Laporan Tugas Akhir Aldy Gilang Dwi Maha Putra

(1)

REALISASI ALAT PENGUKUR DETAK JANTUNG,

TEKANAN DARAH DAN SUHU TUBUH TERINTEGRASI

MENGGUNAKAN ARDUINO UNO

UNTUK INFORMASI MEDIS

(PERANGKAT KERAS)

Realization Measuring Device Heartbeat, Blood Pressure and Body

Temperature Integrated Using Arduino Uno

for Medical Information

(Hardware)

TUGAS AKHIR

ALDY GILANG DWI MAHA PUTRA

NIM. 131331047

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

BANDUNG

AGUSTUS 2016

(2)

REALISASI ALAT PENGUKUR DETAK JANTUNG,

TEKANAN DARAH DAN SUHU TUBUH TERINTEGRASI

MENGGUNAKAN ARDUINO UNO

UNTUK INFORMASI MEDIS

(PERANGKAT KERAS)

Realization Measuring Device Heartbeat, Blood Pressure and Body

Temperature Integrated Using Arduino Uno

for Medical Information

(Hardware)

TUGAS AKHIR

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Ahli Madya

ALDY GILANG DWI MAHA PUTRA

NIM. 131331037

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

BANDUNG

AGUSTUS 2016

(3)

HALAMAN PENGESAHAN

Tugas akhir ini diajukan oleh

Nama : Aldy Gilang Dwi Maha Putra

NIM : 131331037

Program Studi : Diploma III Teknik Telekomunikasi

Jurusan : Teknik Elektro

Judul Tugas Akhir : Realisasi Alat Pengukur Detak Jantung, Tekanan

Darah dan Suhu Tubuh Terintegrasi Menggunakan Arduino Uno untuk Informasi Medis (Perangkat Keras)

Tugas Akhir ini telah berhasil dipertahankan di hadapan Tim Penguji pada tanggal 08 Agustus 2016 dan diterima sebagai bagian persyaratan yang diperlukan untuk memperoleh gelar Ahli Madya pada Program Studi Diploma III Teknik Telekomunikasi, Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Bandung.

TIM PENGUJI

1. Ketua : R.W. Tri Hartono, DUT., SST., MT 2. Penguji I : Sanam Herlambang, SST., MT.

PEMBIMBING

Pembimbing Utama : Andry Haidar, ST., MT. (…...)

Bandung, 15 Agustus 2016 Jurusan Teknik Elektro Ketua,

Malayusfi, BSEE., M.Eng.

(4)

HALAMAN PERNYATAAN ORISINILITAS

Tugas Akhir ini adalah hasil karya saya sendiri, dan semua sumber baik yang dikutip maupun yang dirujuk

telah saya nyatakan dengan benar.

NAMA

: Aldy Gilang Dwi Maha Putra

NIM

: 131331037

Tanda Tangan : ...

Tanggal

: 15 Agustus 2016

(5)

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI

TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai sivitas akademika Politeknik Negeri Bandung, saya yang bertanda tangan di bawah ini :

NIM : 131331037

Program Studi : Diploma III Teknik Telekomunikasi Jurusan : Teknik Elektro

Jenis Karya : Tugas Akhir

demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Politeknik Negeri Bandung Hak Bebas Royalti Noneksklusif (None-exclusive Royalty Free Right) atas karya ilmiah saya yang berjudul :

Realisasi Alat Pengukur Detak Jantung, Tekanan Darah dan Suhu Tubuh Terintegrasi Menggunakan Arduino Uno untuk Informasi Medis

(Perangkat Keras)

beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti/Noneksklusif ini Politeknik Negeri Bandung berhak menyimpan, mengalih media/formatkan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database), merawat dan memublikasikan tugas akhir saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis/pencipta dan sebagai pemilik Hak Cipta.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di : Bandung

Pada Tanggal : 15 Agustus 2016 Yang menyatakan

(6)

BIODATA MAHASISWA

NIM : 131331037

Tempat/Tanggal lahir : Bandung, 19 Mei 1994

Alamat Tetap : Jl. Melati Blok C6 No.33 Komplek Baloper, Kecamatan Padalarang, Kabupaten Bandung Barat. Telepon/HP : 086722287932

Email : aldy.gilang94@gmail.com Tanggal permulaan kuliah : September 2013

di Politeknik Negeri Bandung

Riwayat Pendidikan

SD lulus tahun : 2006 di SDN 2 Krida Utama SLTP lulus tahun : 2009 di SMPN 1 Padalarang SLTA lulus tahun : 2013 di SMKN 1 Cimahi

Pelatihan/Seminar/Training

1. Pelatihan ESQ Character Building (2013)

2. Pelatihan Bela Negara dan Kedisiplinan Politeknik Negeri Bandung (2013) 3. Seminar Telcoknowledge Festival (2015-2016)

4. Pelatihan Grounding (2015)

5. Pelatihan Fiber Optik Indosat (2016)

Prestasi yang pernah dicapai

1. Ketua Pelaksana Seminar Tugas Akhir Himpunan Mahasiswa Teknik Telekomunikasi POLBAN periode 2015

2. Anggota Himpunan Mahasiswa Teknik Telekomunikasi POLBAN 2013

3. Koordinator Mentor Himpunan Mahasiswa Teknik Telekomunikasi POLBAN periode 2014

Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar dan dapat di pertanggungjawabkan secara hukum. Apabila di kemudian hari ternyata dijumpai ketidaksesuaian dengan kenyataan, saya sanggup menerima sanksi.

Bandung, 15 Agustus 2016

Mahasiswa yang melaksanakan PA/TA

(Aldy Gilang Dwi Maha Putra) NIM. 131331037

(7)

i

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum warahmatullahi wabarakatuh

Segala puji bagi ALLAH SWT, yang telah mencurahkan beragam karunia yang tidak terhitung. Dialah Sang Maha Penyayang yang tak pernah berhenti melimpahkan nikmat dengan deras dan tanpa henti di setiap desah nafas sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan judul “Realisasi Alat Pengukur Detak Jantung, Tekanan Darah dan Suhu Tubuh Terintegrasi Menggunakan Arduino untuk Informasi Medis (Perangkat Keras)”.

Shalawat beserta salam semoga tercurah kepada junjungan kita Nabi Muhammad SAW, yang telah menunjuki kita ke jalan kebenaran dan memberikan teladan sempurna bagaimana seharusnya kita menjalani hidup dengan sebaik-baiknya.

Pada kesempatan yang berbahagia ini penulis akan menyampaikan terima kasih dan penghargaan setinggi-tingginya kepada:

1. Ibu dan Bapak sebagai sosok orang tua tercinta sekaligus sosok yang sangat berpengaruh dalam kehidupan nyata bagi penulis. Juga kepada kaka-kakak hebatku dan keluarga, terima kasih atas restu, doa, dukungan yang mengalir kepada penulis tanpa henti, sehingga penulis dapat sampai kepada tahap ini. Terima kasih atas segalanya, semoga penulis dapat menjadi anak yang berbakti.

2. Bapak Andry Haidar, selaku dosen pembimbing utama dan sekaligus ketua Program Studi Teknik D3 Telekomunikasi yang senantiasa sabar membimbing penulis, mengamalkan ilmu dan memberi masukan serta solusi kepada penulis.

3. Bapak Enceng Sulaiman. selaku wali kelas yang selalu memberi penuh perhatian dan pengertian kepada anak - anak kelas nya.

(8)

ii 4. Bapak Ferry Satria selaku pemberi ide sehingga bisa terealisasi tugas akhir

ini.

5. Staf dosen Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Bandung, terimakasih atas komitmen yang tinggi dalam mengajar dan memberi ilmu kepada para mahasiswanya terutama kepada penulis.

6. Rd. R. Deanaz Hardiyanti sebagai sosok penyemangat hidup yang selalu memberikan perhatian, dukungan semangat dan doa kepada Penulis. 7. Andis Resmana selaku rekan kerja yang saling mengerti karakter

masing-masing, sehingga kita telah berhasil mengimplementasikan rancangan tugas akhir ini, Alhamdulillah.

8. Saudara-saudaraku Telkom B angkatan 2013 (TCB ’13) atas dukungan berupa doa, semangat, dan segala masukkan yang bermanfaat.

9. Keluarga besar dan ikatan mahasiswa Telekomunikasi, senang bisa mengenal kalian semua, beruntung menjadi bagian dari kalian, terimakasih atas semua perjalanan, kenangan, dan pengalamannya. 10. Dan semua pihak yang telah memberi semangat, dukungan, moral tanpa

bisa penulis sebutkan satu per satu.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Hal ini dikarenakan keterbatasan pengetahuan dan pengalaman yang dimiliki penulis. Maka dari itu penulis sangat mengharapkan kritik, saran dan masukkan yang membangun demi kesempurnaan penyusunan dimasa yang akan datang. Penulis hanyalah manusia biasa yang tidak luput dari kesalahan, kesempurnaan itu hanya milik Allah SWT. Semoga bermanfaat, Walhamdulillahi Rabbil ‘Alamin.

