BPM : ADC - Repository | UNHAS

SISTEM PENGUKURAN DENYUT JANTUNG BERBASIS
MIKROKONTROLER ATMEGA8535
Hamdan Heruryanto1, Wira Bahari Nurdin, Bidayatul Armynah
Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Hasanuddin, Makassar 90245
HEART RATE MEASUREMENT SYSTEM USING
MICROCONTROLLER ATMEGA8535
Hamdan Heruryanto1, Wira Bahari Nurdin, Bidayatul Armynah
Department of Physics, Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Hasanuddin University, Makasssar 90245
Abstrak: Telah dibuat sistem pengukuran denyut jantung berbasis mikrokontroler ATMega8535 dengan sensor infra merah
yang mendeteksi perbedaan tekanan darah sistolik dan diastolic jantung di ujung jari. Dengan sistem denyut sensor yang
memancarkan gelombang infrared pada ujung jari, perbedaan tekanan darah tersebut dirubah menjadi sinyal listrik oleh
fotodioda dalam bentuk amplitudo gelombang berbentuk pulsa. Pulsa tersebut kemudian diolah menjadi data digital dalam
denyut jantung per menit (bpm) yang ditampilkan di LCD dengan memiliki rentang pembacaan 0-280 bpm. Perbedaan
relatif hasil pengukuran denyut jantung menggunakan alat ini dibandingkan dengan EKG standar terhadap 4 orang pasien
diperoleh 1,29%, 0,66%, 2,29%, dan 3,12%.
Kata kunci: EKG, ATMega8538, sensor infra merah.
Abstract:An experiment on heart rate measurement system using microcontroller ATMega8535 by applying differences of
blood pressure in fingertyp had been carried out. The different direction of blood flow caused by cardiac systolic and
diastolic pressure from heart. Sensors transmitted continuous pulses to the fingertyp. The blood pressure causes a amount
wave which reflected different intensity. The intensity of the reflected wave is converted into an electrical signal by a
photodiode in the form of wave amplitude wich called pulse. The pulse processed in the microcontroller ATMega8535 into
digital data in the form of heart beats per minute ( bpm ) is displayed on the LCD 16 × 2 or computer as output and has a
range of 0-280 bpm readings. Relative differences of heart rate measurement results using this tool compared with the
standard ECG for 4 patients obtained 1.29%, 0.66%, 2.29%, and 3.12%.
Key words: ECG, ATMega8535, infrared cencor
I. Pendahuluan
Perkembangan ilmu pengetahuan dan
teknologi meningkat terus, utamanya pada
bidang kesehatan dan elektronika, misalnya
dengan ditemukan dan dikembangkannya
sensor-sensor pengganti peran indera manusia
dalam mengamati dan meninjau besaranbesaran fisis yang ada di lingkungan seperti
kelembaban, temperatur, tekanan, cahaya, dan
biopotensial.
Keberadaan
sensor-sensor
tersebut dimanfaatkan dalam dunia kesehatan
untuk memonitoring kondisi manusia seperti
pengukuran denyut jantung, suhu tubuh, dan
sinyal otak manusia.
Elektrokardiograf (EKG) merupakan
salah satu alat medis yang digunakan untuk
memonitoring dan mendiagnosa penyakit
jantung. Pada EKG ada dua hal yang penting,
yaitu depolarisasi, penyebaran stimulus melalui
otot jantung, dan repolarisasi, kembalinya
stimulus otot jantung untuk keadaan istirahat.
EKG merekam aktivitas sinyal biolistrik yang
dihasilkan oleh jantung manusia yang biasa
disebut elektrokardiogram. EKG yang sering
dijumpai di rumah sakit atau klinik adalah
beberapa jenis EKG konvensional dengan
prinsip kerja menggunakan beberapa titik
sadapan dari tubuh yang dikhususkan pada
penderita penyakit jantung.
