panduan pa
TRANSCRIPT
Paper size: kuarto 80 gsmMargin:Top : 4cm Left : 4cm Bottom : 3cm Right : 3cm
4cm
4 cm
PERANCANGAN ALAT ELEKTROKARDIOGRAF (EKG)
BERBASIS KOMPUTERSpasi: 1,5Font: 16 Bold Times New Roman
LAPORAN PROYEK AKHIR
Oleh:
Moh. Nur ShodiqNRP 031910201060
Font: 14 Bold TimesNew Roman
Spasi: 1Font: 14 BoldTimes New Roman
PROGRAM STUDI DIPLOMA IIIPROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA
POLITEKNIK BANYUWANGI2011
Spasi: 1Font: 18 Bold Times New Roman
Nomor halaman: Romawi kecil (ii,iii,iv..)Nomor sampul luar tidak ditampilkan.
PERANCANGAN ALAT ELEKTROKARDIOGRAF (EKG)
BERBASIS KOMPUTER
LAPORAN PROYEK AKHIR
diajukan guna melengkapi Proyek Akhir dan memenuhi salah satu syarat untuk menyelesaikan Program Studi Diploma III Teknik Informatika
dan mencapai gelar Ahli Madya
Oleh:
Moh. Nur ShodiqNIM 031910201060
PROGRAM STUDI DIPLOMA III PROGRAM STUDI TEKNIK INFORMATIKA
POLITEKNIK BANYUWANGI2011
ii
PERSEMBAHAN
Proyek akhir ini saya persembahkan untuk:
1. Ibunda ..(nama ibu).. dan ayahanda ..(nama bapak).. tercinta, yang telah
mendoakan dan memberi kasih sayang serta pengorbanan selama ini;
2. Guru-guruku sejak SD sampai PT terhormat, yang telah memberikan ilmu dan
bimbingan dengan penuh kesabaran;
3. Almamater Program Studi Teknik Informatika Politeknik Banyuwangi.
iii
MOTTO
Motto tidak harus ada, jika ada merupakan semboyan yang berfungsi sebagai mutivator.Motto dapat diambil dari kata bijak, peribahasa, kitab suci, dan sumber lainnya.
iv
PERNYATAAN
Saya yang bertanda tangan dibawah ini:
Nama :
NRP :
menyatakan dengan sesungguhnya bahwa karya tulis yang berjudul : .........................
..... ( tulisan judul menggunakan huruf miring Title Case )..... adalah benar-benar hasil
karya sendiri, kecuali jika dalam pengutipan substansi disebutkan sumbernya, dan
belum pernah diajukan pada institusi manapun, serta bukan karya jiplakan. Saya
bertanggung jawab atas keabsahan dan kebenaran isinya sesuai dengan sikap ilmiah
yang harus dijunjung tinggi.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya, tanpa adanya tekanan
dan paksaan dari pihak manapun serta bersedia mendapat sanksi akademik jika
ternyata dikemudian hari peryataan ini tidak benar.
Banyuwangi, tanggal bulan tahun
Yang meyatakan,
(tanda tangan)
.... nama...
NRP
v
LAPORAN PROYEK AKHIR
PERANCANGAN ALAT ELEKTROKARDIOGRAF (EKG) BERBASIS KOMPUTER
Oleh
Moh. Nur ShodiqNIM 031910201060
Pembimbing
Dosen Pembimbing I : Dr. Ir. R. Sudaryanto, DEA.
Dosen Pembimbing II : Sumardi, ST., MT.
vi
LEMBAR PENGESAHAN
Proyek Akhir berjudul Perancangan Alat Elektrokardiograf (Ekg) Berbasis
Komputer telah diuji dan disahkan oleh Program Studi Teknik Informatika
Politeknik Banyuwangi pada:
hari : Jum’at
tanggal : 29 Februari 2011
tempat : Program Studi Teknik Informatika Politeknik Banyuwangi
Tim Penguji,
Pembimbing Utama (Ketua Penguji)
D r . I r . R . S ud a r y a nto, D E A .NIP. 320 002 358
Pembimbing Pendamping (sekretaris)
S um ar di, S T., MT. NIP. 132 206 138
Penguji I
S a i f ul B ukho r i, S T., M. K o m . NIP. 132 125 681
Penguji II
A c hm a d M a ududi e , S T., M.s c . NIP. 132 133 388
Mengesahkan
Dekan,
I r . W i d y ono H a di, M T . NIP. 131 832 307Penguji III
Ba mb a n g S up e no, ST . NIP. 132 133 387
vii
Perancangan Alat Elektrokardiograf (Ekg) Berbasis Komputer
Moh. Nur Shodiq
Program Studi Teknik Informatika, Politeknik Banyuwangi
ABSTRAKSpasi: 1Panjang: 250 kataTidak lebih 1halaman
Jantung merupakan bagian terpenting dalam peredaran darah manusia. Aktivitas jantung dapat direkam dengan menggunakan elektrokardiograf. Penelitian ini bertujuan untuk merancang penguat elektrokardiograf yang diwujudkan dalam tampilan gelombang pada komputer. Penguat elektrokardiograf ini dirancang secara bertahap yang meliputi perancangan penguat instrumentasi, tapis, penguat tak membalik, integrator, clamper, konverter analog ke digital jenis 0804. Data hasil perekaman akan ditampilkan dalam wujud gelombang pada komputer. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa bentuk gelombang yang dihasilkan setiap percobaan pada sadapan I, II, III, aVR, aVL, aVF, dan V (V1, V2, V3, V4, V5, dan V6) mendekati bentuk standar gelombang yang normal.