Akhir kata Wassalamu’alaikum warahmatullahi wabarakatuh.

Bandung, Agustus 2016 Penulis

(9)

iii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

DAFTAR ISI ... iii

DAFTAR GAMBAR ... vi

DAFTAR TABEL ... viii

DAFTAR LAMPIRAN ... ix DAFTAR SINGKATAN ... x ABSTRAK ... xi ABSTRACT ... xii BAB I PENDAHULUAN ... 1 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Batasan Masalah ... 2

1.3 Tujuan Tugas Akhir ... 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI ... 3

2.1 Tinjauan Pustaka ... 3

2.2 Landasan Teori... 4

2.2.1 Suhu Tubuh Manusia ... 4

2.2.2 Jantung Manusia ... 6

2.2.3 Tekanan Darah Manusia ...11

2.2.4 DS18B20 Temperatur Digital ...12

2.2.5 Pulse Sensor SEN11574 ...13

2.2.6 Photoreflector ...13

2.2.7 Mikrokontroler ...15

2.2.8 Arduino Uno ...16

2.2.9 Integrated Development Environment (IDE) Arduino ...23

2.2.10 Raspbery Pi...24

(10)

iv

2.2.12 Wireless Router ...25

2.2.13 Modem GSM ...27

BAB III METODE TUGAS AKHIR ...28

3.1 Metodologi Pelaksanaan ...28

3.2 Konsep ...29

3.2.1 Ilustrasi Sistem Keseluruhan ...29

3.2.2 Blok Diagram Keseluruhan ...30

3.2.3 Blok Diagram Yang Dikerjakan ...32

3.2.4 Flowchart Sistem ...33

3.2.5 Spesifikasi Teknis Alat ...34

3.3 Perancangan ...36

3.3.1 Perancangan Sensor Detak Jantung (SEN11574) ...36

3.3.2 Perancangan Sensor Tekanan Darah (TCRT1000) ...39

3.3.3 Perancangan Sensor Suhu Tubuh (DS18B20) ...43

3.3.4 Perancangan Skema Mikrokontroler (Arduino Uno) ...45

3.3.5 Program Pembacaan Sensor ...46

3.3.6 Perancangan Tampilan LCD ...49

3.3.7 Perancangan Penyimpanan Data ke Server Lokal ...51

3.4 Realisasi ...53

3.4.1 Realisasi Perangkat Keras ...54

3.4.2 Realisasi Sensor Suhu Tubuh (DS18B20) ...54

3.4.3 Realisasi Sensor Detak Jantung (SEN 11574) ...55

3.4.4 Realisasi Sensor Tekanan Darah (TCRT1000) ...56

3.4.5 Realisasi Tampilan LCD ...56

3.4.6 Realisasi Penyimpanan Data di Server Lokal ...57

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ...58

4.1 Pengujian ...58

4.1.1 Pengujian Pengukuran Suhu Tubuh (DS18B20) ...58

4.1.2 Pengujian Pengukuran Detak Jantung (SEN 11574) ...59

(11)

v

4.1.4 Pengujian Tampilan LCD ...62

4.1.5 Pengujian Penyimpanan Data ke Database Server Lokal ...63

4.2 Analisa ...64

BAB V PENUTUP ...66

5.1 Kesimpulan ...66

5.2 Saran ...66

(12)

vi

DAFTAR GAMBAR

Gambar II.1 Titik Panas Suhu Tubuh Manusia ...4

Gambar II.2 Bagan Jantung Manusia ...6

Gambar II.3 Prinsip Kerja Metode Photoplethysmography ...9

Gambar II.4 LED Inframerah ... 10

Gambar II.5 Phototransistor ... 10

Gambar II.6 Sensor DS18B20 Temperatur Digital ... 12

Gambar II.7 Pulse Sensor SEN11574 ... 13

Gambar II.8 Photoreflector TCRT1000 ... 13

Gambar II.9 Keluaran Sinyal Filter ... 14

Gambar II.10 Arduino Uno ... 17

Gambar II.11 Tampilan IDE Arduino ... 24

Gambar II.12 Raspberry Pi ... 25

Gambar II.13 LCD 2x16 Karakter ... 25

Gambar II.14 Wireless Router ... 26

Gambar II.15 Modem GSM ... 27

Gambar III.1 Metode Waterfall ... 28

Gambar III.2 Ilustrasi Sistem ... 30

Gambar III.3 Diagram Blok Sistem Keseluruhan ... 31

Gambar III.4 Diagram Blok Diagram Sub-Sistem ... 32

Gambar III.5 Diagram Alir Sistem ... 33

Gambar III.6 Rangkaian Pulse Sensor Amplified ... 38

Gambar III.7 Pengkondisi Sinyal ... 39

Gambar III.8 Rangkaian Filter ... 40

Gambar III.9 Respon Highpass Filter ... 41

Gambar III.10 Respon Bandpass Filter ... 41

Gambar III.11 Rangkaian Filter Cascade ... 42

Gambar III.12 Respon Cascade Bandpass Filter ... 42

(13)

vii

Gambar III.14 Respon Rangkaian Schmitt Trigger ... 43

Gambar III.15 Wiring 1-Wire Bus DS18B20 dengan Device lain ... 44

Gambar III.16 Relasi Data DS18B20 dalam satuan derajat Celcius... 45

Gambar III.17 Skema Rangkaian Arduino dan Sensor ... 46

Gambar III.18 Program Pengukuran Denyut Jantung ... 47

Gambar III.19 Program Pengukuran Tekanan Darah ... 48

Gambar III.20 Program pengukuran suhu tubuh ... 49

Gambar III.21 Program pengukuran suhu tubuh ... 50

Gambar III.22 Program Menampilkan Data Sensor Pada LCD ... 50

Gambar III.23 Ethernet Shield ... 51

Gambar III.24 Program Konfigurasi Alamat IP Arduino ... 52

Gambar III.25 Program Pengiriman Data Sensor Ke Server Lokal ... 53

Gambar III.26 Hasil Realisasi Perangkat Keras ... 54

Gambar III.27 Hasil Realisasi Sensor Suhu Tubuh (DS18B20) ... 55

Gambar III.28 Hasil Realisasi Sensor Detak Jantung (SEN 11574) ... 55

Gambar III.29 Hasil Realisasi Sensor Tekanan Darah (TCRT1000) ... 56

Gambar III.30 Tampilan Awal LCD ... 56

Gambar III.31 Tampilan Menu Pengukuran Sensor Pada Aplikasi Android ... 57

Gambar IV.1 Pengujian Pengukuran Suhu Tubuh ... 58

Gambar IV.2 Pengujian Pengukuran Detak Jantung... 60

Gambar IV.3 Pengujian Pengukuran Tekanan Darah ... 61

Gambar IV.4 Hasil Pengukuran Seluruh Sensor Pada Tampilan LCD ... 63

Gambar IV.5 Hasil Pengukuran Suhu Tubuh Pada Tampilan LCD ... 63

Gambar IV.6 Hasil Keluaran Sinyal pada Bandpass Filter 2 ... 64

(14)

viii

DAFTAR TABEL

Tabel II.1 Besaran Suhu Saat Demam Pada Bagian Tubuh ………...5

Tabel III.1 Spesifikasi Teknis Alat ………..34

Tabel III.2 Alamat IP Perangkat Pada Jaringan Lokal ……….52

Tabel IV.1 Hasil Pengujian Pengukuran Suhu Tubuh ………59

Tabel IV.2 Hasil Pengujian Pengukuran Detak Jantung ………..60

(15)

ix

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN 1 LISTING PROGRAM ... L-1 LAMPIRAN 2 RANGKAIAN SKEMATIK DAN PCB ... L-2 LAMPIRAN 3 DATASHEET SEN 11574 ... L-3 LAMPIRAN 4 DATASHEET TCRT1000 ... L-4 LAMPIRAN 5 DATASHEET DS18B20 ... L-5

(16)

x

DAFTAR SINGKATAN

Daftar Singkatan

PTT : Pulse Transit Time LCD : Liquid Crystal Display PPG :Photoplethysmography LED : Light Emitting Diode

ADC : Analog-to-Digital Converter BPM : Beats per Minute

SDLC : System Development Life Cycle IDE : Integrated Development Environment IP : Internet Protocol

PCB :Printed Circuit Board

ASME : American Society of Mechanical Engineers UAV : Unmanned Aerial Vehicle

(17)

xi

ABSTRAK

Puskesmas yang berada di daerah terpencil terlambat untuk menerima dan mengirimkan informasi medis bagi masyarakat karena wilayah yang jauh. Dibutuhkan sistem informasi medis berupa data yang siap dikirim dari Puskesmas terpencil ke Rumah Sakit Pusat. Data yang siap dikirim tersebut berupa data pengukuran detak jantung, tekanan darah dan suhu tubuh pasien. Pada pengukuran detak jantung, tekanan darah dan suhu tubuh direalisasikan berupa alat ukur menggunakan Arduino Uno disertai penggunaan sensor. Pengukuran detak jantung menggunakan metode photoplethysmography untuk menghasilkan sinyal denyut jantung yang dideteksi oleh sensor SEN 11574. Pengukuran tekanan darah dilakukan dengan metode non-invasive Pulse Transit Time (PTT) dengan membandingkan waktu transit pulsa dari titik pergelangan tangan dan jari telunjuk. Pada pengukuran suhu tubuh menggunakan sensor DS18B20 untuk mendeteksi titik panas suhu tubuh pasien, yaitu pada ketiak. Data keluaran keseluruhan sensor selanjutnya diproses oleh Arduino Uno dan hasilnya ditampilkan pada LCD. Secara bersamaan hasil pengukuran juga terkirim dan tersimpan ke server lokal pada Raspberry Pi. Hasil pengukuran ini merupakan hasil data yang siap dikirim ke Rumah Sakit Pusat dengan pemanfaatan aplikasi perangkat lunak melalui jaringan internet.