Jantung merupakan organ vital pada
tubuh manusia yang berfungsi memompa darah
ke paru-paru serta ke seluruh tubuh secara terus
menerus. Aktivitas jantung manusia saat
memompa dan mengatur sirkulasi darah dalam
tubuh menghasilkan sinyal-sinyal potensial
1
Program Studi Fisika FMIPA Universitas Hasanuddin 2014
listrik. Aktivitas jantung saat memompa darah
keseluruh tubuh menyebabkan sirkulasi darah
yang berubah-ubah pada setiap pembuluh
darah. Perubahan volume darah pada pembuluh
darah tersebut dapat menentukan jumlah denyut
jantung.
Monitoring denyut jantung dapat
dilakukan menggunakan secara langsung
ataupun tidak langsung. Secara langsung
dilakukan dengan mensensor pada jantung itu
sendiri. Sedangkan secara tidak langsung
dengan memanfaatkan pembuluh darah, yaitu
dengan melakukan sadapan atau sensor pada
aliran darah[1].
Seiring semakin majunya teknologi
dalam bidang kesehatan dan untuk menerapkan
konsep elektonika maka dianggap perlu
membuat suatu alat untuk mengukur aktivitas
denyut jantung dengan basis mikrokontroler
ATMega8535 yang menggunakan LCD 16x2
atau komputer sebagai tampilan agar
memudahkan berbagai kalangan dalam
memonitoring dan mengontrol kondisi jantung
secara realtime dan mobile. Selain itu,
pembuatan alat ini diharapkan dapat menunjang
penelitian lebih lanjut dan lebih modern dalam
pengukuran denyut jantung.
II. Tinjauan Pustaka
Jantung
Jantung merupakan organ terpenting
dalam tubuh manusia, karena jantung
merupakan organ utama dalam mensirkulasikan
darah ke seluruh tubuh. Dalam kondisi normal,
jantung memompakan darah ke seluruh tubuh
sebesar 300% s/d 400% lebih banyak yang
dibutuhkan oleh tubuh, dan nantinya darah
yang kembali ke jantung lagi sebanyak 75%[1].
Monitoring Denyut Jantung
Monitoring denyut jantung dapat
dilakukan menggunakan teknik langsung
(direct) ataupun tidak langsung (indirect).
Secara langsung dilakukan dengan mensensor
pada jantung itu sendiri. Sedangkan secara
tidak
langsung
dengan
memanfaatkan
pembuluh darah, yaitu dengan melakukan
sadapan atau sensor pada aliran darah tersebut.
Frekuensi atau irama kerja jantung dibagi
dalam 3 kondisi, yaitu[1]:
1. Takikardia; berarti denyut jantung yang
cepat lebih dari 100 kali/ menit.
2. Bradikardia; berarti denyut jantung
yang lambat kurang dari 60 kali/ menit.
3. Normal; berarti denyut jantung diantara
60 – 100 kali/ menit.
Pada jari tangan manusia terdapat pembuluh
darah, yang mana frekuensi atau irama aliran
darah yang mengalir merupakan representasi
dari frekuensi denyut jantung itu sendiri,
dengan catatan bahwa jantung tersebut tidak
dalam kondisi kritis. Jadi monitoring ini
bersifat tidak langsung (indirect)[1].
Depolarisasi dan Repolarisasi
Pada EKG normal maupun abnormal
terdapat dua peristiwa utama: (1) depolarisasi,
penyebaran stimulus melalui otot jantung, dan
(2) repolarisasi, kembalinya stimulus otot
jantung untuk keadaan istirahat[2].
Sel miokardium (sel atrium dan
ventrikel) dikatakan terpolarisasi ketika sel
miokardium membawa muatan listrik ke
permukaan. Gambar II.1 A menunjukkan
keadaan istirahat terpolarisasi dari sel otot
jantung normal atrium atau ventrikel. Ketika sel
otot jantung terstimulasi, disebut depolarisasi.
Akibatnya bagian luar sel, pada daerah di mana
stimulasi telah terjadi menjadi negatif dan
bagian dalam sel menjadi positif. Hal ini
menghasilkan perbedaan tegangan listrik pada
permukaan luar sel antara daerah depolarisasi
terstimulasi dan daerah polarisasi tidak
terstimulasi (Gambar II.1 B). Akibatnya,
terbentuk arus listrik kecil yang menyebar di
sepanjang sel sebagai stimulasi dan depolarisasi
terjadi sampai seluruh sel tidak terpolarisasi
(Gambar II.1 C). Jalur depolarisasi dapat
diwakili oleh panah, seperti yang ditunjukkan
pada Gambar II.4 B[2].
