ELEKTROKARDIOGRAF TIGA LEAD YANG DILENGKAPI DENGAN MODUL WI-FI SEBAGAI SARANA KOMUNIKASI DATA

Transkripsi

1 ELEKTROKARDIOGRAF TIGA LEAD YANG DILENGKAPI DENGAN MODUL WI-FI SEBAGAI SARANA KOMUNIKASI DATA (THREE LEADS ELECTROCARDIOGRAF WITH WI-FI AS A FACILITY FOR DATA COMMUNICATION) PROYEK AKHIR Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III Program Studi Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektro Oleh : Asep Suryana Mustopa PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012

2

3 DATA PRIBADI Nama Asep Suryana Mustopa NIM Angkatan 2009 Banjarsari, Desa Jayagiri, Kecamatan Alamat Panumbangan, Ciamis, RT/RW 02/08, Kode Pos Nomor Hp TTL Bandung, 21 November TK (1996) Taman Kanak-Kanak Bhayangkari SD (2002) SD NEGERI JAYAGIRI 3 SMP (2005) SMP NEGERI 1 PANUMBANGAN SMK (2007) SMK NEGERI 2 TASIKMALAYA D3 (2012) POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

4 Jangan kecewa apabila hasil yang diperoleh tidak seperti yang diharapkan, percayalah bahwa semuanya adalah kesuksesan, bukan kegagalan. Mengapa saya punya banyak kesuksesan? Karena saya tahu banyak usaha yang gagal. Thomas Alva Edison Kupersembahkan karya kecilku ini untuk keluargaku tercinta

5 ABSTRAK Jantung merupakan organ dalam tubuh yang sangat penting karena jantung berfungsi memompa darah ke seluruh tubuh. Detak jantung juga dapat dilihat melalui alat deteksi kerja jantung yang disebut elektrokardiograf yang dapat memunculkan grafik kerja jantung. Pada proyek akhir ini telah direalisasikan elektrokardiograf tiga lead dengan tampilan visual di layar komputer atau laptop dengan media transfer data menggunakan Wi-Fi. Teknik penyadapan sinyal EKG menggunakan elektroda disposable dipasang pada dada dengan sadapan unipolar. Sinyal dari elektroda dikuatkan seribu kali oleh penguat instrumentasi AD623N dan kemudian di-filter menggunakan low pass filter dengan frekuensi cut off 100Hz dan dijumlahkan dengan tegangan DC sehingga sinyal EKG tidak memiliki tegangan negatif. Selanjutnya sinyal EKG dikonversi oleh ADC internal mikrokontroler ATmega32 dengan jumlah bit ADC 10 bit dan dikirim melalui Wi-Fi untuk ditampilkan dilayar komputer. Ketika ditampilkan di layar komputer, sinyal EKG masih belum nampak dengan jelas karena ada kesalahan pada proses sampling dan pengiriman data. Untuk menampilkan grafik sinyal EKG di layar komputer menggunakan software Visual Basic 6.0, namun masih belum sempurna pada bagian timer untuk menjalankan grafik sinyal EKG harus disesuaikan dengan kecepatan denyut jantung. Kata kunci : Jantung, elektrokardiograf, Wi-Fi, penguat instrumentasi. i

6 ABSTRACT Heart is an organ in the body which is very important because heart have function pumping blood throughout the body. Heart rate can also be seen through detection tools work of heart is called elektrokardiograf can bring up a graph of work of heart so if there is a disturbance in the heart can be detected by elektrokardiograf. At the final project has been realized elektrokardiograf three leads with visual display on a computer screen or a laptop with media data transfer using Wi-Fi. Tapping techniques use disposable electrodes ECG signals mounted on the chest with the tapped unipolar. The signal from the electrode is amplified thousand times by instrumentation amplifier AD623N and then filtered used low pass filter with cut off frequency 100 Hz and combined with the DC voltage therefore ECG signal hasn t negative voltage. Then, ECG signals is converted by internal ADC microcontroller ATmega32 by the number of bit ADC is ten bits and send via Wi-Fi for displayed on computer screen. When displayed on computer screen, ECG $signal is still not seen clearly because there are errors in the process of sampling and data transmission. For showing ECG signal on computer screen using software Visual Basic 6.0, but still rudimentary on a timer to run a graph ECG signal should be adjusted to heart rate. Keywords : Heart, elektrokardiograf, Wi-Fi, instrumentation amplifier. ii