Kata Kunci: Detak Jantung, Tekanan Darah, Suhu Tubuh, Arduino Uno, LCD,

(18)

xii

ABSTRACT

Community health center which are located in rural area are difficult to receive and send medical information for society because the region usually far. Required medical information system like form data is ready to be sent from rural health center to center hospital. Data already to be sent formed in measuring heartbeat, blood pressure and body temperature of patients. The measurement heartbeat, blood pressure and body temperature are developed in measuring instrument using Arduino Uno with se. Measruing heartbeat using photoplethysmograph method for produce pulse heartbeat which detected by SEN 11574 sensor. Measuring blood pressure doing with non-invasive Pulse Transit Time (PTT) method with compare pulse transit time from wrist and forefinger. On measuring body temperature using DS18B20 sensor for detection hotspot body of patients, that on armpit. Output data overall sensor further processed with Arduino Uno and the result displayed on LCD. Simultaneously measurement result is sent and saved to local server on Raspberry Pi. This measurement result is data ready to be sent to center hospital with using software application through internet.

Keywords: Heartbeat, Blood Pressure, Body Temperature, Arduino Uno, LCD, Server, Medical Information, Internet.

(19)

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Saat ini pedesaan terpencil sulit dijangkau karena wilayah desa dan kota yang jauh dan memiliki medan jalan yang sulit. Sehingga akses informasi cukup sulit, termasuk di puskesmas terpencil yang sering terlambat menerima dan mengirimkan informasi kesehatan masyarakat. Hal ini diakibatkan kondisi sarana kesehatan masih sangat terbatas, kurangnya komunikasi tentang informasi kesehatan dan keterbatasan sumber daya medis. Puskesmas sebagai sarana penanggulangan kesehatan masyarakat di pedesaan masih terkendala oleh jarak yang cukup jauh dari tempat tinggal masyarakat dan ketersediaan sistem informasi yang sangat terbatas. Sementara itu, dokter dan perawat sebagai petugas kesehatan di puskesmas pedesaan membutuhkan sistem berupa hasil data yang siap dikirim ke Rumah Sakit Pusat.

Data siap kirim tersebut berupa data pengukuran detak jantung, tekanan darah dan suhu tubuh pasien. Pada pengukuran detak jantung, tekanan darah dan suhu tubuh dibuat berupa alat menggunakan perangkat seperti mikrokontroler disertai beberapa sensor. Mikrokontroler yang digunakan yaitu Arduino Uno dengan disertai penggunaan beberapa sensor, yaitu sensor detak jantung, tekanan darah dan suhu tubuh. Hasil data pengukuran tersebut adalah bagian dari informasi medis yang tersimpan pada database server lokal dan data siap dikirim ke dokter di Rumah Sakit Pusat.

Pada tugas akhir ini direalisasikan data siap kirim berupa alat pengukuran detak jantung, tekanan darah dan suhu tubuh. Keseluruhan pengukuran tersebut adalah bagian dari informasi medis. Informasi medis tersimpan pada database server lokal, sehingga data tersebut siap dikirim oleh dokter di puskesmas untuk kebutuhan informasi medis lebih lanjut ke Rumah Sakit Pusat.

(20)

Aldy Gilang Dwi Maha Putra, 131331037 2 Laporan Tugas Akhir Tahun 2016

1.2 Batasan Masalah

Membatasi hal apa saja yang menjadi topik tugas akhir ini, agar pembahasan menjadi terfokus. Batasan masalah pada tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Pengukuran detak jantung, tekanan darah dan suhu tubuh dilakukan saat pasien sedang diam (tidak sedang dalam beraktivitas).

2. Deteksi sensor detak jantung hanya diletakan pada jari telunjuk. 3. Pengukuran tekanan darah menggunakan metode Non-Invasive Pulse

Transit Time (PTT) dengan penggunaan 2 sensor photoreflector sebagai pendeteksi sinyal Photopletysmography (PPG) yang diletakan pada jari telunjuk dan pergelangan tangan.

4. Proses pendeteksian sensor suhu tubuh diletakan hanya pada ketiak. 5. Mikrokontroler (Arduino) digunakan untuk menerima sinyal analog

yang dihasilkan dari masing-masing sensor.

6. Raspberry Pi digunakan sebagai server lokal untuk menyimpan data masing-masing sensor.

1.3 Tujuan Tugas Akhir

Adapun tujuan dari Proyek Akhir ini:

1. Melalukan pengukuran detak jantung, suhu tubuh dan tekanan darah menggunakan mikrokontroler (Arduino Uno).

2. Melakukan pengambilan data hasil pengukuran detak jantung, tekanan darah dan suhu tubuh untuk ditampilkan dalam LCD.

3. Menyimpan data hasil pengukuran detak jantung, tekanan darah dan suhu tubuh ke server database lokal pada Raspberry Pi.

4. Menyimpan hasil data pengukuran detak jantung, tekanan darah dan suhu tubuh yang siap dikirim sebagai bagian dari informasi medis pasien.

(21)

3

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

Berbagai artikel maupun Tugas Akhir mengenai topik ini ada beberapa kesamaan dan akan dibahas sebagai berikut:

Menurut Gunter Eysenbach, Alat pengukur kesehatan atau Electronic Health (E-Health) sendiri secara luas dapat bermakna persilangan informasi medis, kesehatan publik, dan usaha berkaitan dengan jasa pelayanan kesehatan melalui teknologi yang berkaitan dengannya.

Sensor Denyut Jantung [6]. Kelebihan ala ini dibandingkan dengan alat sejenis yang telah dibuat terdahulu adalah:

 Sensor yang digunakan adalah sensor pulse jenis SEN 11574. Sensor ini memiliki tingkat akurasi, presisi dan kestabilan data yang cukup tinggi dalam jumlah satuan denyut jantung per menit (BPM).

 Data hasil pengukuran ditransmisikan melalui transmitter wireless secara real time, sehingga data pengukuran dapat dibaca secara langsung. Sensor Tekanan Darah [2]. Kelebihan alat ini dibandingkan dengan alat sejenis yang telah dibuat terlebih dahulu:

 Menggunakan sensor photo reflector sebagai pendeteksi Photoplestysmography (PPG) dengan menggunakan 2 buah Photo Reflector. Tipe TCRT1000 sebagai mode refleksi dan HRM-2511E sebagai mode transmisi untuk memperoleh sinyal plethysmograph.  Tekanan darah yang diukur yaitu tekanan sistolik dan tekanan diastolik. Sensor Suhu Tubuh [3]. Dari judul ini diambil untuk cara pengmbilan sensor suhu tubuh kestabilan alat ini adalah:

(22)

 Sensor suhu tubuh menggunakan sensor LM35. Sensor ini digunakan karena harganya relatif murah, memiliki tingkat kestabilan yang baik, dan memiliki nilai error sebesar 2,1 %.

 Alat pemantau ini dapat menampilkan data pengukuran suhu tubuh secara real time dengan delay 1 second.

2.2 Landasan Teori

Landasan teori merupakan konsep, teori, prinsip dan pendapat yang mendukung proses pengembangan sistem dan sumber daya yang digunakan dalam pengembangan sistem. Berikut ini landasan teori yang digunakan:

2.2.1 Suhu Tubuh Manusia

Suhu tubuh adalah ukuran untuk menyatakan kemampuan tubuh dalam melakukan pengaturan terhadap hawa panas tubuh. Respon tubuh terhadap penyakit dimulai terjadinya karena perubahan pada suhu tubuh seperti demam. Demam dapat diketahui pada suhu tubuh saat normal maupun abnormal untuk mengatasi gejala tersebut melalui pengobatan. Berikut rata – rata ukuran suhu tubuh normal berdasarkan kelompok usia:

 Suhu normal anak: 36,3 – 37,7 derajat Celcius  Suhu normal bayi: 36,1 – 37,7 derajat Celcius  Suhu normal dewasa: 36,5 – 37,5 derajat celcius

Gambar II.1 Titik Panas Suhu Tubuh Manusia (Sumber: http://drsircus.com, 2015)

(23)

Suhu tubuh normal dapat berubah – ubah sepanjang hari. Suhu tubuh terendah terutama terjadi pada pagi hari, suhu tubuh dapat meningkat hingga 0,6 derajat Celcius pada sore hari. Suhu tubuh juga dapat dipengaruhi oleh aktifitas harian, seperti saat berolahraga di cuaca panas, suhu tubuh dapat meningkat 0,6 hingga 1 derajat Celcius. Pada wanita mengalami ovulasi, suhu tubuh juga dapat megalami peningkatan di atas nilai normal.