2
Program Studi Fisika FMIPA Universitas Hasanuddin 2014
Penguat Membalik
Gambar II.5 Penguat membalik
Gambar II.1 Depolarisasi dan repolarisasi . A,
Sel otot jantung istirahat terpolarisasi, ia
membawa muatan listrik, dengan bagian luar
sel bermuatan positif dan bagian dalam
bermuatan negatif. B, Ketika sel distimulasi
(S), ia mulai depolarisasi. C, depolarisasi sel
sepenuhnya bermuatan positif di dalam dan
bermuatan negatif di luar. D, repolarisasi
terjadi ketika sel distimulasi kembali ke
keadaan istirahat. Petunjuk depolarisasi dan
repolarisasi diwakili oleh anak panah.
Depolarisasi (stimulasi) dari atrium
menghasilkan gelombang P pada EKG,
sedangkan depolarisasi ventrikel menghasilkan
kompleks QRS. Repolarisasi ventrikel
menghasilkan kompleks ST – T[2].
Penguat Instrumentasi
Penguat
instrumentasi
merupakan
penguat yang dapat memperkuat isyarat
masukan dengan akurat, idealnya tanpa noise
dan penguatannya dapat diatur. Isyarat yang
dikeluarkan dari sensor atau tranduser biasanya
sangat lemah, bila tanpa penguat pada
umumnya akan tenggelam dalam noise,
sehingga data yang diperoleh dari pengukuran
menjadi bias atau salah. Penguat instrumentasi
telah diproduksi namun untuk memperolehnya
masih sulit. Sebenarnya penguat ini secara
sederhana dapat dibuat atau dirakit dari
beberapa tingkat penguat op amp yang secara
teoritis memiliki kualitas yang tidak jauh dari
produk yang sudah ada[3]. Op Amp secara
umum terbagi menjadi beberapa macam sesuai
dengan karakteristik penguatannya, yang
diantaranya yaitu[3]:
Pada penguat membalik, input dengan
outputnya berlawanan polaritas. Jadi ada tanda
minus pada rumus penguatannya. Penguat
membalik memiliki nilai keluaran lebih kecil
dari satu dan selalu Vout bernilai negatif yang
keluarannya adalah[4]:
𝑉𝑂 = −
𝑅𝑓
𝑅𝑖
𝑉𝑖 ............................ (II.1)
Penguat Tak Membalik
Rangkaian tak membalik hampir sama
dengan rangkaian penguat membalik hanya
perbedaannya adalah terletak pada tegangan
input dari masukan tak membalik. Tegangan
keluaran penguat tak membalik ini akan lebih
dari satu dan selalu positif yang keluarannya[4]:
Gambar II.6 Penguat tak membalik
Simbol dari penguat tak membalik diberikan
pada Gambar II.6, dengan nilai keluaran[4]:
𝑉0 =
𝑅𝑓 +𝑅𝑖
𝑉0 = (
𝑅𝑖
𝑅𝑓
𝑅𝑖
𝑉𝑖 .............................(II.2)
+ 1)𝑉𝑖 ......................... (II.3)
3
Program Studi Fisika FMIPA Universitas Hasanuddin 2014
Sensor Pulsa
Sensor pulsa (pulse sensor) bekerja
dengan cara memanfaatkan cahaya. Saat sensor
ini diletakkan dipermukaan kulit, sebagian
besar cahaya diserap atau dipantulkan oleh
organ dan jaringan (kulit, tulang, otot, darah),
namun sebagian cahaya akan melewati jaringan
tubuh yang cukup tipis[5].
terjadi karena kedua jenis mikrokontroler
tersebut memiliki arsitektur yang berbeda.
