.
(a) (b)
Gambar 4.8 Upload program Arduino 4.3.2. Perangkat Lunak Android
Aplikasi Android berfungsi sebagai media input data diri dan media untuk melihat informasi denyut jantung dan kesehatan. Implementasi aplikasi terdapat 3 bagian halaman. Sebagai berikut:
4.3.2.1. Tampilan Registrasi
Gambar 4.9 Implementasi Tampilan Registrasi
Pada tampilan aplikasi ini tampak sesuai dengan yang direncanakan diperancangan aplikasi. Pada tampilan Registrasi, user diminta untuk memasukkan informasi diri seperti Nama dan Umur pengguna. Data ini akan diproses ditampilan aplikasi berikutnya. Disebelah kanan atas ada menu yang berisikan menu tentang pembuat aplikasi.
4.3.2.2. Tampilan Informasi
Gambar 4.10 Implementasi Tampilan Informasi
Pada tampilan aplikasi ini tampak sesuai dengan yang direncanakan diperancangan aplikasi. Pada tampilan informasi, akan ditampilkan Nama, umur dan kategori. Field Nama dan umur dimasukkan pada tampilan registrasi. Field kategori secara otomatis akan diputuskan oleh sistem dengan ketentuan 2-10 tahun kategori “Anak-Anak”, sedangkan 10 tahun keatas dikategorikan
“Remaja/Dewasa”. Kategori ini diperlukan untuk mengetahui batas atas dan batas bawah denyut jantung normal. Pada bagian ListView “Denyut Jantung Anda” berisikan informasi denyut jantung yang sudah dibaca oleh alat ketika alat dinyalakan. Secara realtime ListView akan terisi saat alat dinyalakan.
ListView hanya dapat menampung data sebanyak 10. Tujuannya agar didapatkan denyut jantung rata-rata pemakai alat tersebut. Pada bagian “Hasil”, aplikasi
akan merata-ratakan kesepuluh data yang masuk ke ListView kemudian akan ditampilkan saran dan kesimpulan dengan ketentuan seperti tabel berikut.
Tabel 4.1 Ketentuan Hasil Denyut Jantung
Kategori Umur Denyut Hasil
Anak- Anak
2-10 Tahun
0-70
Denyut jantung Kamu Dibawah Normal, Kamu disarankan untuk
istirahat yang cukup. Jangan melakukan banyak aktifitas!
70-110 Denyut jantung kamu Normal. Silahkan beraktifitas!
110-lebih
Denyut jantung kamu Diatas Normal, Kamu perlu istirahat yang cukup agar denyut jantungmu kembali normal.
Remaja / Dewasa
10 - lebih
0-60
Denyut jantung Kamu Dibawah Normal, Kamu disarankan untuk
istirahat yang cukup. Jangan melakukan banyak aktifitas!
60-100 Denyut jantung kamu Normal. Silahkan beraktifitas!
100-lebih
Denyut jantung kamu Diatas Normal, Kamu perlu istirahat yang cukup agar denyut jantungmu kembali normal.
4.3.2.3. Tampilan Tentang
Pada tampilan aplikasi ini tampak sesuai dengan yang direncanakan diperancangan aplikasi. Pada tampilan Tentang, berisikan informasi pembuat aplikasi dan alat pendeteksi denyut jantung serta langkah praktis yang diberikan agar memudahkan pengguna untuk menggunakannya.
Gambar 4.11 Implementasi Tampilan Tentang
4.4. Pengujian Alat
Pengujian alat dilakukan untuk mengetahui bahwa alat yang telah dibuat dapat berjalan dengan baik sesuai dengan analisis dan perancangan sistem yang telah dibuat sebelumnya. Pengujian yang dilakukan pada sistem ini adalah pengujian Pulse Sensor, pengujian perhitungan detak jantung permenit, pengujian menggunakan konektifitas WiFi, pengujian dengan tidak menggunakan konektifitas WiFi dan Pengujian dengan berbagai kondisi.
4.4.1. Pengujian Pulse Sensor
Pengujian Pulse Sensor ini sangat penting dilakukan, karena Pulse Sensor adalah komponen utama yang dipakai untuk membaca denyut jantung. Pulse Sensor
menggunakan sinyal Analog sebagai transmisinya. Sinyal analog pada Pulse Sensor terdiri dari 10bit (0-1023). Pengujian ini dilakukan untuk melihat apakah Pulse Sensor bekerja dengan baik (sesuai dengan Datasheet) atau tidak, dapat dilihat pada tabel berikut.