Pada saat abnormal, suhu tubuh memiliki nilai sama atau lebih dari 38 derajat Celcius dan menunjukan bahwa seseorang tersebut mengalami demam. Berikut salah satu contoh tabel demam:

Tabel II.1 Besaran Suhu Saat Demam Pada Bagian Tubuh

BAGIAN TUBUH JENIS TERMOMETER DEMAM

Dubur Termometer air raksa atau

digital 38,1

o_C

Mulut Termometer air raksa atau

digital 37,6

o_C

Ketiak Termometer air raksa atau

digital 37,4

o_C

Telinga Sinar inframerah 37,6oC

Pada bagian ketiak, demam dapat dinyatakan dalam tingkatan demam rendah, sedang dan tinggi, dimana nilai range tersebut sebagai berikut:

 Demam rendah: 37,2o_-38,3o _Celcius

 Demam sedang: 38,3o_-39,5o _Celcius

(24)

2.2.2 Jantung Manusia

Jantung merupakan organ tubuh bertugas memompa darah sekitar 5,25 liter ke seluruh tubuh tiap menitnya. Jantung terletak di dada bagian tengah, tepatnya di bawah tulang rusuk. Jantung diapit oleh paru-paru kiri dan kanan. Anatomi jantung dan ukurannya bagi tiap orang berbeda-beda. Ada empat ruang utama jantung dipenuhi darah dengan kandungan oksigen berbeda-beda. Dua ruang di atas dan dua lagi di bawah. Dua ruang atas jantung disebut atrium. Ruang ini dipenuhi darah yang kembali ke jantung. Atrium sebelah kiri menerima darah dari paru-paru sedangkan atrium sebelah kanan menerima darah dari seluruh tubuh selain paru-paru. Kemudian dua ruang di bagian bawah jantung disebut ventrikel. Ventrikel kiri akan memompa darah ke seluruh tubuh dan ventrikel kanan ke paru-paru. Jantung memiliki pemisah berupa otot dan dinding tebal, disebut septum. Pada permukaan jantung, terdapat arteri koroner menyediakan darah yang memiliki kandungan oksigen untuk otot jantung. Di sekitar jantung juga terdapat jaringan saraf sebagai pengatur sinyal kompleks untuk kontraksi dan relaksasi jantung. Pada kantong yang mengelilingi jantung disebut perikardium.

Gambar II.2 Bagan Jantung Manusia

(25)

Tugas jantung adalah memproses memompa dan memasok darah ke seluruh tubuh. Cara kerjanya yaitu dimulai dengan atrium kanan, pasokan darah diterima dari pembuluh darah kemudian dialirkan ke ventrikel kanan. Pasokan darah dari ventrikel kanan diteruskan ke paru-paru untuk penukaran karbon dioksida dengan oksigen. Darah yang dipenuhi oksigen terus bergerak menuju atrium dan ventrikel kiri untuk dialirkan ke seluruh tubuh. Agar darah mengalir dengan tepat, jantung memiliki katup. Katup membantu aliran darah dari atrium ke ventrikel adalah katup mitral dan trikuspid. Katup yang berfungsi mengendalikan aliran darah pada saat meninggalkan jantung disebut katup aorta dan katup pulmonari. Keempat katup tersebut menjaga darah terus bergerak maju, satu arah. Katup akan menutup dengan cepat agar darah tidak bergerak mundur.

Pada node sinoatral dalam atrium kanan jantung menghasilkan impuls listrik secara berkala. Hal ini menyebabkan atrium berkontraksi dan memompa darah ke dalam ventrikel. Impuls mencapai nodus atrioventrikular saat mencapai ventrikel melalui bundel atrioventrikular. Ventrikel berkontraksi memompa darah ke arteri. Jantung kemudian rileks dalam jangka waktu kecil, setelah itu detak terjadi lagi. Sistem listrik jantung membuat detak jantung terus terjadi dan membuat lub-dub bersama setiap detaknya.

2.2.2.1 Menghitung Detak Jantung Manusia

Detak jantung dikenal juga sebagai denyut jantung atau nadi. Denyut nadi adalah banyaknya jumlah arteri (pembuluh darah bersih) pada saat mengembang dan berkontraksi dalam satu menit sebagai respon terhadap detak jantung. Jumlah denyut nadi sama dengan detak jantung. Ini karena kontraksi jantung menyebabkan peningkatan tekanan darah dan denyut nadi di arteri. Mengukur denyut nadi sama artinya dengan mengukur denyut jantung.

Jumlah denyut nadi seseorang dapat berbeda dari orang lain. Denyut nadi saat rendah terjadi saat sedang beristirahat. Nadi manusia berdenyut rata-rata sekitar 60-100 kali per menit. Berikut yang mempengaruhi denyut jantung seseorang:

 Usia, denyut nadi normal pada anak-anak cenderung lebih tinggi daripada orang dewasa.

(26)

 Suhu udara, ketika suhu dan kelembapan udara tinggi, jantung memompa lebih banyak darah. Akibatnya, denyut nadi juga akan meningkat sekitar 5-10 kali per menit.

 Posisi tubuh, denyut nadi ketika sedang tiduran, duduk, atau berdiri, memiliki nilai sama. Denyut nadi dapat naik selama 15-20 detik ketika saat duduk menuju berdiri. Setelah beberapa menit, denyut nadi akan tetap.

 Emosi dapat meningkatkan denyut nadi, terutama jika sedang stres, cemas, luar biasa senang, atau sedih.

 Ukuran tubuh, penderita obesitas kemungkinan memiliki denyut nadi lebih tinggi, tetapi tidak lebih dari 100.

 Mengunakan obat, obat-obatan memblokir hormon adrenalin berakibat memperlambat denyut nadi. Mengonsumsi obat tiroid akan menaikkan denyut.

2.2.2.2 Metode Pengukuran Denyut Jantung

Pengukuran denyut jantung dapat dilakukan dengan berbagai metode yaitu:  Manual

 Photoplethysmography  Elektrokardiography  Metode echo cardiography

2.2.2.3 Metode Photoplethysmography

Photoplethysmography (PPG) digunakan untuk mendeteksi fluktuasi perubahan volume darah pada organ tubuh dan melalukan pemantuan pernafasan seseorang. Untuk mendeteksi fluktuasi perubahan volume darah, pada ujung jari telunjuk dipasangi phototransistor sebagai penerimaan cahaya dari LED. Sensor akan bekerja lebih baik jika ditempatkan pada jari telunjuk.

Banyaknya volume darah ditransmisikan tergantung pada jumlah volume darah pada jaringan. Intensitas cahaya yang ditransmisikan sesuai dengan aliran

(27)

darah atau kecepatan denyut jantung. Prinsip kerja Metode PPG (Plethysmography) ditentukan oleh volume darah pada arteri yang mengalir.

Gambar II.3 Prinsip Kerja Metode Photoplethysmography (Sumber: http://www.angioscan.ru, 2014)

Pada Gambar II.3 merupakan prinsip dasar metode PPG yaitu memiliki prinsip Tranmitansi dan Reflektansi:

 Prinsip Tranmitansi, sumber cahaya dan detektor cahaya ditempatkan saling berlawanan. Jaringan yang terkena cahaya digunakan untuk mengukur cahaya yang dihasilkan. Prinsip ini dapat digunakan pada bagian tubuh jari atau telinga.

 Prinsip Reflektansi, cahaya infra merah dan detektor cahaya berada pada satu sisi yang letaknya bersebelahan. Cahaya inframerah akan dikirim ke jaringan pembuluh darah dan sinar yang dipantulkan akan diukur oleh detektor. Perubahan sinyal pada fotodetektor berkaitan pada jumlah volume darah. Perubahan jumlah volume darah sesuai dengan detak jantung, metode PPG dapat digunakan untuk mengukur kecepatan detak jantung.

2.2.2.4 LED Inframerah

LED Inframerah merupakan salah satu jenis LED yang dapat memancarkan cahaya infra merah. Cahaya infra merah tidak dapat dilihat oleh mata karena memiliki panjang gelombang yang berbeda dengan cahaya tampak. LED inframerah akan memancarkan cahaya jika diberikan tegangan bias maju pada anoda dan katoda.

(28)

Gambar II.4 LED Inframerah (Sumber: http://ecadio.com, 2016)

2.2.2.5 Phototransistor

Phototransistor adalah transistor yang dapat mengubah energi cahaya menjadi arus listrik dan memiliki penguat (gain) internal. Penguat internal ini meningkatkan sensitivitas lebih baik. Cahaya yang diterima oleh phototransistor menghasilkan arus pada basis dan menghasilkan penguatan arus ratusan atau ribuan kali.