AVR berteknologi RISC (Reduced Instruction
Set Computing), sedangkan seri MCS51
berteknologi CISC (Complex Instruction Set
Computing). Secara umum, AVR dapat
dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu keluarga
ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega,
dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang
membedakan masing-masing kelas adalah
memori, peripheral, dan fungsinya. Dari sedi
arsitektur dan instruksi yang digunakaan,
mereka bisa dikatakan hampir sama[6].
Oleh karena itu, dipergunakan salah
satu AVR produk Atmel, yaitu ATMega8535,
selain karena mudah didapatkan dan murah,
ATMega8535 juga memiliki fasilitas yang
lengkap[6]:
Gambar II.1 Pulsa sensor tampak belakang[5]
Ketika jantung memompa darah melalui
tubuh, dari setiap denyut yang terjadi, timbul
gelombang pulsa (jenis seperti gelombang
kejut) yang bergerak di sepanjang arteri dan
menjalar ke jaringan kapiler di mana sensor
pulsa terpasang. Sensor pulsa dirancang untuk
mengukur IBI (Inter Beat Interval). IBI adalah
selang waktu pada denyut jantung dalam mili
detik dengan waktu sesaat dari jantung
berdetak. BPM (Beatper Minute) berasal setiap
denyut dari rata-rata setiap 10 kali IBI. Jadi,
ketika mikrokontroler dinyalakan dan berjalan
dengan sensor pulsa yang dicolokkan ke pin
analog 0, terus-menerus (setiap 2mS) membaca
nilai sensor berdasarkan denyut jantung yang
terukur. Sehingga nilai BPM yaitu[5]:
𝐵𝑃𝑀:
60000
𝑅𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎 𝑛𝑖𝑙𝑎𝑖 𝐼𝐵𝐼
(II.4)
Arsitektur ATMega8535
Mikrokontroler
AVR
memiliki
arsitektur RISC 8 bit, di mana semua instruksi
dikemas dalam kode 16-bit dan sebagian besar
instruksi dieksekusi dalam 1 (satu) siklus clock,
berbeda dengan instruksi MCS51 yang
membutuhkan 12 siklus clock. Tentu saja itu
Gambar II.2 MikrokontrolerATMega8535[6]
Analog Digital Konverter
ATMega8535 merupakan tipe AVR
yang telah dilengkapi dengan 8 saluran Analog
digital converter (ADC) internal dengan
fidelitas 10 bit. Dalam mode operasinya, ADC
ATMega8535 dapat dikonfigurasi, baik sebagai
single eded input maupun differential input.
Selain itu, ADC ATMega8535 memiliki
konfigurasi perwaktuan, tegangan, referensi,
mode operasi, dan kemampuan filter derau
yang amat fleksibel sehingga dapat dengan
mudah disesuaikan dengan kebutuhan ADC itu
sendiri[6].
Nilai digital sinyal input ADC 1- bit
(1024). Resolusi ADC menentukan ketelitian
nilai hasil konversi ADC yaitu[6]:
𝐾𝑜𝑑𝑒 𝐷𝑖𝑔𝑖𝑡𝑎𝑙 (𝐴𝐷𝐶) =
𝑉𝑖𝑛 ×1024
... (II.5)
𝑉𝑅𝑒𝑓𝑓
4
Program Studi Fisika FMIPA Universitas Hasanuddin 2014
Visual Basic 2010
Visual Basic (VB) adalah salah satu
bahasa pemrograman komputer. Bahasa
pemrograman VB yang dikembangkan oleh
Microsoft sejak tahun 1991, merupakan
pengembangan dari pendahulunya yaitu bahasa
pemrograman BASIC (Beginner’s All-purpose
Symbolic
Instruction
Code)
yang
dikembangkan pada era 1950-an. VB adalah
salah suatu developement tools untuk
membangun aplikasi dalam lingkungan
Windows. Dalam pengembangan aplikasi, VB
menggunakan pendekatan visual untuk
merancang user interface dalam bentuk form,
sedangkan untuk codingnya menggunakan
dialek bahasa dasar yang mudah dipelajari.
Namun kelemahan dari VB pada kinerja yang
relative terasa lebih lambat dibanding dengan
bahasa pemrograman lain. Namun dengan
perkembangan processor dan main memory
yang semakin cepat, permasalahan ini menjadi
tidak begitu penting[7].