7 KATA PENGANTAR Puji dan syukur dipanjatkan ke hadirat Allah SWT karena berkat izin dan ridho-nya laporan ini dapat diselesaikan. Dengan segala keterbatasan dan kekurangan, berbekal ilmu pengetahuan, ikhtiar dan tawakkal tersusunlah Proyek Akhir yang berjudul Elektrokardiograf Tiga Lead Yang Dilengkapi Dengan Modul Wi-Fi Sebagai Sarana Komunikasi Data sebagai salah satu syarat dalam memperoleh gelar Ahli Madya Teknik Elektro Program Studi Teknik Elektronika di Politeknik Negeri Bandung. Dalam kesempatan ini, penulis menyadari bahwa untuk dapat menyelesaikan Proyek Akhir ini, banyak pihak yang telah membantu. Untuk itu penulis mengucapkan terimakasih yang tulus serta penghargaan yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Hari Purnama, Ir., M.Eng., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro. 2. Ibu Ervin Masita Dewi, ST., MT, selaku Ketua Program Studi Teknik Elektronika. 3. Ibu Ediana Sutjiredjeki, Dr., Ir., M.Sc., selaku Pembimbing I, baik dalam pengarahan serta dorongannya semasa bimbingan hingga terselesaikannya Proyek Akhir ini. 4. Bapak Edi Rakhman, Ir., M.Eng. selaku Pembimbing II, atas usulan dan nasehat semasa penyusunan Proyek Akhir ini. 5. Bapak Didin Saefudin, ST, selaku ketua Penguji. 6. Bapak Firman Prima Djauhari, MT, selaku Penguji I. 7. Bapak Tjan Swi Hong, M.Sc, selaku Penguji II 8. Seluruh Dosen Elektronika yang telah memberikan ilmu dari semester I sampai semester VI. 9. Para teknisi di laboratorium Program Studi Teknik Elektronika. 10. Teman-teman dari jurusan Telkom yang telah memberikan saran serta masukan sehingga proyek akhir ini terlaksana. iii

8 11. Teman-teman angkatan 2009, khususnya EC3B yang selalu memberikan bantuan dan motivasinya kepada penulis. 12. Seluruh pihak yang telah membantu dalam penyelesaian laporan Proyek Akhir ini yang tidak dapat disebutkan satu - persatu. Dalam pembuatan laporan ini penulis menyadari masih banyak kekurangannya, untuk itu penulis sangat mengharapkan saran untuk penyempurnaan tulisan ini. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Bandung, 21 Juni 2012 Penulis iv

9 DAFTAR ISI ABSTRAK... i ABSRTACT... ii KATA PENGANTAR... iii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL... xi BAB 1 PENDAHULUAN LATAR BELAKANG TUJUAN PERUMUSAN MASALAH BATASAN MASALAH METODOLOGI Studi Literatur Perancangan Realisasi Pengukuran dan Analisa Sistematika Penulisan... 5 BAB 2 DASAR TEORI ELEKTROKARDIOGRAF (EKG) Gelombang EKG Titik-Titik Sadapan Elektroda EKG OPERASIONAL AMPLIFIER Penguat Penjumlah (Summing Amplifier) Penguat Biopotensial Rangkaian Penguat Differential Rangkaian Penguat Penyangga v