Gambar II.5 Phototransistor (Sumber: http://www. tech-faq.com, 2015)

(29)

2.2.3 Tekanan Darah Manusia

Tekanan darah adalah tekanan yang ditimbulkan pada dinding arteri. Tekanan puncak terjadi saat ventrikel bherkontraksi dan disebut tekanan sistolik. Tekanan diastolik adalah tekanan terendah yang terjadi saat jantung beristirahat. Tekanan darah biasanya digambarkan sebagai rasio tekanan sistolik terhadap tekanan diastolik, dengan nilai dewasa normalnya berkisar dari 100/60 sampai 140/90. Rata-rata tekanan darah normal biasanya 120/80 (Smeltzer & Bare, 2001).

2.2.3.1 Metode Pengukuran Tekanan Darah

Nilai tekanan darah merupakan indikator untuk menilai sistem kardiovaskuler bersamaan dengan pemeriksaan nadi. Pemeriksaan tekanan darah dapat diukur dengan metode yaitu:

 Metode Langsung (Invasive): Metode yang menggunakan kanula atau jarum yang dimasukkan ke dalam pembuluh darah dan terhubung dengan manometer. Metode ini merupakan cara paling tepat untuk menentukan tekanan darah, tetapi memerlukan persyaratan dan keahlian khusus.  Metode Tidak Langsung (Non-Invasive): Metode yang menggunakan

korotkoff atau oscillometry, yaitu dengan mendengarkan kapan terjadinya suara korotkoff pada lengan atas dengan penggunaan sphygmomanometer dan stetoskop.

Terdapat juga metode lain pengukuran tekanan darah secara tidak langsung (Non-Invasive), yaitu dengan menggunakan metode PPG (Plethysmography). Hasil gelombang menyerupai tekanan arterial yang berasal dari denyut pembuluh darah di ujung jari sesuai tekanan sistolik dan diastolik dari jantung.

Sinyal PPG dapat dimanfaatkan dalam bidang kedokteran untuk:  Menghitung atau monitoring denyut jantung

 Mengamati kinerja dan kelainan jantung  Memonitor pernafasan

(30)

2.2.3.2 Pulse Transit Time (PTT)

Pulse Transit Time (PTT) adalah waktu yang dihasilkan oleh gelombang pulsa untuk menyebar dari jantung ke titik tertentu pada tubuh. PTT merupakan sebuah metode pengukuran non-invasif yang sederhana. PTT dapat diukur sebagai perbedaan waktu antara dua lokasi arteri. Perbedaan ini dapat diukur dengan menggunakan PPG di dua lokasi arteri yang berbeda.

2.2.4 DS18B20 Temperatur Digital

Banyak penggunaan sensor suhu dalam implementasi sistem instrumenasi, salah satu contohnya adalah DS18B20. Sensor suhu DS18S20 memiliki keluaran digital meskipun bentuknya kecil (TO-92) dan metode pengaksesannya menggunakan serial 1-wire. Sensor ini juga memiliki tingkat akurasi cukup tinggi, yaitu 0,5°C pada rentang suhu -10°C hingga +85°C. Pada DS18B20 tidak dibutuhkan ADC (Analog-to-Digital Converter) agar dapat berkomunikasi dengan mikrokontroler.

Gambar II.6 Sensor DS18B20 Temperatur Digital (Sumber: http://www.flytron.com, 2015)

Spesifikasi lain dari DS18B20 adalah sebagai berikut:  Memiliki kode serial 64-bit yang unik

 Pengukuran temperatur dari -55o C sampai +125o C.  Resolusi ADC: 9-bit.

(31)

2.2.5 Pulse Sensor SEN11574

Pulse Sensor SEN11574 digunakan untuk mendeteksi sinyal denyut jantung seseorang. Bagian tubuh yang digunakan untuk mendeteksi detak jantung adalah jari telunjuk tangan kanan. Keluaran hasil deteksi denyut jantung berupa data yang telah diprogam untuk dapat mengukur detak jantung dalam satuan BPM (Beats per Minute).

Gambar II.7 Pulse Sensor SEN11574 (Sumber: https://www.sparkfun.com, 2015)

2.2.6 Photoreflector

Photoreflector merupakan suatu komponen penggabungan antara LED inframerah dan photodioda. Photoreflector digunakan untuk mendeteksi sinyal PPG pada jari telunjuk dan pergelangan tangan. Output dari photoreflector memiliki nilai arus. Rangkaian filter dapat digunakan untuk merubah nilai arus menjadi nilai tegangan.

Gambar II.8 Photoreflector TCRT1000 (Sumber: https://www.vishay.com, 2015)

(32)

2.2.6.1 Sinyal Filter

Filter adalah sebuah sirkuit yang dirancang untuk melewatkan sinyal frekuensi dan memblok frekuensi yang diinginkan. Filter digunakan untuk membatasi spectrum frekuensi dari sinyal tertentu dalam beberapa pita frekuensi.

Filter dibagi menjadi 2 bagian, yaitu filter pasif dan filter aktif. Filter pasif terdiri dari elemen pasif seperti resistor, inductor dan kapasitor. Pada filter aktif terdiri dari transistor dan Op-Amp disertai komponen pasif.

Filter memiliki empat jenis, yaitu:

1. Lowpass filter, yaitu filter yang melewatkan frekuensi rendah dan menghasilkan frekuensi tinggi.

2. Highpass filter, yaitu filter yang melewatkan frekuensi tinggi dan menghasilkan frekuensi rendah.

3. Bandpass filter, yaitu filter yang melewatkan frekuensi dalam pita frekuensi tertentu dan memblok frekuensi di luar band yang diinginkan. 4. Bandstop filter, yaitu filter yang melewatkan frekuensi di luar pita

frekuensi yang diinginkan dan memblok frekuensi dalam band yang diinginkan.

Gambar II.9 Keluaran Sinyal Filter (Sumber: http://www.sensorsmag.com, 2001)

(33)

Sebuah filter memiliki frekuensi cut-off. Frekuensi cut-off adalah frekuensi batas dimana sinyal boleh dilewatkan atau tidak. Untuk menghitung frekuensi cut-off maka dapat menggunakan perhitungan yaitu:

foL = 1/2πR1C1 ……….……… (1)

foH = 1/2πR1C1 ……… (2)

2.2.7 Mikrokontroler

Mikrokontroler adalah sebuah chip yang berfungsi sebagai pengontrol rangkaian elektronik dan dapat menyimpan program di dalamnya. Mikrokontroler terdiri dari Central Processing Unit (CPU), memori, Input/Output (I/O) tertentu dan unit pendukung seperti Analog-to-Digital Converter (ADC) yang terintegrasi di dalamnya. Kelebihan utama mikrokontroler yaitu terdapat Random Access Memory (RAM) dan peralatan I/O pendukung, sehingga ukuran board mikrokontroler menjadi sangat ringkas. Mikrokontroler ATmega328 merupakan mikrokontroler keluarga AVR 8 bit. ATmega328 adalah mikrokontroler keluaran atmel yang mempunyai RISC (Reduced Instruction Set Computer). yaitu proses eksekusi data lebih cepat dari arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer).

Mikrokontroler ATmega328 memiliki beberapa fitur antara lain:

1. Memiliki EEPROM (Electricaly Erasable Programmable Read Only. 2. Memiliki SRAM (Static Random Acces Memory) sebesar 2KB.,

3. Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin, enam diantaranya PWM (Pulse Width Modulation) output.

4. 32 x 8-bit register serba guna.

5. Dengan clock 16MHz kecepatan mencapai 16 MIPS.

6. 32KB flash memory dan pada Arduino memiliki bootloader yang menggunakan 2 KB dari flash memory sebagai bootloader.

7. 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock.

(34)

2.2.8 Arduino Uno

Arduino adalah salah satu nama keluarga board mikrokontroler yang awalnya dibuat oleh perusahaan Smart Project. Salah satu tokoh penciptanya adalah Massimo Banzi. Arduino merupakan sebuah platform dari physical computing yang bersifat open source sehingga boleh dibuat oleh siapa saja. Arduino bukan hanya sekedar alat pengembangan tetapi merupakan kombinasi dari hardware, bahasa pemograman dan Integrated Development Environment (IDE) yang canggih. IDE adalah sebuah software yang berguna untuk menulis program, meng-compile menjadi kode biner dan meng-upload ke dalam memori mikrokontroler. Selain itu banyak juga modul-modul pendukung untuk Arduino seperti sensor, tampilan, penggerak dan lain sebagainya. Kelebihan Arduino adalah:

1. Software Arduino dapat dijalankan pada sistem operasi Windows, Macintosh OS dan Linux.

2. Sangat mudah untuk dipelajari dan digunakan oleh pengguna. Arduino menggunakan bahasa pemrograman processing untuk menulis program. Processing adalah bahasa pemrograman tingkat tinggi yang hampir mirip dengan C++ dan Java.

3. Sistem yang terbuka baik dari sisi hardware maupun sisi software. Diagram rangkaian elektronik dapat dengan mudah diketahui dan dapat di-download secara gratis.

Secara umum Arduino terdiri dari 2 bagian yaitu:

1. Hardware utamanya adalah board input/output (I/O) beserta mikrokontroler ATmega328.

2. Software adalah software Arduino yang meliputi IDE untuk menulis program, driver untuk koneksi dengan komputer serta contoh program dan library untuk pengembangan program.