Prinsip kerja dari alat pendeteksi denyut
jantung
ini yaitu
sensor Infrared yang
diletakkan pada ujung jari menghasilkan pulsapulsa listrik dari volume darah yang dipompa
dari jantung, pulsa tersebut tidak hanya terdiri
dari laju darah yang dipompa dari jantung saja
namun berbagai jaringan lainnya pada ujung
jari yang menghasilkan derau, oleh karena itu
diperlukan filter untuk menyaring pulsa listrik
yang diproses selanjutnya. Pulsa listrik yang
diterima memiliki amplitudo yang diolah untuk
menentukan batasan ampiludo tertinggi dan
amplitudo yang paling rendah kemudian
dikirim ke mikrokontroler menggunakan driver
menuju Port ADC A0.
Port ADC 0 merupakan konfigurasi pin
masukkan I/O dua arah yang mengelola sinyal
analog ke sinyal digital ADC. Output dari
penelitian ini yaitu mengukur denyut jantung
berupa data digital yang ditampilkan di layar
monitor LCD PC/ Laptop atau LCD 16 × 2.
Pembuatan Perangkat Keras Secara Umum
III. Metodologi Penelitian
Penelitian telah dilaksanakan pada
bulan Oktober 2013 hingga bulan April 2014,
bertempat di Laboratorium Instrumentasi dan
Pengukuran,
Laboratorium
Teori
dan
Komputasi Jurusan Fisika Fakultas Matematika
dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas
Hasanuddin dan RS. Salewangan Maros.
Power
Supply
Port A 0
Sensor
Mikrokontroler
Port
Port
Pada pembuatan perangkat keras
(hardware) ini akan dijelaskan tiap bagian
sistem diantaranya mikrokontroler yang
digunakan, sensor, LCD, dan RS232 sebagai
komunikasi serial ke PC/ Laptop.
Pembuatan Sensor
Rangkaian sensor terdiri dari rangkaian
gelombang infrared untuk memancarkan
gelombang
elektromagnetik,
rangkaian
photodiode
untuk
menerima
pantulan
gelombang gelombang infrared oleh aktivitas
laju darah. penguat Op-Amp yang diperkuat
beberapa kali untuk menghasilkan sinyal yang
dapat diolah.
Rese
t
LCD
16X2
RS23
2
Gambar III.1Diagram blok proses kerja sistem
pengukuran denyut jantung berbasis mikrokontroler
ATMega8535
5
Program Studi Fisika FMIPA Universitas Hasanuddin 2014
{
char data;
data=UDR;
if (data =='a'){
printf("%d",j[1]);
kirim nilai pertama
printf("%d",j[2]);
kirim nilai kedua
printf("%d",j[3]);
kirim nilai ketiga
}
else if (data=='b'){
printf("%c",BPM);
};
}
Gambar III.2 Rangkaian pulsa sensor
//
//
//
Program Pengolah Sinyal
Sensor terdiri dari IR LED dan
Photodiode yang ditempatkan berdampingan.
IR LED mentransmisikan gelombang infrared
ke ujung jari dan photodiode akan menerima
gelombang
yang
dipantulkan
kembali.
Intensitas gelombang yang dipantulkan
tergantung dari tekanan darah pada ujung jari.
Jadi, setiap denyut jantung mengubah jumlah
gelombang infrared yang terdeteksi oleh sensor
photodiode. Dengan pengkondisian sinyal yang
tepat, perubahan ini memiliki amplitudo
pantulan gelombang yang dapat diubah menjadi
denyut yang disebut pulsa.
Pembuatan Perangkat Lunak
Saat pengoperasian alat pertama kali, program
akan
memanggil
subrutin
inisialisasi
diantaranya adalah:
1. Inisialisasi Port untuk menginisialisasi
port-port yang digunakan sebagai jalur
input dan output.