Kata kunci: jantung, elektrokardiograf, gelombang, sadapan.
viii
Design of an Electrokardiograph (Ekg) Based on Computer
Moh Nur Shodiq
Informatics Engineering, Banyuwangi Polytechnics
ABSTRACT
Heart is one of the most important in circulation of blood human being. The electrical activity generated by heart could be recorded by using electrocardiograph. This examination purpose is a design electrocardiograph amplifier come into being wave form display on computer. electrocardiograph amplifier is made in stages that consist of instrument amplifier, filter, non inverting amplifier, integrator, clamper, Analog Converter to Digital (ADC) 0804. Recording data will be displayed in the wave form on computer. The result of this examination indicates that the wave form is obtained each examinations at lead I, II, III, aVR, aVL, aVF, dan V (V1, V2, V3, V4, V5, dan V6) close to normal wave standardization form.
Key word: heart, elektrokardiograph, wave, lead.
ix
RINGKASANSpasi: 1,5Panjang: 600 kata/ 2 halaman Berisi:latar belakang singkat,tujuan, metode,hasil,kesimpulan
Perancangan Alat Elektrokardiograf (Ekg) Berbasis Komputer; Moh. Nur
Shodiq, 031910201060; 2011; 93 halaman; Program Studi Teknik Informatika
Politeknik Banyuwangi.
Jantung merupakan bagian terpenting dalam peredaran darah manusia.
Aktivitas jantung dapat direkam dengan menggunakan elektrokardiograf.
Elektrokardiograf adalah perekaman aktivitas kelistrikan yang terdapat pada
permukaan tubuh yang dibangkitkan oleh jantung.penelitian ini bertujuan untuk
merancang alat elektrokardiograf yang diwujudkan dalam tampilan gelombang pada
komputer.
Penelitian dilaksanakan dengan dua tahap. Tahap pertama yaitu merancang
penguat elektrokardiograf yang meliputi penguat instrumentasi yang berfungsi untuk
memperkuat tegangan dari sensor, filter yang berfungsi untuk menapis tegangan
masukan yang mempunyai frekuensi tertentu. Sedangkan, Daerah frekuensi yang
diloloskan oleh penapis ini sebesar 0,05 Hz – 100 Hz. Pada penguat tak membalik,
integrator, dan clamper berfungsi untuk mengatur tegangan yang dihasilkan dengan
memperkuat tegangan, menurunkan perolehan tegangan pada frekuensi nol, dan
menambah komponen DC pada sinyal masukan.
Pengujian pada penelitian ini dilaksanakan secara bertahap. Pada penguat
operasional mempunyai kesalahan rata-rata sebesar 3,18 %. Penguatan tegangan
Pada penapis lolos atas akan semakin besar apabila frekuensi tegangan diperbesar
sedangkan kesalahan pada frekuensi potong
f C penapis lolos atas sebesar 1 %.
Penguatan tegangan pada penapis notch akan semakin kecil apabila frekuensi
tegangan mendekati frekuensi 50 Hz. Kesalahan pada frekuensi tengah
f 0 pada
penapis notch sebesar 17,36 %. Penguatan tegangan pada penapis lolos rendah akan
x
semakin kecil apabila frekuensi tegangan masukan mendekati 100 Hz sedangkan
kesalahan frekuensi potong
f C penapis lolos rendah adalah 41,44 %. Penguatan
tegangan pada penguat tak membalik akan semakin besar apabila tegangan masukan
semakin besar sedangkan kesalahan pada penguatan tak membalik sebesar 10 %.
Perekaman gelombang elektrokardiograf dilakukan dengan menggunakan 12
sadapan. Hasil data perekaman ini ditampilkan berupa grafik pada komputer. Bentuk
gelombang yang dihasilkan dari perekaman sadapan I, II, III, aVR, aVL, aVF, dan V
(V1-V6) pada komputer mendekati bentuk standar gelombang yang normal.
xi
PRAKATA
Puji Syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-Nya sehingga
penulis dapat menyelesaikan proyek akhir yang berjudul Perancangan Alat
Elektrokardiograf (Ekg) Berbasis Komputer. Proyek Akhir ini disusun untuk
memenuhi salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan diploma tiga (D3) pada
Program Studi Teknik Informatika Politeknik Banyuwangi.
Penyusunan Proyek Akhir ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak. Oleh
karena itu, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada:
1. Ir. H. Asmuji, MM. Selaku Direktur Politeknik Banyuwangi;
2. Dr. Ir. R. Sudaryanto, DEA selaku dosen pembimbing pertama dan
Sumardi,ST.,MT. selaku dosen pembimbing kedua yang telah bersabar
membimbing, meluangkan banyak waktu, pikiran, perhatian dan tenaga serta
selalu memberikan semangat dalam penulisan Proyek Akhir ini;
3. Ayahanda Drs. Sofwan dan Ibunda Siti Rohmah tercinta yang senantiasa
memberikan doa dan dukungan, baik materiil maupun spirituil demi
terselesaikannya proyek akhir ini;
4. Kakak-kakakku tersayang Istiqomah, Nur Wahid, Umi Latifatul M. S.E.,
Aminanto, S.Ag., Budi H. S.E., dan adekku teryasang Fuad Ansori. yang
senantiasa memberikan dorongan, semangat dan doanya;
5. Ibu Djaelani dan Mbak Yayak sekeluarga yang telah memberikan doa dan
dukungannya selama ini;
6. Bapak dan ibu dosen Teknik Teknik Informatika yang juga telah membantu
membimbing jalannya Proyek Akhir ini;
7. Reni Megawati, S.KM. yang telah setia mendampingi dan selalu memberikan
semangat;
xii
8. Teman-teman seperjuangan Oktap, Emon, Wasito, Priyo, Agus Sehat yang selalu
kompak;
9. Teman-teman di Moch Seruji 64, Badrul, Yanuar, Agus Bali, yang selalu menjadi
teman penghilang penat dan stress;
10. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu.