Arduino UNO adalah sebuah board mikrokontroler menggunakan ATmega328. Arduino UNO mempunyai 14 pin digital input/output 6 di antaranya dapat digunakan sebagai output Power Width Modulation (PWM), 6 input analog, sebuah osilator kristal 16 MHz, sebuah koneksi (Universal Serial Bus) USB, sebuah power jack, sebuah in Circuit Serial Programming (ICSP) header, dan sebuah

(35)

tombol reset. Arduino UNO dapat memuat semua yang dibutuhkan untuk menunjang mikrokontroler serta mudah menghubungkannya ke sebuah komputer dengan sebuah kabel USB atau dengan sebuah adaptor Alternate Current to Direct Current (AC ke DC).

Gambar II.10 Arduino Uno

(Sumber: http://langitrobotika.com, 2016)

Penjelasan spesfikasi Arduino UNO adalah sebagai berikut:

1. Arduino UNO dapat diberi daya melalui koneksi USB atau dengan sebuah power supply eksternal. Sumber daya dapat dipilih secara otomatis. Supply daya eksternal dapat diperoleh dari sebuah adaptor AC ke DC atau baterai. Adaptor dapat dihubungkan dengan mencolokkan sebuah center-positive plug yang panjangnya 2,1mm ke power jack dari board. Kabel lead dari sebuah baterai dapat dimasukkan dalam header pin Ground (Gnd) dan pin Vin dari konektor POWER.

2. Board Arduino UNO dapat beroperasi pada sebuah supply eksternal 6 sampai 20V. Jika di-supply dengan yang lebih kecil dari 7V, maka pin 5V mungkin men-supply lebih kecil dari 5V dan board Arduino UNO menjadi tidak stabil. Jika menggunakan supply yang lebih dari besar 12V, voltage regulator bisa kelebihan panas dan membahayakan board Arduino UNO. Range yang direkomendasikan adalah 7-12V. Pin daya pada Arduino adalah sebagai berikut:

a. VIN. Tegangan input ke Arduino board ketika board sedang menggunakan sumber supply eksternal.

(36)

b. 5V. Pin output ini merupakan tegangan 5V yang diatur dari regulator pada board. Board dapat di-supply dengan salah satu supply dari DC power jack 12V), USB connector (5V), atau pin VIN dari board (7-12V). Sebuah supply 3,3V dihasilkan oleh regulator pada board. Arus maksimum yang dapat dilalui adalah 50mA.

c. GND. Pin ground.

3. ATmega328 mempunyai memori 32 KB (dengan 0,5KB digunakan untuk bootloader). ATmega328 juga mempunyai 2KB SRAM dan 1 KB EEPROM (yang dapat dibaca dan ditulis (RW/read and written).

4. Setiap 14 pin digital pada Arduino UNO dapat digunakan sebagai input dan output, menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead(). Fungsi-fungsi tersebut beroperasi di tegangan 5V. Selain itu pin-pin tersebut terdapat beberapa pin yang mempunyai fungsi-fungsi spesial:

a. Serial: pin 0 (RX) dan pin 1 (TX).

Pin ini digunakan untuk menerima (RX) dan memancarkan (TX) serial data TTL (Transistor-Transistor Logic). Kedua pin ini dihubungkan ke pin-pin yang sesuai dari chip Serial ATmega16U2 USB-ke-TTL. b. External Interrupts: pin 2 dan pin 3.

Pin-pin ini dapat dikonfigurasikan untuk dipicu sebuah interrupt (selaan) pada sebuah nilai rendah, suatu kenaikan atau penurunan yang besar, atau suatu perubahan nilai. Fungsi ini dapat digunakan dengan perintah attachInterrupt().

c. Power Width Modulation(PWM): pin 3, pin 5, pin 6, pin 9, pin 10, dan pin 11. Pin ini memberikan 8-bit PWM output dengan fungsi analogWrite().

d. SPI: pin 10 (SS), pin 11 (MOSI), pin 12 (MISO), pin 13 (SCK). Pin-pin ini men-support komunikasi SPI dengan menggunakan SPI library. e. Light Emiting Diode (LED): pin 13. Pada pin 13 terdapat sebuah LED.

Apabila pin bernilai HIGH maka LED akan menyala, namun ketika pin bernilai LOW maka LED akan mati.

f. Arduino UNO mempunyai 6 input analog yang diberi label A0 sampai A5. Setiap pin memberikan 10 bit resolusi (contohnya 1024 nilai yang

(37)

berbeda). Secara default, 6 input analog tersebut mengukur dari ground sampai tegangan 5 Volt. Untuk mengganti batas atas dari range-nya dapat menggunakan pin AREF dengan fungsi analogReference(). Terdapat sepasang pin lainnya pada board Arduino:

1. AREF. Referensi tegangan untuk input analog. Pin ini dapat digunakan dengan fungsi analogReference().

2. Reset. Pin ini memberikan tegangan LOW untuk me-reset mikrokontroler. Pin ini secara khusus digunakan untuk menambahkan sebuah tombol reset untuk melindungi sesuatu yang menghalangi kinerja board.

g. Komunikasi Arduino UNO

Arduino UNO mempunyai sejumlah fasilitas untuk komunikasi dengan sebuah komputer, Arduino lainnya atau mikrokontroler lainnya. ATmega328 menyediakan serial komunikasi UART TTL (5V), yang tersedia pada pin digital 0 (RX) dan 1 (TX). Sebuah ATmega16U2 pada channel board digunakan untuk serial komunikasi melalui USB dan muncul sebagai sebuah port virtual ke software pada komputer. Firmware16U2 menggunakan driver USB COM standar.

Software Arduino mencakup sebuah serial monitor yang

memungkinkan data teks terkirim ke dan dari board Arduino. LED RX dan TX pada board akan menyala ketika data sedang di-transmit melalui chip USB-to-serial dan koneksi USB pada komputer (tapi tidak untuk komunikasi serial pada pin 0 dan 1).

5. Programming

Arduino UNO dapat diprogram dengan software Arduino. ATmega328 pada Arduino UNO hadir dengan sebuah bootloader yang memungkinkan pengguna meng-upload kode baru ke ATmega328 tanpa menggunakan pemrogram hardware eksternal. ATmega328 berkomunikasi menggunakan protokol STK500.

6. Struktur

Setiap program Arduino (biasa disebut sketch) mempunyai dua buah fungsi yang harus ada.

(38)

A. void setup( ) { }

Semua kode didalam kurung kurawal akan dijalankan hanya satu kali ketika program Arduino dijalankan untuk pertama kalinya.

B. void loop( ) { }

Fungsi ini akan dijalankan setelah setup (fungsi void setup) selesai. Setelah dijalankan satu kali fungsi ini akan dijalankan lagi, dan lagi secara terus menerus sampai catu daya (power) dilepaskan.

7. Syntax

Berikut ini adalah elemen bahasa C yang dibutuhkan untuk format penulisan. A. // (komentar satu baris)

Kadang diperlukan untuk memberi catatan pada diri sendiri apa arti dari kode-kode yang dituliskan. Cukup menuliskan dua buah garis miring dan apapun yang diketikkan pada bagian belakangnya akan secara otomatis diabaikan oleh program.

B. /* */ (komentar banyak baris)

Jika ada banyak catatan maka hal tersebut dapat dituliskan pada beberapa baris sebagai komentar. Semua hal yang terletak di antara dua simbol tersebut akan diabaikan oleh program.

C. { } (kurung kurawal)

Digunakan untuk mendefinisikan kapan blok program mulai dan berakhir (digunakan juga pada fungsi dan pengulangan).

D. ; (titik koma)

Setiap baris kode harus diakhiri dengan tanda titik koma (jika ada titik koma yang hilang maka program tidak akan bisa dijalankan).

E. Variabel

1. int (Integer)

Digunakan untuk menyimpan angka dalam 2 byte (16 bit). Tidak mempunyai angka desimal dan menyimpan nilai dari -32,768 dan 32,767.

2. long (Long Integer)

Digunakan ketika integer tidak mencukupi lagi. Memakai 4 byte (32 bit) dari memori (RAM).

(39)

3. boolean (Boolean)

Variabel sederhana yang digunakan untuk menyimpan nilai TRUE (benar) atau FALSE (salah). Sangat berguna karena hanya menggunakan 1 bit dari RAM.

4. float (Float)

Digunakan untuk angka desimal (floating point). Memakai 4 byte

(32 bit) dari RAM dan mempunyai rentang dari

3.4028235E+38 dan 3.4028235E+38. 5. char (Character)

Menyimpan 1 karakter menggunakan kode ASCII (misalnya ‘A’ = 65). Hanya memakai 1 byte (8 bit) dari RAM.

F. Operator Matematika

Operator yang digunakan untuk memanipulasi angka. 1. = (sama dengan)

Membuat sesuatu menjadi sama dengan nilai yang lain. Misalnya: x = 10 * 2, x sekarang sama dengan 20.

