SISTEM KLASIFIKASI WARNA KULIT DAN KELAINAN KULIT MENGGUNAKAN PANTULAN BERKAS CAHAYA
NEAR INFRARED (NIR)
PROPOSAL TUGAS AKHIR
Diajukan untuk memenuhi syarat akademik pada program Strata-1 Jurusan Teknik Elektro
Universitas Jenderal Achmad Yani
Oleh :
Muhammad Lifto Erian 2250017072
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS JENDERAL ACHMAD YANI
2023
DAFTAR ISI
BAB I PENDAHULUAN ... 3
1.1. Latar Belakang Masalah ...3
1.2. Tujuan ... 4
1.3. Batasan Masalah ... 4
BAB II TEORI PENUNJANG ... 5
2.1. Prinsip Kerja ... 5
2.2. Struktur Kulit ... 5
2.2.1. Fungsi Kulit... 8
2.3. Jenis-Jenis Kulit ... 10
2.4. Jenis Penyakit Kulit ... 13
2.5. Fitzpatrick Skin Phototype ... 16
2.6. Infrared ... 17
2.7. Domain Waktu dan Domain Frekuensi ... 19
BAB III PERANCANGAN SISTEM ... 20
3.1. Desain Sistem ... 20
3.1.1. Diagram Blok ... 20
3.1.2. Fungsi dan Fitur ... 20
3.2. Desain Perangkat Keras ... 21
3.2.1. Sensor Infrared TCRT5000 ... 23
3.2.2. Arduino Uno ... 24
3.3. Desain Perangkat Lunak ... 24
DAFTAR PUSTAKA………27
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah
Kulit merupakan organ tubuh pada manusia yang sangat penting karenan terletak pada bagian luar tubuh yang berfungsi untuk menerima rangsangan seperti sentuhan, rasa sakit dan pengaruh lainnya dari luar[1]. Kulit yang tidak terjaga kesehatannya dapat menimbulkan berbagai penyakit kulit segingga perlu menjaga kesehatan kulit sejak dini agar terhindar dari penyakit. Penyakit kulit dapat menyerang siapa saja dan menyerang pada bagian tubuh mana pun. Penyakit kulit merupakan salah satu penyakit yang sering dijumpai pada negara beriklim tropis seperti Indonesia[2]. Berbagai penyakit kulit dapat disebabkan oleh beberapa factor seperti lingkungan dan kebiasaan sehari-hari yang bruk, perubahan iklim, virus, bakteri, alergi, daya tahan tubuh dan lain-lain[3].
Kurangnya pengetahuan tentang jenis penyakit kulit serta tidak mengetahui cara pencegahannya mengakibatkan seseorang dapat terkena penyakit kulit tingkat akut. Sehingga dengan adanya bantuan teknologi diharapkan penyakit yang menyerang kulit tubuh manusia dapat diketahui secara dini dan hal tersebut dapat memperkecil terjadinya penyakit yang lebih berbahaya. Perawatan-perawatan kulit cenderung terbatas pada analisis visual kulit pasien yang dilakukan oleh dokter atau spesialis lainnya, dengan contoh penggunaan teknologi pemrosesan gambar digital yang jarang terjadi untuk membantu proses pengobatan. Saat ini juga tidak ada produk yang memungkinkan pasien mengevaluasi kondisi kulit mereka saat dalam perjalanan, misalnya, di pantai saat terpapar radiasi sinar ultraviolet. Oleh karena itu diperlukan suatu metode dan sistem yang mampu menganalisis kondisi kulit.
Pada penelitian ini, yang harus dilakukan yaitu mendeteksi untuk mengidentifikasi jenis kelainan kulit dengan menggunakan pengolahan data dari pantulan cahaya near infrared yang dipancarkan oleh transmitter dan diterima receiver dan hasil yang didapat adalah jenis kondisi kulit tersebut.
1.1 Tujuan
Dari rumusan masalah yang telah dipaparkan tujuan akhir dari proposal ini adalah sebagai berikut :
1. Merancang suatu alat deteksi warna kulit dan kelainan kulit dengan memanfaatkan pantulan berkas NIR pada permukaan kulit menggunakan sensor TCRT5000.
2. Dapat merancang suatu sistem yang mampu mengklasifikasi tiga warna kulit dan dua jenis kelainan kulit dengan menganalisis nilai output (V) dari pantulan berkas cahaya near infrared (NIR) yang ditangkap kembali oleh phototransistor.
1.2 Batasan Masalah
Untuk menghindari pembahasan yang meluas maka dalam proposal ini ditetapkan batasan-batasan masalah dengan hal-hal sebagai berikut.