Penulis juga menerima segala kritik dan saran dari semua pihak demi
kesempurnaan proyek akhir ini. Akhirnya penulis berharap semoga Proyek Akhir ini
dapat bermanfaat.
Banyuwangi, Februari 2011
Penulis
xiii
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN SAMPUL ......................................................................................... i
HALAMAN JUDUL ............................................................................................ ii
HALAMAN PERSEMBAHAN .......................................................................... iii
HALAMAN MOTTO .......................................................................................... iv
HALAMAN PERNYATAAN............................................................................... v
HALAMAN PEMBIMBINGAN .......................................................................... vi
HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................. vii
ABSTRAK ............................................................................................................. viii
ABSTRACT ............................................................................................................ ix
RINGAKASAN ..................................................................................................... x
PRAKATA ............................................................................................................. xi
DAFTAR ISI ......................................................................................................... xiii
DAFTAR TABEL ................................................................................................. xv
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xvi
DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ xix
BAB I. PENDAHULUAN ................................................................................. 1
1.1 Latar Belakang ............................................................................ 1
1.2 Rumusan Masalah ....................................................................... 2
1.3 Batasan Masalah ......................................................................... 2
1.4 Tujuan ........................................................................................... 2
1.5 Manfaat ........................................................................................ 3
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ....................................................................... 4
2.1 Elektrokardiogram ..................................................................... 4
2.1.1 Pengertian Dasar Elektrokardiogram ................................ 4
2.1.2 Biopotensial ...................................................................... 7
xiv
*** dihapus ***
Font: 12 Bold Times New Roman
Font: 12 Times New Roman
BAB III. METODE PENELITIAN .................................................................. 34
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ................................................... 34
3.1.1 Tempat Penelitian .............................................................. 34
3.1.2 Waktu Penelitian ............................................................... 34
3.2 Alat dan Bahan ............................................................................ 34
3.3 Diagram Blok Penelitian ............................................................ 35
3.2.1 Diagram Blok Penelitian ................................................... 35
3.2.2 Diagram Blok Perancangan Perangkat Keras ................... 35
3.4 Perancangan Rangkaian Penguat EKG .................................... 36
3.5 Analisis Perhitungan dan Pengujian Rangkaian
Penguat EKG .............................................................................. 37
3.5.1 Penguat Instrumentasi ....................................................... 37
3.5.2 Penapis Lolos Atas ............................................................ 40
*** dihapus ***
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................... 60
4.1 Hasil Pengujian dan Analisis Pengujian .................................. 60
4.1.1 Hasil Pengujian Rangkaian Penguat Instrumentasi .......... 60
*** dihapus ***
4.2 Hasil Pengamatan dan Analisis Pengamatan ........................... 76
4.2.1 Hantaran I ( Lead I ) .......................................................... 77
4.2.2 Hantaran II ( lead II) ......................................................... 78
*** dihapus ***
xv
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan .................................................................................. 90
5.2 Saran ............................................................................................. 91
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xvi
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Amplitudo dan Durasi Parameter Sinyal Elektrokadiograf ............. 15
Tabel 2.2 Data Sheet Komunikasi Serial DB9 ................................................. 33
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Penguat Instrumentasi ............................................ 61
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Rangkaian Penapis Lolos Atas .............................. 62
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Rangkaian Penapis Notch ...................................... 65
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Rangkaian Penapis Lolos Rendah ......................... 67
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Rangkaian Penguat Operasional Tak Membalik ... 69
Tabel 4.6 Hasil Pengujian ADC 0804 .............................................................. 74
Tabel 4.7 Hasil Pengujian Komunikasi Serial pada LED ................................ 76
xvii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
2.1 Bentuk Organ Jantung Manusia ................................................................ 4
2.2 Gelombang Elektrokardiograf Terhadap Kontraksi
Otot Jantung Manusia ............................................................................... 5
2.3 Membran Sel dalam Keadaan Polarisasi .................................................. 6
2.4 Membran Sel dalam Keadaan Depolarisasi .............................................. 7
2.5 Proses Aktivasi Otot Jantung .................................................................... 7
2.6 Bentuk Dasar Elektrokardigraf dan Nama-Nama Interval ........................ 9
2.7 Bentuk Gelombang Elektrokadiograf Abnormal ...................................... 10
2.8 Letak Elektroda-Elektroda Ekstremitas .................................................... 11
2.9 Segitiga Einthoven .................................................................................... 12
2.10 Letak Elektroda-Elektroda Prekordial ...................................................... 13
2.11 Lokasi Jantung Berdasarkan Letak Lead atau Sadapan ........................... 14
2.12 Impedansi Elektroda pada Permukaan Kulit ............................................. 15
2.13 Simbol Penguat Operasional ..................................................................... 18
2.14 Penguat Non Inverting ............................................................................... 19
2.15 Penguat Instrumentasi ............................................................................... 21
2.16 Karakteristik Penapis Lolos Bawah .......................................................... 22
2.17 Tapis Lolos Bawah .................................................................................... 23
*** dihapus ***
xviii
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
A. DATA SHEET UA741CN................................................................................ 92
B. DATA SHEET ADC0804 ............................................................................... 103
C. DATA SHEET AT89S52 ................................................................................ 118
D. LISTING PROGRAM ................................................................................. 139
D.1 Listing program Visual Basic .............................................................. 139
D.2 Listing Program Pengiriman Data Melalui RS232 ........................... 176
D.3 Listing Program Pengujian Komunikasi Serial RS232 .................... 177
E. HASIL PENGUJIAN LEAD I, II, III, aVR, aVL, aVF, dan V (V1-V6)
DENGAN MENGGUNAKAN VISUAL BASIC 6 ....................................... 179
xix
Jarak margin atas: 4 cm
Jarak normal
BAB I. PENDAHULUAN2 cm
1.1 Latar Belakang3 spasi
Spasi 1,5
Jantung merupakan bagian terpenting dalam sistem peredaran darah manusia yang selalu
berkontraksi memompa darah ke seluruh tubuh. Gerakan kontraksi otot jantung tersebut
menghasilkan impuls ritme yang teratur. Pada keadaan normal, jantung bagian atria akan
berkontraksi lebih cepat daripada bagian ventrikel sehingga terjadi pengisian darah di ventrikel
sebelum dipompa ke seluruh tubuh (Busono, Susanto, Wiewie, Sadeli, 2004).