2. % (persen)

Menghasilkan sisa dari hasil pembagian suatu angka dengan angka yang lain (misalnya: 12 % 10, ini akan menghasilkan angka 2). 3. + (tambah) Operasi penjumlahan. 4. – (kurang) Operasi pengurangan. 5. * (bintang) Operasi perkalian. 6. / (slash) Operasi pembagian. G. Operator Pembanding

Digunakan untuk membandingkan nilai logika. 1. = =

Sama dengan (misalnya: 12 = = 10 adalah FALSE (salah) atau 12 = = 12 adalah TRUE (benar).

(40)

2. !=

Tidak sama dengan (misalnya: 12! = 10 adalah TRUE (benar) atau 12! = 12 adalah FALSE (salah).

3. <

Lebih kecil dari (misalnya: 12 < 10 adalah FALSE (salah) atau 12 < 12 adalah FALSE (salah) atau 12 < 14 adalah TRUE (benar). 4. >

Lebih besar dari (misalnya: 12 > 10 adalah TRUE (benar) atau 12 > 12 adalah FALSE (salah) atau 12 > 14 adalah FALSE (salah). H. Struktur Pengaturan

Berikut ini adalah elemen dasar pengaturan: 1. if…else

Dengan format seperti berikut ini: if (kondisi) { }

else if (kondisi) { } else { }

kode yang ada di dalam kurung kurawal jika kondisinya TRUE, dan jika tidak (FALSE) maka akan diperiksa apakah kondisi pada else if dan jika kondisinya FALSE maka kode pada else yang akan dijalankan.

2. for

Dengan format seperti berikut ini :

for (int i = 0; i < #pengulangan; i++) { }

Digunakan bila pengulangan kode di dalam kurung kurawal beberapa kali, ganti #pengulangan dengan jumlah pengulangan yang diinginkan. Melakukan penghitungan ke atas dengan i++ atau ke bawah dengan i–.

8. Digital

A. pinMode (pin, mode)

Digunakan untuk menetapkan mode dari suatu pin, pin adalah nomor pin yang akan digunakan dari 0-19 (pin analog 0-5 adalah 14-19). Mode yang bisa digunakan adalah INPUT atau OUTPUT.

(41)

B. digitalWrite (pin, value)

Ketika sebuah pin ditetapkan sebagai OUTPUT, pin tersebut dapat dijadikan HIGH (ditarik menjadi 5V) atau LOW (diturunkan menjadi ground).

C. digitalRead(pin)

Ketika sebuah pin ditetapkan sebagai INPUT maka menggunakan kode ini untuk mendapatkan nilai pin tersebut apakah HIGH (ditarik menjadi 5V) atau LOW (diturunkan menjadi ground).

9. Analog

Arduino adalah mesin digital tetapi mempunyai kemampuan untuk beroperasi di dalam alam analog (menggunakan trik). Berikut ini cara untuk menghadapi hal yang bukan digital.

A. analogWrite (pin, value)

Beberapa pin pada Arduino mendukung PWM (pulse width modulation) yaitu pin 3, 5, 6, 9, 10, 11. Ini dapat merubah pin hidup (on) atau mati (off) dengan sangat cepat sehingga membuatnya dapat berfungsi layaknya keluaran analog. Value (nilai) pada format kode tersebut adalah angka antara 0 (0% duty cycle ~ 0V) dan 255 (100% duty cycle ~ 5V).

B. analogRead(pin)

Ketika pin analog ditetapkan sebagai INPUT dapat dibaca keluaran voltage-nya. Keluarannya berupa angka antara 0 (untuk 0V) dan 1024 (untuk 5V).

2.2.9 Integrated Development Environment (IDE) Arduino

Integrated Development Environment (IDE) Arduino adalah sebuah aplikasi cross-platform yang ditulis dengan menggunakan Java. Software ini berasal dari bahasa pemrograman processing dan wiring. Processing adalah bahasa pemrograman tingkat tinggi yang dialeknya sangat mirip dengan C++ dan Java, sehingga pengguna yang sudah terbiasa dengan kedua bahasa tersebut tidak akan menemui kesulitan dengan processing. Bahasa pemrograman processing sangat memudahkan dan mempercepat pembuatan sebuah program karena bahasa ini

(42)

sangat mudah dipelajari dan diaplikasikan dibandingkan bahasa pemrograman tingkat terendah seperti assembler yang umum digunakan pada platform lain namun cukup sulit. IDE Arduino terdiri dari:

A. Editor program adalah sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis dan meng-edit program dalam bahasa processing.

B. Compiler adalah sebuah modul yang mengubah kode program (bahasa Processing) menjadi kode biner. Sebuah mikrokontroler tidak akan bisa memahami bahasa Processing. Mikrokontroler hanya dapat memahami kode biner.

C. Uploader adalah sebuah modul yang memuat kode biner dari computer ke dalam memory di dalam board Arduino.

Gambar II.11 Tampilan IDE Arduino (Sumber: https://www.jayconsystems.com, 2016)

2.2.10 Raspbery Pi

Raspberry Pi (biasa disebut Raspi) adalah komputer papan tunggal (Single-Board Circuit) seukuran kartu kredit dengan lisensi Open-Source Hardware. Raspberry Pi dapat digunakan sebagai media center, networked computer dan aplikasi web server.

Pada board Raspi terdapat slot Micro SD, port ethernet, port HDMI, port RCA, port jack audio, port USB dan 40 input/output pin GPIO. Raspi dapat terhubung pada sebuah jaringan LAN menggunakan port Ethernet. Melalui

(43)

jaringan LAN, Raspi dapat digunakan sebagai server lokal untuk penyimpanan data dari jaringan LAN tersebut.

Gambar II.12 Raspberry Pi

(Sumber: https://www.raspberrypi.org, 2016)

2.2.11 LCD (Liquid Crystal Display)

LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi untuk menampilkan karakter angka, huruf ataupun simbol lebih baik dengan konsumsi arus yang rendah Bagian sistem prosesor LCD berfungsi untuk mengatur tampilan dan mengatur komunikasi antara LCD dengan mikrokontroler. LCD dengan tampilan 2x16 (2 baris x 16 kolom) memiliki konsumsi daya rendah.

Gambar II.13 LCD 2x16 Karakter (Sumber: http://skpang.co.uk, 2014)

2.2.12 Wireless Router

Wireless Router merupakan pengembangan dari wireless Access Point

(44)

berfungsi untuk menghubungkan beberapa wireless klien dengan perangkat jaringan atau komputer-komputer yang tergabung dalam sebuah jaringan.

Gambar II.14 Wireless Router (Sumber: http://www.snapdeal.com, 2014)

Berikut beberapa fungsi dan fitur-fitur pada Wireless Router, diantaranya: 1. Penghubung wireless klien dengan dilengkapi kemampuan untuk

melakukan routing.

2. Memiliki fungsi Network Address Translation (NAT).

3. Memiliki fitur Modem Dialer. Modem dapat dihubungkan ke wireless router dan secara otomatis melakukan dial sehingga wireless klien dapat terkoneksi ke Internet.

4. Terdapat fungsi DHCP, sehingga dapat memberikan alamat IP pada ke wireless klien secara otomatis.

5. Memiliki fitur Bandwidth Control 6. Internet Access Control

7. DDNS (Dynamic Domain Name System), sehingga IP publik yang bersifat berubah-ubah (Dynamic) menjadi sifatnya static.

(45)

2.2.13 Modem GSM

Modem GSM adalah jenis modem dengan penggunaan kartu SIM untuk dapat mengoperasikan dan berlangganan ke operator selular, seperti telepon seluler. Pada saat modem GSM terhubung dengan sebuah perangkat yang compatible, perangkat tersebut dapat berkomunikasi melalui jaringan selular. Modem GSM dapat menjadi perangkat modem dengan penggunaan serial USB.

Gambar II.15 Modem GSM (Sumber: http://www.amazon.com, 2016)

(46)

BAB III

METODE TUGAS AKHIR

3.1 Metodologi Pelaksanaan

Dalam perancangan sistem pada tugas akhir ini menggunakan metode Waterfall. Metode Waterfall adalah salah satu metode dalam SDLC (System Development Life Cycle yang memiliki tahapan pengerjaan dalam setiap fase sebelum melanjutkan ke fase selanjutnya.