2. Inisialisasi Port ADC untuk sensor
3. Inisialisasi timer 0 untuk rutin
pembacaan sensor
4. Inisialisasi USART pengiriman data
5. Inisialisasi Port.C LCD (tampilan awal)
Program Pengiriman Data
Program pengiriman data diperintah
oleh kode interrupt yang akan mengirim data
ADC menuju USART RX yang kemudian akan
mengkonversi menjadi nilai BPM. Kode
penulisan program sebagai berikut:
interrupt
[USART_RXC]
usart_rx_isr(void)
void
interrupt [TIM0_OVF] void
timer0_ovf_isr(void)
{
#asm("cli")
signal = read_adc(adc);
kode_kirim=
read_adc(adc)*255/1023;
if(signal>=1000)signal=999 ;
if(signal<=100)signal=100;
c++;
counter_waktu += 2;
N = counter_waktu waktu_bit_akhir;
if(signal < thresh && N >
(interval_bit/5)*3){
if (signal < T){
}
}
if(signal > thresh && signal > P){
P = signal;
}
Pengolahan perhitungan data digital untuk
menghasilkan output BPM
rate[9] = interval_bit;
total_waktu += rate[9];
total_waktu /= 10;
BPMs = 60000/total_waktu;
cek = BPMs;
if(BPMs>=95)BPMs=BPMs-15;
else if(BPMs>=85)BPMs=BPMs-10;
else if(BPMs>80)BPMs=BPMs-5;
BPM=BPMs;
Pengolahan sinyal untuk memperoleh
nilai tiap beat menggunakan pengurangan
interval nilai puncak kedua pada nilai puncak
awal. Oleh karena itu untuk memperoleh nilai
BPM menggunakan penjumlahan 10 nilai
interval puncak. Pada setiap interval
6
Program Studi Fisika FMIPA Universitas Hasanuddin 2014
dibutuhkan waktu 2ms untuk membaca sinyal
yang telah dikirim oleh sensor agar mengurangi
gangguan dan mempercepat pengolahan sinyal
sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut:
𝑰𝑩𝑰 = 𝟐𝒎𝒔 × 𝑵 ....................... (III.1)
𝟔𝟎𝟎𝟎𝟎𝒎𝒔
𝑩𝑷𝑴 = 𝑰𝑩𝑰 ......................... (III.2)
IBI
= Nilai Beat
2ms = Waktu rutin pembacaan sinyal
N
= Jumlah waktu pembacaan sinyal
BPM = Nilai BPM
Program Tampilan LCD
lcd_init(16);
// Global enable interrupts
#asm("sei")
kirim=0;
z=0;
while (1)
{
lcd_gotoxy(0,0);
sprintf(lcd,"adc=%d
",signal);
lcd_puts(lcd);
lcd_gotoxy(0,1);
sprintf(lcd,"BPM=%d
",BPM);
lcd_puts(lcd);
if (denyut==true) {
denyut=false;
};
delay_ms(20);
}
}
Tampilan pada LCD saat alat pertama
kali dioperasikan yaitu akan menampilkan
seperti gambar berikut:
ADC
Gambar
: III.3 Tampilan awal LCD
Gambar III.4 Tampilan awal software pada monitor PC
Ketika sensor diletakkan pada ujung jari, maka
sensor secara otomatis membaca aliran darah
yang dipompa oleh jantung menuju ujung jari.
Setiap denyut jantung mengubah jumlah cahaya
infrared yang terdeteksi oleh sensor
photodiode.Dengan proses pembacaan sinyal
yang singkat dan tepat, perubahan ini memiliki
amplitudo pantulan cahaya yang dapat diubah
menjadi denyut nadi yang disebut pulsa. Sinyal
ini akan diproses langsung oleh ADC
mikrokontroler dalam rentang waktu 2ms
looping secara berulang. Setelah proses dan
perhitungan sinyal selesai, LCD dan layar
monitor akan menampilkan nilai pengukuran
denyut jantung
Pembuatan Perangkat Lunak Visual Basic
Prorgam Visual Basic digunakan untuk
membuat komunikasi antarmuka (interface)
dari sinyal yang telah diproses oleh
mikrokontroler. Program interface pada
penelitian ini menggunakan tampilan keluaran
berupa grafik bervariabel waktu dan setiap
denyut jantung akan tampil sebagai puncak.