Pada jantung terdapat beberapa sel pemicu denyut jantung yang dapat mengubah
sistem kelistrikan yang terjadi dalam jantung. Sinyal elektrokardiograf dapat merefleksikan
peristiwa kelistrikan yang terjadi dalam jantung tersebut. Aktivitas kelistrikan dalam
jantung ini dapat direkam pada permukaan tubuh manusia, khususnya pada lokasi-lokasi
tertentu (Busono, Susanto, Wiewie, Sadeli,
2004). Pada tahun 1903 Einthoven berhasil mencatat potensial listrik yang terjadi ketika
jantung berkontraksi, sehingga pemeriksaan elektrokardiograf menjadi pemeriksaan
diagnosis jantung yang penting. Saat ini, pemeriksaan jantung tanpa pemeriksaan
elektrokardiograf dianggap kurang lengkap (Pratanu, 1996).
Walaupun hasil pemeriksaan jantung melalui elektrokardiograf dapat diketahui, namun
untuk membaca informasi yang terdapat pada data hasil rekamam elektrokardiograf
tidaklah mudah. Untuk membaca elektrokardiograf diperlukan pengalaman dan pengetahuan
mengenai jantung serta gejala-gejalanya. Pemaparan secara manual terhadap informasi penting
sinyal elektrokardiograf sangat tidak efisien karena banyaknya data yang harus diamati
(Schamroth dalam Busono et al,
2004).
Untuk halaman BAB, angka arab,nomor halaman diposisi bawah tengah
1
Jarak margin atas: 4 cm
Untuk halaman selain BAB, nomor halaman diposisi kanan atas
2Jarak marginkanan:3 cm
Jarak margin kiri:4 cm
Salah satu cara yang banyak dilakukan untuk mempermudah mengetahui
karakteristik sinyal yang dihasilkan elektrokardiograf adalah dengan menggunakan
bantuan komputer. Data hasil perekaman elektrokardiograf ditampilkan pada
komputer. Hal inilah yang mendorong peneliti untuk merancang elektrokardiograf
berbasis komputer.
3 spasi
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, maka rumusan masalah dalam peneliti an ini adalah merancang
rangkaian elektrokardiograf dan ditampilkan dengan komputer.
1.3 Batasan Masalah
Batasan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut:
1) Sistem ini menggunakan elektroda sebagai sensor;
2) Alat hasil rancangan mengukur tegangan hasil kegiatan fungsi kerja jantung;
3) Dalam pembahasan tidak membahas filter digital;
1.4 Tujuan
Tujuan dalam penelitian ini adalah merancang elektrokardiograf yang diwujudkan dalam
bentuk tampilan gelombang pada komputer.
1.5 Manfaat
Penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat untuk:
1) Mempermudah mengetahui kondisi fungsi jantung;
2) Mempermudah tenaga kesehatan memeriksa kondisi fungsi jantung pasien;
3) Referensi dalam meningkatkan kreatifitas mahasiswa di bidang bioteknologi.
Jarak margin bawah: 3 cm
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Elektrokardiograf
2.1.1 Pengertian Dasar Elektrokardiograf
Menurut Suryana dalam Putranti (2007), jantung manusia merupakan suatu
alat yang berdenyut, suatu pompa yang terdiri dari empat kamar, yakni atrium kanan,
ventrikel kanan, atrium kiri, dan ventrikel kiri. Empat bagian jantung tersebut
beraktivitas selaras dalam dua tahap pemompaan. Jantung sebelah kanan menyuplai
darah ke paru-paru untuk pengikatan oksigen melalui sirkulasi pulmonary, sedangkan
jantung sebelah kiri menyuplai darah keseluruh tubuh melalui sirkulasi sistemik.
Darah masuk ke jantung melalui atrium kanan kemudian atrium kanan berkontraksi
mendorong darah melalui katup 12 trikuspit menuju ventrikel kanan yang kemudian
berkontraksi memompa darah menuju sirkulasi pulmonary, kemudian darah yang
mengandung oksigen masuk melalui atrium kiri, dan didorong menuju ventrikel kiri
melalui katup bikuspit. Bentuk organ jantung manusia dapat dilihat pada Gambar 2.1.
Sumber: Setianto, 2005
Gambar 2.1 Bentuk Organ Jantung Manusia
4
5
*** dihapus ***
Bentuk dasar gelombang elektrokardiograf normal dan nama-nama
intervalnya dapat dilihat pada Gambar 2.6, sedangkan bentuk gelombang
elektrokardiograf yang menunjukkan gejala-gejala jantung dalam keadaan abnormal
dapat dilihat pada Gambar 2.7.
.