1. Input sistem memanfaatkan sensor TCRT5000, dengan sensitivitas pada panjang gelombang 950 nm dan daya ≤ 5W.
2. Penelitian ini menggunakan kulit manusia.
3. Penelitian ini mengukur di satu bagian tubuh yang sama.
4. Bagian yang akan diidentifikasi berupa warna kulit dan kelainan kulit yang umum seperti light brown, dark brown, brown, keloid, dan jerawat.
BAB II
TEORI PENUNJANG
2.1. Prinsip Kerja
Pada tugas akhir ini akan dirancang sebuah sistem klasifikasi kondisi kulit yang dimana inputnya berupa cahaya infrared yang akan diarahkan ke kulit dengan sensor TCRT5000. Kemudian pantulan dari cahaya near infrared tersebut ditangkap kembali oleh phototransistor dan memperoleh output yang ingin dicapai yaitu dapat mendeteksi warna kulit dan dua kelainan kulit, yaitu jerawat, keloid.
Gambar II- 1. Prinsip Kerja Alat
2.2. Struktur Kulit
Struktur kulit terdiri dari bagian-bagian lapisan anatomi kulit dengan fungsi yang berbeda-beda. Dan kulit terbagi atas 2 lapisan yaitu kulit Epidermis dan kulit Dermis. Epidermis merupakan kulit lapisan paling luar (rambut, kuku, dan kelenjar keringat) dan berasal dari lapisan ektoderm embrio. Dermis sendiri berasal dari mesoderm.
1. Epidermis
Bagian kulit ini biasa disebut sebagai kulit ari atau bagian kulit terluar yang sangat tipis. Fungsinya adalah melindungi tubuh dari zat kimia, melindungi tubuh dari sinar UV, dan melindungi tubuh dari bakteri.
Dalam sel epidermis ada keratinosit yang sebagai sel paling dominan.
Keratinosit ini bertumbuh, bergerak keatas dan membentuk lapisan yang protektif bagi kulit, dan ada sel yang terselip di antara keratinosit pada epidermis yaitu sel melanosit, sel langerhans, dan sel merkel. Di kulit tebal atau epidermis terdapat 5 lapisan sel yaitu [4] :
a. Lapisan Basale
Merupakan lapisan paling bawah pada epidermis, dan berfungsi melindungi epidermis dengan terus menerus memperbarui sel-selnya.
b. Lapisan Spinosum
Merupakan lapisan kedua paling bawah setelah lapisan basal. Sel ini merupakan hasil pembelahan dari sel basal yang bergerak ke atas dan saling dihubungkan dengan desmosom.
c. Lapisan Granulosum
Pada lapisan ini merupakan butiran granula keratohialin yang ada dalam sel, berbentuk datar dan tidak ada intinya. Di dalam granula keratohyalin mengandung profilagrin yang akan berubah menjadi filagrin 2-3 hari.
Filagrin akan menjadi molekul yang membantu penyerapan radiasi sinar ultraviolet.
d. Lapisan Lusidum
Lapisan ini hanya dijumpai pada bagian kulit tebal dan terdiri atas lapisan tipis translusen sel eosinofilik yang sangat pipih.
e. Lapisan Korneum
Merupakan lapisan yang paling dekat dengan permukaan dari kulit epidermis. Lapisan ini memberikan perlindungan mekanik pada kulit dan sebagai barier untuk mencegah kehilangan air pada kulit
Gambar II- 2. Anatomi Epidermi
2. Dermis
Dermis atau lapisan kulit jangat, lapisan ini merupakan lapisan kedua dari kulit dan lapisan yang lebih tebal daripada lapisan epidermis. Dermis mempunyai serabut yang elastic dengan memungkinkan kulit dapat merenggang pada saat orang tersebut bertambah gemuk, dan kulit bergelambir saat orang menjadi kurus. Terdapat berbagai macam lapisan- lapisan dermis (Kulit Jangat) sebagai berikut :
a. Pembuluh Kapiler
Berfungsi untuk menghantarkan nutrisi/zat-zat makanan pada akar rambut dan sel kulit.
b. Kelenjar keringat
Tersebar pada seluruh kulit dan berfungsi untuk menghasilkan keringat yang dikeluarkan melalui pori-pori.
c. Kelenjar minyak
Berfungsi menghasilkan minyak supaya kulit dan rambut tidak kering dan mengkerut.
d. Kelenjar rambut
Kelenjar ini memiliki akar dan batang rambut serta kelenjar minyak rambut. Pada saat dingin dan rasa takut, rambut pada tubuh kita akan terasa
berdiri, hal ini disebabkan karena di dekat akar rambut terdapat otot polos yang memiliki fungsi untuk menegakkan rambut.
e. Kumpulan saraf
Dapat merasakan rasa nyeri, saraf terasa dingin dan panas dan peka pada sentuhan.