Adapun tampilan grafik diperintahkan oleh
script singkat sebagai berikut:
PrivateSub timerGrafik_Tick(ByVal sender As
System.Object, ByVal e As System.EventArgs)
Handles timerGrafik.Tick
Dim bnykNilai AsInteger
bnykNilai = counter - 1
If tambah >= 2 Then
bnykNilai = 0
tambah = 0
cacah = 0
hitung = 0
For i = 0 To 10
kode(i) = 0
7
Program Studi Fisika FMIPA Universitas Hasanuddin 2014
Next
SerialPort1.Write("a")
EndIf
If bnykNilai > 1 Then
tambah = 0
counter = 1
grafik.Series("signal").Points.Clear()
For i = 1 To jumlah
If i >= jumlah - (bnykNilai - 1) Then
For j = 1 To bnykNilai
nilai(i + j - 1) =
data(j)
Next
Else
nilai(i) = nilai(i +
bnykNilai)
EndIf
Me.grafik.Series("signal").Points.AddXY(i,
nilai(i))
Next
EndIf
EndSub
Hasil Pengukuran
Mikrokontroler
BPM
Menggunakan
Pengukuran denyut jantung dengan
menggunakan mikrokontroler diujikan pada
pasien yang berumur 20, 35, 51, dan 70 tahun.
Adapun data yang diperoleh dari hasil
pengukuran denyut jantung beberapa pasien
menggunakan
alat
mikrokontroler
ATMega8535 dapat dilihat pada tabel IV.1.
Tabel IV.1 Data BPM hasil pengukuran mikrokontroler
BPM
BPM
No.
Nama
Rerata
Min
Max
1
Tn. AM
74
80
77
2
Tn. Msk
73
78
75,5
3
Tn. Pth
64
67
65,5
4
Tn. Spr
62
66
64
IV. Hasil dan Pembahasan
Intensitas cahaya yang dipantulkan
tergantung dari volume darah di dalam ujung
jari. Jadi, setiap denyut jantung mengubah
jumlah gelombang infrared yang terdeteksi
oleh sensor photodiode. Dengan pengkondisian
sinyal yang tepat, perubahan ini memiliki
amplitudo gelombang pantulanyang dapat
diubah menjadi denyut yang disebut pulsa.
Kemudian pulsa dihitung dalam mikrokontroler
untuk menentukan jumlah denyut jantung.
Data BPM yang diperoleh dari
pengukuran menggunakan mikrokontroler
terdapat nilai minimal, maksimal dan rata-rata.
Hasil Pengukuran BPM Menggunakan EKG
Konvensional
Dengan pasien yang sama pada
pengukuran BPM menggunakan mikrokotroler,
maka pengukuran BPM menggunakan EKG
konvensional (Comens Model CM-III)
diperoleh data seperti pada tabel IV.2 berikut:
Tabel IV.2 Data BPM hasil pengukuran EKG
Konvensional
No.
1
Nama
Tn. AM
Usia
BPM EKG
Konvensional
20
78
2
Tn. Msk
35
76
Gambar IV.1Prinsip sensor infrared dan photodiode
3
Tn. Pth
51
67
Terdapat tiga keluaran dari rangkaian
sensor yaitu, ground, VCC +5 Volt, dan sinyal
keluaran yang menuju ke Port ADC A0 yang
diolah dalam mikrokontroler sebagai sinyal
masukkan.
4
Tn. Spr
70
62
Berdasarkan data yang diperoleh, BPM
tertinggi pada usia 20 tahun dengan nilai 78,
sedangkan BPM terendah ada pada usia 70
tahun dengan nilai 62.
8
Program Studi Fisika FMIPA Universitas Hasanuddin 2014
Perbandingan
Pengukuran
BPM
Menggunakan Mikrokontroler dan EKG
Konvensional
Adapun data hasil perbandingan dan
pengukuran
BPM
menggunakan
mikrokontroler dengan pengukuran BPM
menggunakan EKG Konvensional (Model
Comens CM-III) yaitu pada tabel IV.3.