Sumber: Ramo, 2006
Gambar 2.6 Bentuk Dasar Elektrokardigraf dan Nama-Nama Interval
*** dihapus ***
Pada parameter sinyal elektrokardiograf dapat diketahui beberapa nilai
amplitudo dan durasi normal yang dapat dilihat pada Tabel 2.1 di bawah ini.
Tabel 2.1 Amplitudo dan Durasi Parameter Sinyal Elektrokadiograf
Amplitudo (mV) Durasi (second)P 0,25 mV P – R 0,12-0,20 sec
R 1,60 mV Q – T 0,35-0,44 sec
Q 25% x R mV S – T 0,05-0,15 sec
T 0,1-0,5 mV P 0,11 sec
QRS 0,09 sec
Sumber: Cromwell et al dalam Anonim tanpa tahun
6
Pada Tabel 2.1 merupakan besar amplitudo dan durasi parameter sinyal
elektrokadiograf pada kondisi normal, gelombang elektrokardiograf mempunyai
interval–interval sebagai berikut:
1) Interval P (durasi) : kurang dari 0,12 detik
2) Interval PR : 0, 12 detik sampai dengan 0,20 detik
3) Interval QRS (durasi) : 0,07 detik sampai dengan 0,09 detik
4) Interval ST : 0,05 detik sampai dengan 0,15 detik
5) Interval QT : 0,35 detik sampai dengan 0,44 detik
Nilai interval gelombang elektrokardiograf tergantung dari frekuensi denyut jantung.
Pada umumnya nilai interval gelombang elektrokardiograf adalah sebagai berikut:
1) Frekuensi 60 per menit : 0,33 detik sampai dengan 0,43 detik
2) Frekuensi 80 per menit : 0,29 detik sampai dengan 0,38 detik
3) Frekuensi 100 per menit : 0,27 detik sampai dengan 0,35 detik
*** dihapus ***
2.2 Penguat Operasional
Operational amplifier atau disingkat Op Amp merupakan salah satu
komponen analog yang popular digunakan dalam berbagai aplikasi rangkaian
elektronika (Hamonangan, 2004). Penguat operasional pada dasarnya adalah sebuah
differential amplifier (penguat diferensial) yang memiliki dua masukan. Masukan
penguat operasional terdiri dari masukan pembalik (inverting) dan masukan tak
pembalik (non-inverting). Penguat operasional yang ideal memiliki open loop gain
(penguatan loop terbuka) yang tak terhingga besarnya (Hamonangan, 2004). Gambar
2.13 adalah bentuk dasar penguat operasional.
7
Sumber: Malvino, 2004
Gambar 2.13 Simbol Penguat Operasional
*** dihapus ***
2.3.1 Penguat Non Inverting
Penguat non-inverting memiliki masukan yang dibuat melalui masukan non-
inverting. Dengan demikian tegangan keluaran rangkaian ini akan satu fasa dengan
tegangan masukannya. Untuk menganalisis rangkaian penguat operasional non
inverting seperti menganalisis rangkaian inverting (Hamonangan, 2004). Prinsip
utama rangkaian penguat non-inverting seperti diperlihatkan pada Gambar 2.14.
Sumber: Malvino, 2004
Gambar 2.14 Penguat Non Inverting
*** dihapus ***
8
2.3 Komunikasi Port Serial
Komunikasi port serial adalah pengiriman data secara serial sehingga
komunikasi jauh lebih lambat dari pada komunikasi paralel. Komunikasi port serial
bersifat asinkron sehingga sinyal detak tidak dikirim bersama data. Setiap word
disinkronkan dengan start bit sebuah clock internal di kedua sisi untuk menjaga
bagian data saat pewaktuan (Budiharto, 2004).
Menurut Budiharto (2004), komunikasi port serial dapat dibagi menjadi dua,
yakni:
1) Data Communication Equipment (DCE)
Data Communication Equipment merupakan peralatan komunikasi data yang
dapat mentransfer data ke komputer seperti modem, scanner, dan lainnya.
2) Data Terminal Equipment (DTE)
Data Terminal Equipment adalah peralatan terminal data yang terdapat pada
komputer.
*** dihapus ***
BAB III. METODE PENELITIAN
Metode penelitian yang digunakan dalam perancangan dan pembuatan alat
elektrokardiogram berbasis komputer ini merupakan proses yang harus dilakukan
secara bertahap mulai dari perancangan mekanik, perancangan hardware,
perancangan software dengan menggunakan program visual basic 6, pengujian,
analisis data, dan pembuatan kesimpulan hasil penelitian.
1,5 spasi
3 spasi
3 spasi3.1 Tempat dan Waktu Penelitian
3.1.1 Tempat Penelitian
Tempat penelitian Proyek Akhir ini bertempat di Laboratorium Elektronika dan
Komputer Program Studi Teknik Informatika Politeknik Banyuwangi.
3.1.2 Waktu Penelitian
Penelitian akan dilakukan selama kurang lebih sembilan bulan, mulai bulan April 2010
sampai dengan Februari 2011 yang mencakup tahap persiapan sampai pelaporan.
3.2 Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1) Catu daya
2) Elektroda
3) IC UA741CN
4) Konverter analog ke digital
5) Komunikasi serial
6) Komputer
34
35
3.3 Diagram Blok Penelitian
3.2.1 Diagram Blok Penelitian
Gambar 3.1 merupakan diagram blok pada penelitian ini.
TubuhManusia
SensorPenguat
EKG ADC
RS 232
Komputer
Gambar 3.1 Diagram Blok Penelitian
3.2.2 Diagram Blok Perancangan Perangkat Keras
Gambar 3.2 adalah diagram blok perancangan perangkat keras pada penguat
elektrokardiograf dan rangkaian ADC0804.