Gambar II- 3. Anatomi Dermis
2.2.1. Fungsi Kulit
Kulit adalah lapisan jaringan yang terdapat pada bagian luar yang menutupi dan melindungi permukaan tubuh. Kulit sebagai pelindung hampir keseluruhan organ tubuh dari lingkungan luar. Kulit juga menerima respon tubuh dari lingkungan dalam bentuk tekanan rabaan dan rasa tertentu[5].
Secara umum kulit mempunyai berbagai macam fungsi sebagai berikut:
1. Fungsi Proteksi.
Bagian kulit yang berfungsi menjaga bagian dalam tubuh terhadap gangguan fisik maupun mekanik, seperti tekanan, gesekan, zat-zat kimia dan gangguan yang bersifat panas seperti sengatan sinar UV, radiasi dan infeksi kuman atau jamur pun juga berpengaruh.
2. Fungsi Absorpsi.
Kulit yang sehat adalah kulit yang lebih mudah menyerap yang menguap dari pada menyerap benda cair atau padat maupun yang larut seperti lemak. Kemampuan pada fungsi kulit ini dipengaruhi oleh tebal dan
tipisnya kulit, dehidrasi kelembaban metabolisme dan juga jenis vehikulum.
3. Fungsi Ekskresi
Memiliki fungsi mengeluarkan zat-zat keringat yang tidak berguna sebagai hasil metabolisme dari dalam tubuh dan dikeluarkan melalui pori- pori dengan membawa garam, yodium dan zat kimia lainnya.
4. Fungsi Persepsi
Kulit yang mengandung ujung saraf sensorik di dermis dan subkutis.
Bagian yang peka terhadap rangsangan panas diperankan oleh badan-badan Ruffini pada dermis dan subkutis. Bagian peka terhadap dingin diperankan oleh badan Krause pada dermis. Bagian peka terhadap rabaan terdapat pada taktil Meissner yang terletak di papilla dermis. Sedangkan yang peka terhadap tekanan diperankan oleh badan Paccini di epidermis.
5. Fungsi Pengaturan Suhu Tubuh
Kulit kaya akan pembuluh darah sehingga mengharuskan kulit untuk mendapat nutrisi yang cukup baik, dan peran fungsi kulit ini dengan cara mengeluarkan keringat dan mengerutkan pembuluh darah kulit.
6. Fungsi Pembentukan Pigmen
Sel pembentuk pigmen (Melanosit), terletak pada lapisan basal dan sel ini berasal dari rigi saraf. Jumlah besarnya butiran pigmen (melanosomes) menentukan warna kulit ras maupun individu. Warna kulit tidak sepenuhnya dipengaruhi oleh pigmen kulit, melainkan juga oleh tebal tipisnya kulit, reduksi Hb (hemoglobin).
7. Fungsi Pembentukan Vit D
Fungsi ini mengubah 7 dihidroksi kolesterol dengan bantuan sinar matahari. Dan kebutuhan tubuh akan vitamin D tidak cukup hanya dari hal tersebut sehingga pemberian vitamin D sistematik masih tetap diperlukan.
8. Fungsi Keratinisasi
Lapisan kulit epidermis dewasa mempunyai 3 jenis sel utama yaitu Keratinosit, Langerhans, Melanosit.
2.3. Jenis-Jenis Kulit
Pada umumnya jenis pada kulit manusia dikelompokkan menjadi beberapa bagian, yaitu [6] :
1. Kulit Normal
Merupakan kulit ideal yang sehat, dengan minyak dan kelembaban yang cukup. Kulit normal cenderung mudah dirawat karena minyak yang dikeluarkan seimbang. Akan tetapi tetap harus dirawat agar senantiasa bersih dan segar. Jika tidak terawat maka kulit akan mudah mengalami penuaan dini. Ciri-ciri kulit normal adalah kulit yang lembut, halus tanpa jerawat, elastis, serta tidak terlihat minyak berlebih dan juga tidak kering.
Gambar II- 4. Anatomi Kulit Normal
2. Kulit Kering
Kandungan lemak pada kulit kering sangat sedikit, sehingga mudah terjadi penuaan dini yang ditandai dengan keriput dan kulit terlihat serta kasar.
Kulit kering terjadi jika keseimbangan kadar minyak terganggu, maka dari itu kulit kering memerlukan perawatan seperti pemberian nutrisi agar kadar minyak tetap seimbang dan kulit dapat selalu terjaga kelembabannya.