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Output Pulse Sensor
Output Sensor Nilai Desimal Pengukuran Tegangan
0000000001 1 0,0049 Volt
0000000011 3 0,0147 Volt
0000000111 7 0,0342 Volt
0000001111 15 0,0733 Volt
0000011111 31 0,1515 Volt
0000111111 63 0,3079 Volt
0001111111 127 0,6207 Volt
0011111111 255 1,2463 Volt
0111111111 511 2,4976 Volt
1111111111 1023 5,0000 Volt
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Output Pulse Sensor berbagai kondisi
Kondisi
Nilai Desimal
Sensor
Waktu Ket
Sensor tidak disentuh 400-700 tidak terbatas
Output sensor akan berada pada 400-700 secara terus menerus ketika sensor tidak disentuh.
Sensor mendekati jari 0 5 detik
Output sensor akan berada pada 0 selama 5 detik ketika sensor pertama sekali disentuh. Setelah itu akan berubah menjadi kondisi sensor disentuh.
Sensor disentuh 400-550 tidak terbatas
Output sensor akan berada pada 400-550 secara terus menerus ketika sensor sudah disentuh.
Sensor menjauhi jari 1000-1023 5 detik Output sensor akan berada pada 1000-1023 selama 5
detik ketika jari menjauhi sensor (tidak disentuh).
Setelah itu akan berubah menjadi kondisi sensor tidak disentuh.
4.4.2. Perhitungan Detak Jantung Permenit
Pada pengujian ini Pulse Sensor akan memberikan nilai sesuai dengan himpunan nilai pada program. Berikut hasil dari pengujian yang telah dilakukan. (Dalam kondisi normal). Dalam kondisi normal artinya, pengguna sedang tidak melakukan aktifitas pekerjaan berat.
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Pulse Sensor dengan kondisi normal Nilai Desimal Rata-
rata Tegangan Rata-rata BPM
574 2,8055 Volt 81
482 2,3558 Volt 82
527 2,5758 Volt 83
512 2,5024 Volt 80
4.4.3. Pengujian dengan alat(C-BPM) dan manual
Pada pengujian ini digunakan keseluruhan komponen yang terhubung, dan hasilnya akan ditampilkan di aplikasi Android. Pada pengujian ini juga akan dibandingkan dengan perhitungan manual denyut jantung. Perhitungan manual dilakukan dengan cara meraba pergelangan tangan sebelah kiri. Menghitung denyut selama 1 menit.
Tabel 4.5 Perbandingan hasil perhitungan C-BPM dan Manual (normal)
No. C-BPM Manual
1. 91 beats per minute 87 beats per minute 2. 93 beats per minute 93 beats per minute 3. 94 beats per minute 93 beats per minute 4. 93 beats per minute 92 beats per minute 5. 90 beats per minute 88 beats per minute
Gambar 4.12 Grafik Perbandingan Hasil Perhitungan (Kondisi Normal)
Dari hasil yang didapatkan didalam pengujian (kondisi normal), dilihat bahwa pengujian dengan menggunakan alat C-BPM mendekati hasil pengujian dengan cara manual.
Kemudian dilakukan pengujian dengan kondisi pengguna diatas normal.
Kondisi diatas normal adalah kondisi dimana pengguna telah selesai melakukan pekerjaan berat.
91
93 94
93
90 87
93 93
92
88
82 84 86 88 90 92 94 96
1 2 3 4 5
Detak Jantung Permenit (BPM)
Percobaan
Perbandingan Hasil Perhitungan (Kondisi Normal)
Pakai Alat Manual
Tabel 4.6 Perbandingan hasil perhitungan C-BPM dan Manual (diatas normal)
No. C-BPM Manual
1. 122 beats per minute 120 beats per minute 2. 119 beats per minute 117 beats per minute 3. 120 beats per minute 115 beats per minute 4. 115 beats per minute 109 beats per minute 5. 109 beats per minute 107 beats per minute
Gambar 4.13 Grafik Perbandingan Hasil Perhitungan (Kondisi diatas Normal)
Dari hasil yang didapatkan didalam pengujian (kondisi diatas normal), dilihat bahwa pengujian dengan menggunakan alat C-BPM mendekati hasil pengujian dengan cara manual.
4.4.4. Pengujian alat dengan kondisi normal dan diatas normal.
Pada pengujian ini, alat akan diuji dalam kondisi normal dengan kondisi diatas normal.
122
119 120
115
109 120
117 115
109 107
95 100 105 110 115 120 125
1 2 3 4 5
Detak Jantung Permenit (BPM)
Percobaan
Perbandingan Hasil Perhitungan (Kondisi diatas normal)
Pakai Alat Manual