*** dihapus ***
Gambar 3.2 Diagram Blok Perancangan Perangkat Keras
3.4 Perancangan Rangkaian Penguat EKG
Perancangan rangkaian penguat sinyal elektrokardiograf secara keseluruhan
dapat dilihat pada Gambar 3.3.
*** dihapus ***
Gambar 3.3 Rangkaian Penguat Sinyal Elektrokardiograf
36
3.5 Analisis Perhitungan dan Pengujian Rangkaian Penguat Elektrokardiograf
3.5.1 Penguat Instrumentasi
Rangkaian penguat instrumentasi dapat dilihat pada Gambar 3.4 di bawah ini.
*** dihapus ***
Gambar 3.4 Rangkaian Penguat Instrumentasi
Berdasarkan Gambar 3.4 di atas, penguatan elektrokardiograf didapatkan
dengan rumus berikut:
Vout 2 R2 V V
1
a
R
in1
in 2 1
Nilai a adalah penguatan yang terdapat pada penguat instrumentasi yang didapatkan
dengan rumus berikut:
a R3
R
Dengan demikian, besar nilai a adalah:
a 1000
22000
a 1
22
Apabila nilai penguatan a dimasukkan ke rumus penguatan EKG, maka didapat besar
penguatan elektrokardiograf sebagai berikut:
*** dihapus ***
37
3.5.2 Sensor
Sensor yang dipakai pada penelitian ini adalah elektroda. Elektroda ini terdiri
dari perak (Ag), perak klorida (AgCl), dan ion elektrolit klorida. Bentuk elektrode
dapat dilihat pada Gambar 3.11 di bawah ini.
*** dihapus ***
Gambar 3.11 Bentuk Elektrode
3.6 Perancangan Rangkaian Konverter Analog ke Digital
Perancangan rangkaian konverter analog ke digital dalam penelitian ini
memakai jenis ADC 0804. ADC 0804 memiliki resolusi output 8 bit. Apabila
digunakan tegangan referensi standar Vref = + 5 V, maka resolusi adalah
5 volt
255
19,6 mV . Artinya, setiap perubahan tegangan input analog sebesar 19,6
mV pada perubahan keluaran digital sebesar satu bit LSB. Resolusi tersebut dapat
diperkecil dengan memberikan tegangan referensi tertentu pada pin Vref/2. Gambar
3.12 adalah rangkaian analog to digital converter (ADC) 0804.
*** dihapus ***
3.7 Perancangan Perangkat Lunak
3.7.1 Perangkat Lunak pada Mikrokontroler
Program dimulai dari rutin inisialisasi yang berisi instruksi untuk mengatur
nilai stack pointer dan pengaturan timer 1 untuk komunikasi serial. Timer 1 ini diatur
untuk baudrate 9600 bps dengan serial mode 1 (8 bit UART – variabel). Selanjutnya
program mikrokontroler akan masuk ke rutin pemeriksaan penerimaan data serial.
Jika ada penerimaan, mikrokontroler segera melakukan pengambilan data pada ADC
dan megirimkan data tersebut ke komputer, kemudian kembali ke rutin pemeriksaan
38
penerimaan instruksi. Gambar 3.14 merupakan diagram alir dari program yang
terdapat pada mikrokontroler.
*** dihapus ***
Gambar 3.14 Diagram Alir Program pada Mikrokontroler
3.7.2 Perangkat Lunak pada Komputer
Perancangan perangkat lunak pada komputer terdiri dari beberapa bagian yang
diawali dengan mulai dan dilanjutkan dengan inisialisasi. Bagian inisialisasi berisi
instruksi-instruksi yang dijalankan pada saat program dijalankan pertama kali, antara
lain mengisi variabel-variabel dengan nilai tertentu dan menjalankan tampilan awal.
Ketika program dijalankan, instruksi yang aktif hanya login dan keluar, sehingga
untuk mengakses program ini hanya yang telah terdaftar. Gambar 3.15 merupakan
diagram alir program yang dibuat dengan bahasa pemprograman visual basic pada
komputer.
*** dihapus ***
Gambar 3.15 Diagram Alir Program pada Komputer
Pada menu utama terdapat beberapa tombol, di antaranya tombol data baru,
yaitu berfungsi untuk membuat data baru yang kemudian dilakukan pengambilan data
kondisi jantung dengan tombol mulai. Tombol mulai mengaktifkan pewaktu untuk
memberikan instruksi secara terus-menerus ke mikrokontroler untuk pengambilan
data dan pengiriman data ke komputer. Apabila tombol selesai ditekan, maka
pengiriman instruksi akan berhenti dan hasil pengambilan data dapat disimpan
dengan menekan tombol simpan. Data yang telah tersimpan dapat dibuka kembali
dengan menekan tombol open file yang kemudian akan menampilkan data dan grafik
hasil pemeriksaan. Tombol print berfungsi untuk mencetak gambar hasil pemeriksaan
dan data pasien.
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Pengujian dan Analisis Pengujian
4.1.1 Hasil Pengujian Rangkaian Penguat Instrumentasi
Tujuan penguat instrumentasi ini adalah untuk melihat besarnya sinyal
biopotensial dari permukaan kulit yang telah dikuatkan berdasarkan suatu hasil
pengujian. Pemilihan penguatan berdasarkan pada karakteristik dari sinyal
biopotensial yang sangat kecil dalam tingkatan milivolt.
Penguat instrumentasi akan diuji dengan rangkaian seperti Gambar 3.4.
Pengujian penguat instrumentasi menggunakan generator fungsi dan osiloskop 2.51
kemudian memberikan tegangan masukan Vin seperti yang terlihat pada Gambar 4.1.