Gambar II- 5. Anatomi Kulit Kering
Ciri-ciri kulit kering adalah mudah merekah dan terlihat kusam karena gangguan proses keratinisasi kulit ari, kulit halus tetapi mudah menjadi kasar, mudah timbul kerutan yang disebabkan oleh menurunnya elastisitas kulit dan menurunnya daya kerut otot-otot, mudah timbul noda hitam.
3. Kulit Berminyak
Jenis kulit ini mempunyai kadar minyak yang berlebihan pada permukaan kulit sehingga tampak mengkilap dan kusam. Kelenjar minyak pada kulit yang berminyak biasanya terletak pada lapisan dermis.
Gambar II- 6. Anatomi Kulit Berminyak
Terdapat 2 faktor yang menjadi pemicu pada kulit berminyak, yaitu:
1. Faktor Internal meliputi:
a) Faktor Genetis : cenderung dari orang tua yang memiliki jenis kulit berminyak maka anak dari orang tua tersebut akan memiliki kulit yang berminyak pula.
b) Faktor Hormonal : hormone pada manusia sangat mempengaruhi produksi keringat. Biasanya terjadi pada wanita yang sedang menstruasi atau sedang hamil. Selain itu stress dan banyak gerak juga dapat menjadi pemicu keringat yang berlebihan.
2. Faktor Eksternal meliputi:
a) Makanan yang terlalu pedas baik cabai ataupun merica, makanan terlalu asin, makanan yang berbumbu menyengat seperti bawang putih, makanan yang terlalu berminyak serta makanan dan minuman yang terlalu panas pun bisa menjadi rangsangan keluarnya keringat.
b) Udara panas atau lembab.
3. Kulit Sensitif
Kulit ini didasarkan atas reaksi yang cepat terhadap rangsangan.
Kulit sensitif biasanya lebih tipis dari kulit lainnya sehingga sangat peka terhadap hal-hal yang bisa menimbulkan alergi. Jika terkena alergi pun akan ada bentuk reaksi berupa bercak merah, gatal, iritasi hingga luka apabila tidak dirawat secara baik dan benar. Kulit sensitif memiliki ciri-ciri sebagai berikut : tekstur kulit tipis, mudah alergi, cepat bereaksi, pembuluh darah kapiler dan ujung saraf berada sangat dekat dengan permukaan, sehingga kulit mudah terlihat kemerahan. Adapun faktor-faktor yang dapat menjadi alergi bagi kulit sensitif seperti : makanan yang pedas dan berbumbu tajam, nikotin, kafein, minuman beralkohol, kandungan parfum, gangguan stres, sinar ultraviolet, dan pewarna dalam kosmetik.
4. Kulit Campuran atau Kombinasi
Pada kondisi tertentu kadang dijumpai pada kulit sensitif- berminyak. Kulit kombinasi terjadi jika kadar minyak tidak merata dan relatif berada di wajah. Kulit campuran memiliki ciri-ciri : tekstur kulit sesuai jenisnya yakni di area kulit berminyak akan terjadi penebalan dan di area normal atau kering akan lebih tipis.
2.4. Jenis Penyakit Kulit
Penyakit kulit merupakan penyakit yang mencemaskan orang-orang dari segala usia. Gangguan infeksi pada kulit sering terjadi karena ada faktor penyebabnya, antara lain yaitu lingkungan, iklim, alergi, tempat tinggal, dan kebiasaan hidup yang kurang sehat. Berikut adalah beberapa jenis penyakit kulit dan cara pencegahannya :
1. Jerawat (Acne)
Pada dasarnya jerawat sering terjadi pada kulit berminyak dan disebabkan oleh tumbuhnya kotoran atau sel kulit mati yang mengakibatkan
folikel dan pertumbuhan sebum yang terhambat, dan apabila tidak dibersihkan akan menyumbat saluran dan minyak yang keluar akan bertumpuk menjadi komedo. Ketika komedo terkena bakteri maka akan menjadi jerawat[7].
Gambar II- 7. Penyakit Jerawat
Jerawat dianggap fisiologis karena perubahan hormonal yang sering terdapat pada anak-anak pubertas. Selain itu kesalahan dalam memilih kosmetik juga dapat menyebabkan timbulnya jerawat. Jerawat timbul di daerah sebore yaitu daerah kulit yang mengandung banyak kelenjar minyak.
Daerah sebore terdapat pada pipi, dagu, hidung, dada, punggung dan dahi.
Dan jerawat akan terus berkembang apabila tidak dilakukan pengobatan atau pencegahan di tahap awal kemunculannya.