Tabel IV.3 Data perbandingan dan pengukuran BPM
menggunakan mikrokontroler dengan EKG konvensional
(Model Comens CM-III)
BPM
EKG
Persentase
selisih
pengukuran
(%)
No.
Nama
BPM
Rata-rata
1
Tn. AM
77
78
1,29
2
Tn. Msk
75,5
76
0,66
3
Tn. Pth
65,5
67
2,29
4
Tn. Spr
64
62
3,12
Dari
hasil
perbandingan
dan
pengukuran BPM menggunakan mikrokotroler
dengan EKG konvensional (Model Comens
CM-III) kemudian dibuat dalam bentuk grafik
seperti pada Gambar IV.2
keseluruhan dapat ditarik beberapa kesimpulan
sebagai berikut:
1. Telah dibuat dan diuji alat sistem
pengukur denyut jantung berbasis
mikrokontroler ATMega8535 yang
menggunakan pulsa sensor (infrared
dan photodiode) yang menggunakan
tegangan masukkan VCC +5 untuk
mengoperasikannya. Pulsa diolah dalam
mikrokontroler ATMega8535 menjadi
data digital berupa denyut jantung per
menit (beat per minute-BPM yang
ditampilkan pada display LCD 16x2
dan komputer sebagai keluarannya
dengan rentang pembacaan 0 – 280
denyut jantung per menit.
2. Pengujian akurasi pengukuran denyut
jantung menggunakan mikrokontroler
menghasilkan selisih akurasi 1,29%,
0,66%, 2,29%, dan 3,12% dari EKG
konvensional (Model Comens CM-III).
Nilai persentase selisih pengukuran
tertinggi adalah 3,12% dan nilai
persentase selisih pengukuran terendah
adalah
0,66%.
Kelebihan
dari
pengukuran
denyut
jantung
menggunakan mikrokontroler yaitu
mudah digunakan, realtime,
dan
datanya dapat di simpan pada komputer.
Grafik Perbandingan BPM
80
78
77
DAFTAR PUSTAKA
76
75.5
75
67
65.5
BPM
70
64
62
65
BPM Alat
60
BPM EKG
55
50
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
Usia (Tahun)
Gambar IV.2 Grafik perbandingan pengukuran BPM
menggunakan alat dengan EKG konvensional
V. Kesimpulan
Dari hasil pengujian dan analisa
terhadap sistem pengukuran alat secara
1. Erliyanto,
Machriz,dkk.
2008.
Perancangan
Perangkat
Monitoring
Denyut Jantung (Heart-BeatMonitoring)
dengan Visualisasi Lcd Grafik Berbasis
Atmel At89C. Jurusan Teknik Elektro Institut TeknologiTelkom. Bandung.
2. Goldberger, Ary L, Zachary D.
Goldberger, dan Alexei Shvilkin. 2013.
Goldberger’s Clinical Electrocardiography:
A Simplified Approach 8th Edition.
Elsevier: Philadelphia.
3. Supriana, Edi. 2011. Pengembangan
Model Kit Penguat Instrumentasi Untuk
9
Program Studi Fisika FMIPA Universitas Hasanuddin 2014
Matakuliah Pengolahan Sinyal Analog.
Universitas Malang. Malang.
Arduino dan Handphone Android. Teknik
Elektro Universitas Andalas. Padang.
4. Richard, Aston. 1990. Principles of
Biomedical
Instrumentation
and
Measuremen. Merrill Punlishing Company.
Ohio: Colombus.
6. Wardhana, Lingga. 2006. Belajar Sendiri
Mikrokontrorel AVR Seri ATMega8535
Simulasi, Hardware, dan Aplikasi.
Penerbit Andi: Yogyakarta.
5. Zennifa, Fadilla. 2012. Prototipe Alat
Deteksi Dini dan Mandiri Penyakit
Jantung Menggunakan Sistem Pakar Vcirs,
7. Koswara, Eko-eWolf Community. 2013.
Visual Basic For Beginner (Belajar
Membuat Aplikasi dan Program untuk
Pemula dan Profesional). Mediakom:
Yogyakarta.
10
Program Studi Fisika FMIPA Universitas Hasanuddin 2014