Gambar 4.1 Sistem Pengujian Penguat Instrumentasi
Pada rangkaian penguat instrumentasi diberikan masukan Vin dengan nilai
bervariasi sebanyak tiga kali masukan dari generator fungsi dan didapatkan hasil
pengukuran Vout dengan tiga kali pengukuran. Hasil perhitungan dan pengukuran
dimasukkan dalam Tabel 4.1 di bawah ini.
60
61
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Penguat Instrumentasi
Penguatan
Penguatan %No. Vin (mV) Vout(ukur) (mV) Vout(hitung) (mV) V /V V
/V kesalahan out( u k ur) in out(hitu n g ) in
*** dihapus ***
Penyimpangan rata-rata 3,18
Prosentase kesalahan pada penguatan didapatkan dengan rumus:
error % Av hitung Av ukur
Av hitung
x 100 %Sumber: Data Primer Terolah, 2010
Berdasarkan Tabel 4.1 di atas terlihat bahwa selisih penguatan tegangan Av
hasil perhitungan dan pengukuran memiliki kesalahan rata-rata sebesar 3,18 %.
*** dihapus ***
4.1.2 Hasil Pengujian Rangkaian Penapis Notch
Penapis notch akan diuji dengan rangkaian seperti pada Gambar 3.6 dengan
tegangan masukan 2 Vpp dan frekuensi pada pengujian rangkaian penapis notch mulai
dari frekuensi 10 Hz sampai dengan frekuensi 100 Hz. Sistem pengujian rangkaian
penapis notch dapat dilihat pada Gambar 4.4 di bawah ini.
*** dihapus ***
Gambar 4.4 Sistem Pengujian Tapis Notch
Hasil pengujian penapis notch dapat dilihat pada Tabel 4.3 di bawah ini.
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Rangkaian Penapis Notch
No Frekuensi Vout Vin Vout/Vin Penguatan (dB)
*** dihapus ***
Sumber: Data Primer Terolah, 2010
62
Berdasarkan Tabel 4.3 di atas dapat diketahui bahwa hasil frekuensi tengah
f 0 pada percobaan penapis notch sebesar 50 Hz, yakni pada saat tegangan hasil Vout
mencapai titik terendah sebesar 0,5 V, sedangkan hasil perhitungan pada rangkaian
penapis notch mempunyai frekuensi tengah
f 0 sebesar 60,5 Hz. Dengan demikian,
hasil kesalahan pada frekuensi tengah dapat dinyatakan dengan rumus:
Kesalahan Hasil Perhitungan Hasil Percobaan
Hasil Perhitungan
100 %
Kesalahan 60,5 50
60,5
100 %
Kesalahan = 17,36 %
Jadi, dapat diketahui bahwa kesalahan pada frekuensi tengah
f 0 sebesar 17,36 %.
Hasil pengujian rangkaian penapis notch dalam bentuk grafik penguatan (dB)
terhadap frekuensi (Hz) dapat dilihat pada Gambar 4.5 berikut.
65432
10
-1-2-3-4-5-6-7
-8-9
-10
Pen
gua
tan
(d
B)
-11-12
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
Frekuensi (Hz)
Sumber: Data Primer Terolah, 2010
Gambar 4.5 Grafik Hasil Pengujian Penapis Notch
63
Berdasarkan Gambar 4.5 di atas terlihat bahwa frekuensi tengah pada penapis
notch mengalami pergeseran frekuensi menjadi 50 Hz. Hal ini berbeda dengan hasil
perhitungan yang mempunyai frekuensi tengah sebesar 60,5 Hz. Pergeseran ini
disebabkan karena penggunaan komponen yang masing–masing memiliki tingkat
toleransi yang berbeda sehingga akan mempengaruhi besar frekuensi yang diperoleh.
*** dihapus ***
4.2 Hasil Pengamatan dan Analisis Pengamatan
Pengujian sistem elektrokardiograf secara keseluruhan dilakukan dengan
menggunakan sampel manusia. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui gelombang
elektrokardiograf serta untuk mengetahui tingkat keberhasilan dari sist em
elektrokardiograf dan sekaligus untuk mengetahui adanya kelemahan atau
kekurangan, sehingga dapat dilakukan perbaikan untuk mendapatkan hasil gelombang
elektrokardiograf yang optimal.
4.2.1 Hantaran I ( Lead I )
Pada hantaran I, elektrode diletakkan pada lengan kanan (RA) dan sebagai
masukan negatif dan pada lengan kiri (LA) sebagai masukan positif seperti yang
terlihat pada Gambar 4.17 berikut.
Gambar 4.17 Hantaran I (Lead I)
Bentuk gelombang hantaran I (Lead I) osiloskop EKG diperlihatkan pada
Gambar 4.18 berikut ini.
64
*** dihapus ***
Berdasarkan hasil perekaman hantaran I, II, III, aVR, aVL, aVF, dan V (V1 –
V6) di atas, terdapat perbedaan bentuk gelombang antara bentuk gelombang normal
yang ada pada referensi dengan bentuk gelombang hasil penelitian. Perbedaan bentuk
gelombang tersebut dikarenakan:
1. Jenis penguat operasional yang digunakan dalam penelitian ini kurang memadai
untuk perekaman elektrokardiograf;
2. Adanya gangguan-gangguan (noise) dari luar yang ikut terekam pada perekaman
elektrokardiograf.