2. Keloid
Keloid merupakan bagian tubuh manusia yang mengalami luka atau cedera pada kulit, dan akan terjadi pembentukan jaringan parut pada bagian yang mengalami luka. Keloid dapat berukuran lebih besar dari luka awalnya, paling sering terjadi pada bagian kulit di punggung, dada, daun telinga, pipi, dan bagian tubuh lainnya.
Keloid dikenal sebagai penyakit bawaan. Berdasarkan penelitian
keloid biasanya diderita oleh orang berusia 10-30 tahun. Gejala utama keloid adalah berwarna merah muda, menonjol, gatal, mudah mengalami iritasi apabila terkena gesekan, warnanya akan menjadi gelap dari kulit ketika tidak mendapat perawatan[8].
Gambar II- 8. Struktur Dalam Kulit Keloid
Gambar II- 9. Keloid
3. Skar Hipertrofik.
Parut hipertrofik adalah pertumbuhan jaringan parut berlebihan yang tidak melewati luas luka tersebut. Setiap luka atau goresan dapat menimbulkan bekas setelah sembuh dan itulah yang disebut jaringan parut.
Berbeda dengan keloid, parut hipertrofik dapat mencapai ukuran tertentu, kemudian mengecil tergantung proses pertumbuhannya. Biasanya parut hipertrofik berwarna merah, tebal dan bisa terasa gatal atau nyeri[9].
Gambar II- 10. Skar Hipertrofik 4. Kutil
Kutil adalah pertumbuhan kulit yang muncul ketika lapisan paling atas kulit terinfeksi oleh human papillomavirus . Virus ini dapat masuk kedalam tubuh melalui kulit yang rusak seperti luka atau goresan. Kondisi ini menular dan menyebar melalui kontak kulit dan berbagai barang pribadi seperti handuk, sapu tangan dan barang individu lainnya
Gambar II- 11. Kutil
2.5. Fitzpatrick Skin Phototype
Fitzpatrick Skin Phototype adalah sistem yang digunakan untuk menggambarkan kulit seseorang. Jenis kulit menurut Fitzpatrick ini dibagi menjadi enam jenis kulit, warna kulit dan reaksi ketika terkena paparan sinar matahari[10].
Tabel II. 1. hasil kesimpulan dari Fitzpatrick Skin Phototype. Rata-rata warna kulit yang dimiliki orang Indonesia adalah tipe kulit II (Kulit Putih), III (Coklat Muda), IV (Coklat Sedang), dan V (Coklat Tua).
2.6. Infrared
Sinar infrared adalah radiasi energi yang tidak tampak oleh mata manusia, namun bisa kita rasakan panasnya. Sinar inframerah ini mempunyai panjang gelombang yang lebih panjang daripada panjang gelombang cahaya tampak tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang radio. Radiasi inframerah memiliki panjang gelombang antara 700 nm dan 1 mm. Sinar inframerah dihasilkan oleh elektron dalam molekul-molekul ketika sebuah benda dipanaskan. Dan setiap benda yang bersuhu diatas nol Kelvin pasti memancarkan radiasi inframerah[11]. Sinar infrared
Tipe Kulit
Warna Pokok Karakteristik
I Kulit Putih Pucat Kulit sangat sensitif, selalu terbakar, tidak pernah
kecoklatan
II Kulit Putih Kulit sangat sensitif, mudah terbakar, tanning minimal III Kulit Coklat Muda Kulit sensitif, terkadang
terbakar, perlahan berubah menjadi terang coklat
IV Kulit Coklat
Sedang
Sedikit sensitif, luka bakar minimal, selalu cokelat
sedang
V Kulit Coklat Tua Kulit jarang terbakar, dan tanning dengan baik.
VI Kulit Coklat Tua
Berpigmen dalam untuk kulit hitam
Kulit tidak pernah terbakar, dan sangat berpigmen.
memiliki karakteristik sebagai berikut :
1. Tidak dapat dilihat oleh manusia
2. Tidak dapat menembus materi yang tidak tembus pandang 3. Dapat ditimbulkan oleh komponen yang menghasilkan panas 4. Panjang gelombang pada inframerah memiliki hubungan yang berlawanan atau berbanding terbalik dengan suhu. Ketika suhu mengalami kenaikan, maka panjang gelombang akan mengalami penurunan.
5. Memiliki fluktuasi daya tinggi dan dapat diintervensi oleh cahaya matahari.
Sinar Infrared memiliki beberapa jenis, sebagai berikut :
1. Sinar Infrared jarak dekat dengan panjang gelombang 0.75-1.5 µm.
Contoh aplikasi sederhana yaitu untuk near infrared digunakan untuk pencitraan pandangan malam seperti pada nightscoop.