Berikut tahapan-tahapan dari metode Waterfall adalah sebagai berikut:

Analisa Kebutuhan Desain Sistem Implementasi Integrasi dan Pengujian SIstem Operasi dan Pemeliharaan

Gambar III.1 Metode Waterfall

Berikut penjelasan pada Gambar III.1 tentang tahapan – tahapan dalam metode Waterfall:

a. Tahap analisis kebutuhan. Seluruh kebutuhan perangkat keras dan lunak ditentukan dalam fase ini. Informasi ini diperoleh melalui wawancara, survey atau diskusi. Informasi tersebut dianalisis untuk mendapatkan

(47)

dokumentasi kebutuhan tugas akhir ini untuk digunakan pada tahap selanjutnya.

b. Tahap desain sistem. Proses perancangan sistem perangkat keras. Tahap ini menentukan arsitektur sistem secara keseluruhan. Perancangan sistem perangkat keras melibatkan identifikasi, deskripsi dan spesifikasi kebutuhan pada perangkat keras.

c. Tahap implementasi. Perancangan perangkat keras direalisasikan disertai pemrograman. Pada tahap ini dilakukan pemeriksaan terhadap perangkat yang dibuat, apakah sudah memenuhi fungsinya sesuai spesifikasi yang telah ditentukan.

d. Tahap integrasi dan pengujian sistem. Penggabungan perangkat-perangkat serta program-program untuk proses integrasi dan pengujian sebagai kelengkapan keseluruhan sistem. Pengujian dilakukan untuk mengetahui perangkat keras yang dibuat sesuai persyaratan desain sistem. e. Tahap operasi dan pemeliharaan. Tahap terakhir dalam model Waterfall. Perangkat keras yang telah dibuat dioperasikan dan dilakukan pemeliharaan. Pemerliharaan termasuk dalam memperbaiki kesalahan pada implementasi sistem dan pengembangan pelayanan sistem, sementara persyaratan – persyaratan baru ditambahkan.

3.2 Konsep

Konsep dalam membuat alat pengukur detak jantung, tekanan darah dan suhu tubuh terintegrasi Arduino Uno untuk informasi medis adalah membangun ilustrasi sistem dan diagram secara keseluruhan serta diagram yang akan dikerjakan.

3.2.1 Ilustrasi Sistem Keseluruhan

Pada keseluruhan sistem dibagi menjadi dua sisi, yaitu sistem pada rumah sakit lokal (puskesmas desa) dan rumah sakit pusat. Pada Puskesmas Desa terdapat seorang perawat untuk melakukan pemeriksaan terhadap pasien. Pada Rumah Sakit Pusat terdapat seoarang dokter sebagai spesialis dalam menganalisa informasi medis yang diterima dari perawat di Puskesmas Desa. Penghubung pengiriman informasi

(48)

medis dari perawat di Puskesmas Desa kepada dokter di Rumah Sakit Pusat yaitu melalui jaringan Internet. Ilustrasi sistem secara keseluruhan ditunjukan pada Gambar III.2.

HOSPITAL CENTER

RUMAH SAKIT PUSAT

PC / LAPTOP UNTUK AKSES WEB SERVER DI WEB HOSTING

RUANGAN DI HOSPITAL CENTER

DOKTER AHLI PUSKESMAS DESA + INSTRUMENT MEDIS CLOUD DATABASE (WEB HOSTING) SENSOR DETAK JANTUNG SENSOR SUHU PASIEN RUANGAN DI PUSKESMAS SENSOR TEKANAN DARAH SMARTPHONE ANDROID PERAWAT / DOKTER SERVER LOKAL

Gambar III.2 Ilustrasi Sistem

Pada puskesmas desa, terdapat perangkat keras yang digunakan oleh perawat sebagai alat pengukuran kesehatan pasien, yaitu detak jantung, suhu tubuh dan tekanan darah. Perawat menggunakan tampilan LCD dan smartphone dengan penggunaan aplikasi android sebagai monitoring proses pengukuran. Hasil data pengukuran tersebut merupakan bagian dari informasi medis pasien. Informasi medis pasien terkirim ke database cloud menggunakan smartphone melalui jaringan GSM. Dokter di rumah sakit pusat dapat mengakses hasil informasi tersebut menggunakan PC / Laptop yang terhubung dengan jaringan Internet.

3.2.2 Blok Diagram Keseluruhan

Blok diagram keseluruhan sistem dibagi menjadi 2 bagian, yaitu blok diagram sistem perangkat lunak dan blok diagram sistem perangkat keras. Pada sistem perangkat lunak terdiri dari Smartphone Andorid yang berisi Aplikasi informasi medis, Database Server lokal untuk penyimpanan data bersifat lokal dan Web Server di Cloud Database untuk pengaksesan Web di Rumah Sakit Pusat. Pada sistem perangkat keras terdiri dari sensor suhu tubuh, sensor detak jantung, sensor tekanan darah, Mikrokontroler atau ADC (Analog-to-Digital Converter), Wireless Router dan

(49)

Modem. Perangkat Server pada Rumah Sakit lokal menggunakan Raspberry Pi dengan Wifi Dongle agar dapat terhubung dengan sistem perangkat keras. Berikut Gambar III.3 merupakan Diagram Blok Sistem Keseluruhan:

Sensor Detak Jantung Sensor Tekanan Darah Sensor Suhu Tubuh ADC (Arduino Uno) Wireless Router Smartphone Modem GSM PC / Laptop 2.4 GHz (Wi-fi) 2.4 GHz (Wi-fi) Prog. Penerima data sensor dan penyimpan ke

server lokal

Prog. Android input data pasien dan monitoring

pengukuran pada database server lokal

Prog. Database Server Lokal

RUMAH SAKIT LOKAL RUMAH SAKIT PUSAT

Keterangan :

Bagian Kerja Aldy Gilang Bagian Kerja Andis Resmana

CLOUD Pengolah Data (Raspberry Pi) 2.4 GHz (Wi-fi) Wifi Dongle Modem

Gambar III.3 Diagram Blok Sistem Keseluruhan

Pada Gambar III.3 merupakan diagram blok sistem keseluruhan pada proses penyimpanan dan pengiriman informasi medis antara sistem perangkat keras dan perangkat lunak. Keseluruhan sistem dibagi menjadi 2 sisi, yaitu Rumah Sakit lokal dan Rumah Sakit pusat.

Di rumah sakit lokal, terdapat perangkat keras yang berfungsi sebagai alat pengukuran kesehatan pasien. Perangkat keras tersebut terdiri dari dari sensor tekanan darah, detak jantung dan suhu tubuh. Keseluruhan sensor tersebut terhubung dan terintegrasi dengan mikrokontroler. Arduino Uno berfungsi sebagai mikrokontroler dan ADC (Analog-to-Digital Converter) untuk mengubah sinyal data analog menjadi data digital.

Pada sistem perangkat lunak salah satunya berfungsi sebagai penyimpanan hasil data pengukuran dari sensor. Hasil data tersebut disimpan pada Raspberry Pi sebagai database server lokal.

(50)

Smartphone dapat terhubung dengan server lokal, yaitu Raspberry Pi melalui jaringan wireless (Wi-Fi) yang dipancarkan oleh wireless router. Smartphone disertai aplikasi android digunakan untuk memasukan data pasien dan memonitoring proses pengukuran. Hasil pengukuran tersebut merupakan bagian dari informasi medis. Hasil keseluruhan informasi medis tersebut dikirim ke web Medical Control sebagai penyimpanan data di cloud server. Halaman web tersebut dapat diakses oleh dokter di rumah sakit pusat menggunakan PC (Personal Computer) atau Laptop untuk keperluan informasi medis pasien tersebut.

3.2.3 Blok Diagram Yang Dikerjakan

Pada implementasi perangkat keras, sistem menggunakan beberapa perangkat untuk dapat melakukan pengukuran detak jantung, tekanan darah dan suhu tubuh. Pengukuran tersebut diperlukan sebagai bagian dari informasi medis pasien.

Sensor Detak Jantung Sensor Tekanan Darah Sensor Suhu Tubuh ADC (Arduino Uno) Wireless Router 2.4 GHz (Wi-fi) Prog. Penerima data sensor dan penyimpan ke

server lokal

Modem

Gambar III.4 Diagram Blok Diagram Sub-Sistem

Pada Gambar III.4, merupakan diagram blok sub-sistem pada alat yang dibuat. Pada alat tersebut terdiri atas beberapa perangkat, diantaranya:

 Sensor suhu tubuh (DS18B20), digunakan sebagai sensor untuk pengukuran suhu tubuh pasien.

 Sensor detak jantung (SEN11574), berfungsi sebagai pendeteksian detak jantung pasien.

(51)

 Sensor tekanan darah (TCRT1000), berfungsi sebagai pendeteksian aliran darah untuk mengetahui tekanan darah pasien.

 Arduino Uno (Mikrokontroler), berfungsi sebagai pusat pemrosesan dan ADC (Analog-to-Digital Converter) untuk mengubah sinyal analog yang diterima dari keseluruhan sensor. Hasil data pemrosesan dan pengubahan sinyal dari sensor tersimpan di database server lokal melalui port Ethernet Shield yang terhubung ke wireless router.

 Wireless router, berfungsi untuk menghubungkan Arduino Uno dengan Raspberry Pi. Dengan penggunaan wireless router, Smartphone dapat memonitoring hasil pengukuran yang tersimpan di Raspberry Pi melalui jaringan wireless (Wi-Fi).

 Modem, berfungsi untuk menghubungkan keseluruhan sistem di lokal dengan web. Ini bertujuan hasil informasi medis yang tersimpan di database server lokal dapat dikirm ke web Medical Control menggunakan Smartphone melalui jariingan GSM. 3.2.4 Flowchart Sistem MULAI BACA SENSOR TAMPILAN DATA SENSOR KE LCD SIMPAN DATA KE DATABASE SERVER DATA TERSIMPAN STATUS GAGAL TERSIMPAN