BAB V. PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian ini, diperoleh beberapa kesimpulan sebagai
berikut:
1) Penguat instrumentasi mempunyai kesalahan rata-rata sebesar 3,18 %;
2) Penguatan tegangan pada penapis lolos atas akan semakin besar apabila
frekuensi tegangan diperbesar, sedangkan kesalahan pada frekuensi potong
fC penapis lolos atas sebesar 1 %;
3) Penguatan tegangan pada penapis notch akan semakin kecil apabila
frekuensi tegangan mendekati frekuensi 50 Hz, sedangkan kesalahan pada
frekuensi tengah
5.2 Saran
f 0 penapis notch sebesar 17,36 %;
*** dihapus ***
1) Untuk menghasilkan sinyal elektrokardiograf yang sesuai dengan standar
gelombang elektrokardiograf, maka perlu dilakukan penelitian lebih lanjut
dengan adanya filter digital serta menggunakan komponen-komponen yang
lebih memadai;
2) Untuk pengembangan selanjutnya, perancangan alat elektrokardiograf dapat
dikembangkan dengan menggunakan wireless EKG electrodes, Digital
Signal Prosesing, dan analisis logika fuzzy.
90
DAFTAR PUSTAKA
. Pengembangan Electro-Cardiograph (Ecg) dengan MemanfaatkanKemampuan Personal Computer. [Serial on line]. http:pusatstudi.gunadarma.ac.id/psik/Makalah%20Pembicara/Paper%20EC G.pdf
Atwood, Stanton, Cheryl, dan Storey. 1996. Pengenalan Dasar Disritmia Jantung.Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.
Bobbie, P. 1995. A Mote-Based Real Time Health Monitoring System. University of California. [Serial on line]. http:cse.spsu.edu/pbobbie/Thesis/Chai's/Final_Presentation.ppt
Budiharto, Widodo. 2004. Interfacing Komputer dan Mikrokontroler. Jakarta: PT Elex Media Komputindo.
Busono, Susanto, Wiewie, dan Sadeli,. 2004. Algorithma untuk Deteksi QRS Sinyal ECG. [Serial on line]. Prosiding Semiloka Teknologi Simulasi dan Komputasi serta Aplikasi 2004 http:komputasi.inn.bppt.go.id/Prosiding_Semiloka%202004.pdf
Carr, Joseph J dan Brawn, John M. 1981. Introduction to Biomedical EquipmentTechnologi. New Jersey: John Willey and Sons. Inc.
Eko, Agfianto P. 2002. Penapis Aktif Elektronika Teori dan Praktek. Yogyakarta: C.V. Gava Media
Enrique. 2003. ECG Front-End Design is Simplied with MicroConverter. [Serial on line]. www. a n a l o g . c o m /libr a r y / a n a logDi a l o g u e / a rc hiv e s/3 7 - 11/ e c g .pdf
Hamonangan, Aswan. 2004a. Operational Amplifier Karakteristik Op-Amp (Bagian ke-satu). [Serial on line]. www. e l e c troni c l a b. c o m / i nd e x .ph p?action=html&fid=51
Hamonangan, Aswan. 2004b. Operational Amplifier (analisa rangkaian op-amp popular.[Serial on line]. http://www. e l ec troni c l a b . c o m /ind e x .ph p?action=html&fid=52
Hendi. 2007. Belajar EKG. [Serial on line]. http://perawatgawatdarurat.blogspot.com/2007_12_01_archive.html.
Jung, Walter G. 2002. Op Amp Aplication. [Serial on line].http://www. a n a lo g . c o m /libr a r y / a n a l o g D i a lo g u e / a r c hiv e s/3 9 -
05/Web_Ch1_final_R.pdf.
Lin, Wei dan Kirtley, Chris . The Electrocardiograph. [Serial on line]. http:physics.wku.edu/~womble/phys301/P2ekg.doc.
Malvino, A. P. 2004. Prinsip-Prinsip Elektronika buku dua. Jakarta: SalembaTeknika.
Pratanu, Sunoto. 1996. Buku Ajar Ilmu Penyakit Dalam. Jilid Pertama Edisi Ketiga.Jakarta: Balai Penerbit FKUI.
Prutchi, D dan Norris, M. 2005. Design and Development of Medical ElectronicInstrumentation. New Jersey: John Willey and Sons. Inc.
Puti, Nurdianing., Magdalena, Rita., dan Rizal, Achmad. 2004. Implementasi Metode JST Backpropagation dalam Diagnosis Penyakit Jantung Koroner Melalui Keluhan dan Pengenalan Pola ECG Pasien. [Serial on line]. www stttelkom.ac.id/staf/ARL/index_files/publikasiPDF/TE-10WimaRizal.pdf.
Putranti, Rr Arianti Rudy. 2007. Monitoring Pasien (ECG, Heart Rate, Suhu Tubuh, Respirasi, Blood Pressure) yang terhubung ke PC. [Serial on line].
Ramo, Temu . 2006. Biopotentials and Electrophysiology Measurement. [Serial on line]. http:metrology.hut.fi/courses/S-108.4010/2006/Biopotentials.ppt.
Setianto, Budhi. 2005. Dasar Medik untuk Pengembangan EKG Sederhana dan Manfaatnya Bagi Dunia Kedokteran di Indonesia. [Serial on line]. www.pus a tstudi. g u n a d a r m a . ac .id/psik/M a k a l a h % 20 P e m bi ca r a / P rof%2 0 B u dhi%202.pdf
Soemitro, H. W. 1992. Penguat Operasial dan Rangkaian Terpadu Linier. Jakarta: Erlangga.
Somasundaram, Shankar et al. .Critical Health Care System. [Serial on line]. http:www. c s.rutg e rs. e du / ~ m uthu/sh a nk a r.ppt
Wasito, S. 2001. Vademekum Elektronika. Jakarta: Gramedia.
Zhang, Xiyao . 2003. A Design of ECG Amplifier. [Serial on line]. http:www4.ncsu.edu/~xzhang11/PDF/525_proj1.pdf