2. Sinar Infrared jarak menengah dengan gelombang 1.50-10 µm.
Contoh aplikasi yaitu untuk mid infrared adalah sensor alarm
3. Sinar Infrared jarak jauh dengan panjang gelombang 10-100 µm.
Contoh aplikasi sederhana yaitu untuk far infrared adalah alat-alat kesehatan.
Kelebihan Sinar Infrared dalam pengiriman data, sebagai berikut :
1. Pengiriman data dengan inframerah dapat dilakukan kapan saja, karena pengiriman tidak membutuhkan sinyal.
2. Pengiriman data hanya dengan alat yang sederhana.
3. Pengiriman data dari ponsel tidak memakan biaya (gratis) Kekurangan Sinar Infrared dalam pengiriman data, sebagai berikut :
1. Inframerah sangat berbahaya bagi mata, jangan sampai sorotan infra merah mengenai mata.
2. Pada pengiriman data dengan inframerah, kedua port infra merah
harus berhadapan satu sama lain. Sedikit menyulitkan dalam transfer data.
3. Pengiriman data yang lebih lambat dibandingkan Bluetooth.
2.7. Domain Waktu dan Domain Frekuensi
Kedua domain ini merupakan domain yang sangat berpengaruh dalam proses analisis data. Pada domain waktu, ketika diplot salah satu sumbu dengan variabel lainnya adalah amplitudo. Dan pada domain frekuensi ketika di plot spektrum dengan penyajian frekuensi terhadap magnitudo. Spektrum frekuensi sinyal pada dasarnya adalah komponen frekuensi (spektral frekuensi) sinyal yang menunjukkan frekuensi apa yang muncul. Analisis pada domain frekuensi digunakan apabila prosesnya membutuhkan filtering, amplifying, dan mixing, sedangkan analisis pada domain waktu akan memberikan hasil kebiasaan dari sinyal terhadap variabel waktu, yang dimana pada domain waktu memungkinkan untuk melakukan prediksi dan regresi terhadap sinyal.
Analisis pada domain waktu merupakan proses menganalisis data terhadap periode waktu tertentu. Dan analisis pada domain frekuensi merupakan proses analisis fungsi matematika atau sinyal mengenai frekuensi, dan lebih banyak digunakan terhadap sinyal yang bersifat periodik terhadap waktu.[12]
Gambar II- 12. Analisis Domain Waktu dan Analisis Domain Frekuensi.
BAB III
PERANCANGAN SISTEM
3.1. Desain Sistem
Desain sistem adalah merancang atau mendesain suatu sistem yang baik, berisi langkah-langkah dalam proses pengolahan data dan prosedur untuk mendukung operasi sistem. Desain ini digunakan sebagai acuan gambaran umum sistem atau mendefinisikan cara kerja sistem secara singkat dan umum. Perancangan ini terdiri dari perancangan desain umum sistem, desain perangkat keras, spesifikasi komponen dan desain perangkat lunak.
3.1.1. Diagram Blok
Sistem yang akan dirancang pada tugas akhir ini yaitu sebuah alat yang akan dirancang untuk mendeteksi kulit pada manusia dengan menembakkan cahaya kemudian ditangkap oleh sensor cahaya hasil dari deteksi tersebut lalu diolah oleh pengolah data cahaya kemudian ditampilkan pada serial monitor.
Gambar III- 1. Diagram Blok Sistem
3.1.2. Fungsi dan Fitur
Pada alat ini menggunakan fungsi dan fitur sebagai berikut : 1. Power Supply DC 5V
Power supply ini berfungsi untuk memberikan tegangan dan arus listrik pada suatu rangkaian elektronika.
2. Mikrokontroler
Pada penelitian ini digunakan mikrokontroler Arduino Uno.
Mikrokontroler ini berfungsi sebagai pengontrol dan memprogram rangkaian pada alat pendeteksi kelainan kulit manusia.
3. Sensor Infrared
Penelitian ini menggunakan sensor TCRT5000. Sensor ini berguna sebagai pemancar (Transmitter) dan penerima (Receiver) inframerah.
4. Analog to Digital Converter (ADC)
Analog to Digital Converter (ADC) digunakan sebagai pengubah input analog menjadi kode-kode digital. Inputan analog bersumber dari sensor cahaya yang kemudian output-an nya .
5. Serial Monitor
Pada penelitian ini serial monitor digunakan sebagai penunjuk hasil dari mendeteksi kulit tersebut.
3.2. Desain Perangkat Keras
Merupakan perancangan dari segi komponen maupun sensor yang akan digunakan pada tugas akhir ini. Perangkat keras yang digunakan pada tugas akhir ini adalah Sensor near infrared TCRT5000, Arduino uno, PCB (Printed Circuit Board), dan jumper. Saat Sensor TCRT5000 ditempelkan pada bagian kulit, transmitter akan memancarkan sinar infrared dan diterima oleh receiver. Arduino akan memberikan pembacaan terus menerus dalam bentuk tegangan yang bervariasi. Nilai tegangan akan diolah oleh arduino uno, dengan melakukan pengklasifikasian nilai tegangan berdasarkan warna kulit dan kelainan kulit yang sudah diterima. Semua komponen tersebut dikemas menjadi satu seperti pada Gambar III-2. Pada Gambar III-3 adalah wiring diagram dari ketiga sensor
TCRT5000 yang dihubungkan ke arduino uno. Pada Gambar III-4 adalah peletakan 3 sensor TCRT5000 dan gambaran berkas sinar infrared terhadap kulit.
Gambar III- 2 Desain Cover Alat
Gambar III- 3. Wiring Diagram
Gambar III- 4. Berkas sinar dari tiga sensor
3.2.1. Sensor Infrared TCRT5000
Gambar III- 5. Sensor Infrared TCRT5000
Sensor infrared TCRT5000 merupakan sensor yang dibuat dari infrared yang dijadikan sebagai pemancarnya dan photodiode atau transistor sebagai penerimanya. Untuk cara kerjanya tentunya dengan memanfaatkan pantulan cahaya yang kemudian akan diterima oleh photodiode dan keluaran dari sensor ini berupa sinyal analog.
Pada gambar diatas terdapat potensio dibagian belakang sensor, yang dimana fungsi dari potensio ini untuk mengatur sensitivitas sensor tersebut[13].
TCRT5000 sendiri mempunyai 4 pin, yaitu :
− VCC (Input tegangan positif).
− GND (Input tegangan negatif).
− D0 (Digital Output), pin output digital dari sensor TCRT5000.
− A0 (Analog Output, pin output analog dari sensor TCRT5000.
Gambar III- 6. Kondisi Sensor Infrared Saat Bekerja
Gambar diatas adalah kondisi ketika sensor infrared dipancarkan lalu dipantulkan dan diterima oleh receiver. Keluaran dari sensor tersebut akan bernilai tinggi ketika dihadapkan dengan warna yang dapat merefleksikan cahaya misalnya warna putih. Kemudian ketika dihadapkan dengan benda berwarna gelap, maka keluaran sensornya akan rendah.
3.2.2. Arduino Uno
Gambar III- 7. Arduino Uno
Arduino adalah board mikrokontroler berbasis Atmega328, yang biasa digunakan untuk mempermudah pembuatan suatu program[14]. Hal- hal yang dapat digunakan dengan arduino adalah suara, panas, cahaya, posisi dan sentuhan. Secara sederhana mikrokontroler sebagai otak dari suatu perangkat/sistem yang mampu berinteraksi dengan perangkat yang terhubung dengan sekitarnya. Arduino mampu berinteraksi dengan perangkat yang terhubung dengan sekitarnya. Arduino uno ada penelitian digunakan untuk menjalankan fungsi sensor dan beberapa port yang digunakan pada arduino uno adalah port tegangan 5V, ground, A0, A1, A2. Ketika port tersebut sudah dihubungkan dengan sensor TCRT5000 menggunakan jumper, maka port koneksi USB akan dihubungkan ke laptop untuk menjalankannya.
3.3. Desain Perangkat Lunak
Pada desain perangkat lunak ini berisi flowchart atau diagram alir dari sistem pendeteksi kulit. Dan dibawah ini merupakan desain flowchart,
Gambar III- 8. Flowchart Sistem
Saat Sensor TCRT5000 ditempelkan pada bagian kulit, transmitter akan memancarkan cahaya dan diterima oleh receiver. Pin analog A0,A1,A2 pada arduino memberikan pembacaan terus menerus dalam bentuk tegangan yang bervariasi, semakin tinggi tegangan semakin banyak cahaya inframerah yang diterima. Pengolah data akan melakukan pengklasifikasian mengenai data-data (hasil pembacaan dari sensor) yang sudah diterima. Pada penentuan kondisi kulit seperti jerawat, kulit coklat muda, coklat tua, keloid dan lain-lainnya tergantung
pada perubahan intensitas cahaya near infrared tersebut yang akan digunakan untuk membedakan kondisi kulit. Klasifikasi akan ditentukan dengan cara mengambil nilai terkecil hingga nilai terbesar dari masing-masing sensor dari ketiga sensor yang digunakan. Seperti pada sensor 1 apabila nilai tegangan pada sensor 1 adalah 0.312-0.3676 V maka akan menunjukkan kulit berwarna coklat muda. Kemudian hasil pengklasifikasian tersebut akan ditampilkan pada serial monitor.
Domain waktu dan domain frekuensi juga merupakan faktor pendukung dalam pengolahan sinyal. Sinyal domain waktu berupa gelombang berjalan yang dipresentasikan pada waktu terhadap amplitudo dari sinyal. Amplitudo pada sinyal domain waktu akan menunjukkan keras lemahnya sinyal yang diterima, sehingga sinyal yang diterima tidak memiliki karakteristik yang berbeda di tiap waktunya.
Pada sinyal domain frekuensi ketika diplot berupa spektrum dengan penyajian frekuensi terhadap amplitudo. Jika variabel sering berubah maka disebut frekuensi tinggi. Jika tidak sering berubah maka disebut frekuensi rendah. Jika variabel tidak berubah maka tidak mempunyai frekuensi (nol frekuensi). Magnitudo merupakan sinyal domain frekuensi yang mempengaruhi tinggi rendahnya sinyal yang diterima.
Tabel 3.1 Jadwal Kegiatan Penelitian
No Jenis Kegiatan Bulan ke-
1 2 3 4 5 6 7
1 Studi literatur 2 Perancangan alat 3 Pengadaan bahan 4 Pembuatan alat 5 pengukuran dan
pengambilan data 6 penyusunan laporan
DAFTAR PUSTAKA
[1] F. Nuraeni, Y. H. Agustin, and E. N. Yusup, “Aplikasi Pakar Untuk Diagnosa Penyakit Kulit Menggunakan Metode Forward Chaining Di Al Arif Skin Care Kabupaten Ciamis,” Semin. Nas. Teknol. Inf. Dam Multimed., pp. 6–7, 2016.
[2] D. D. Putri, M. T. Furqon, and R. S. Perdana, “Klasifikasi Penyakit pada Manusia Menggunakan Metode Binary (Studi Kasus : Puskesmas Dinoyo Kota Malang),” J. Pengemb. Teknol. Inf. dan Ilmu Komput., vol. 2, no. 5, pp.
1912–1920, 2018.
[3] R. Pardiansyah, “Association Between Personal Protective Equipment With Contact Dermatitis in Scavengers,” J. Major., vol. 4, no. 4, pp. 80–87, 2015.
[4] B. Hisham, “Lapisan Epidermis Kulit dan Fungsinya,” 2020.
https://usaha321.net/lapisan-epidermis-kulit-dan-fungsinya.html (accessed Dec. 26, 2020).
D. N. Rojab, “Makalah Kulit.”
https://www.academia.edu/11804735/Makalah_Kulit (accessed Nov. 03, 2020).
[5] E. Lararenjana, “4 Jenis Kulit,” [Online]. Available:
https://www.merdeka.com/jatim/4-jenis-kulit-wajah-dan-cara-cepat- mengetahuinya-kln.html.
[7] R. Baxt, “Acne Formation,” 2020. .
[8] B. G. Permana, “Keloid,” Penyebab Keloid Membesar Belum Dapat Dipastikan, Begini Cara Mengatasinya, [Online]. Available:
https://www.sehatq.com/artikel/penyebab-keloid-membesar-belum-dapat- dipastikan-begini-cara-mengatasinya.
[9] D. Irawan, “Skar Hipertrofik,” Jar. Parut, [Online]. Available:
https://www.sehatq.com/penyakit/jaringan-parut.
[10] P. A. O. Hon, “6 Tipe Jenis Warna Kulit,” Fitzpatrick Ski. phototype, 2012, [Online]. Available: https://dermnetnz.org/topics/skin-phototype.
[11] Mail, “Infrared,” Pengertian Infrared, Karakteristik Infrared., 2020, [Online].
Available: https://anaktik.com/infrared/.
[12] S. P. Cadence, “Time Domain and Frequency Domain,” Time Domain Anal.
vs Freq. Domain Anal. A Guid. Comp., [Online]. Available:
https://resources.pcb.cadence.com/blog/2020-time-domain-analysis-vs- frequency-domain-analysis-a-guide-and-comparison.
[13] M. A. A. Malik, “Sensor TCRT5000,” Sens. TCRT5000, [Online]. Available:
https://papermindvention.blogspot.com/2018/05/sensor-garis- tcrt5000.html.
[14] E. Ashley, “Arduino Uno,” Arduino UNO, [Online]. Available:
https://www.rs-online.com/designspark/what-is-arduino-uno-a-getting- started-guide.