10 2.3 FILTER MIKROKONTROLER Sejarah Mikrokontroler Manfaat Mikrokontroler Keluarga Mikrokontroler ADC Mikrokontroler Wi-Fi I TO V CONVERTER BAB 3 PERANCANGAN DAN REALISASI TUJUAN PERANCANGAN PERANCANGAN Sistem Requirement Kriteria Desain Deskripsi Sistem Sistem Dekomposisi Spesifikasi Sistem Perancangan Hardware Penguat Instrumentasi Low Pass Filter Rangkaian Clamper Sistem Minimum Mikrokontroler Rangkaian Wi-Fi Perancangan Software Deskripsi Software Untuk Mikrokontroler Deskripsi Software Untuk Tampilan Visual Perancangan Mekanik REALISASI SISTEM Realisasi Hardware Pemilihan Komponen yang Digunakan vi

11 Realisasi di Papan Percobaan (Protoboard) Perancangan PCB Pemeriksaan Jalur dan Peletakan Komponen Realisasi Perangkat Elektronik A. Realisasi Rangkaian Penguat Instrumentasi B. Realisasi Rangkaian Filter Low Pass C. Realisasi Rangkaian Clamper D. Realisasi Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler E. Realisasi Rangkaian Driver Wi-Fi dan Regulator Realisasi Mekanik Realisasi Software Realisasi Software Untuk Mikrokontroler Realisasi Software Untuk Tampilan Visual BAB 4 PENGUJIAN DAN ANALISA TUJUAN METODA PENGUJIAN PENGGUNAAN ALAT UKUR PENGUJIAN DAN ANALISA PERANGKAT KERAS Pengujian Rangkaian Penguat Instrumentasi Pengujian Rangkaian Filter Low Pass Pengujian Rangkaian Clamper Pengujian Rangkaian Sistem Minimum Pengujian Rangkaian Transmisi Data (Wi-Fi) PENGUJIAN DAN ANALISA PERANGKAT LUNAK PENGUJIAN RANGKAIAN TERINTEGRASI Pengujian Rangkaian EKG Keseluruhan Pengujian Rangkaian Transmisi Data Dan Sistem Minimum Pengujian Rangkaian EKG Dan Transmisi Data Keseluruhan BAB 5 PENUTUP KESIMPULAN vii

12 5.2. SARAN DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN A LAMPIRAN B LAMPIRAN C LAMPIRAN D viii

13 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Kertas Rekaman Sinyal EKG... 8 Gamabr 2.2 Sadapan Precordial... 9 Gambar 2.3 Sadapan Bipolar Gambar 2.4 Sandapan Unipolar Gambar 2.5 Sadapan Lengkap 12 Lead Gambar 2.6 Elektroda Disposable Gambar 2.7 Limb Clamp Elektroda Gambar 2.8 Operasional Amlpifier Gambar 2.9 Rangkaian Summing Amplifier Tiga Input Gambar 2.10 Penguat Differential Gambar 2.11 Rangkaian Penguat Penyangga Untuk Penguat Differential Gambar 2.12 Rangkaian Penguat Instrumentasi Gambar 2.13 Rangkaian Filter Low Pass dan karkteristik frekuensinya Gambar 2.14 Perbandingan Arus Terhadap Tegangan Gambar 2.15 Rangkaian Converter Arus Ke Tegangan Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem Gambar 3.2 Penguat Instrumentasi Gambar 3.3 Skema Perancangan Filter Low Pass Gambar 3.4 Skema Perancangan Rangkaian Clamper Gambar 3.5 Skema Sistem Minimum Mikrokontroler Gambar 3.6 Skema Perancangan Driver Wi-Fi Gambar 3.7 Flowchart Program Mikrokontroler Gambar 3.8 Data Flow Diagram Level I Untuk Tampilan Visual Gambar 3.9 Peta Menu Tampilan Visual Gambar 3.10 Perancangan Box Gambar 3.11 Realisasi Rangkaian Penguat Instrumentasi Gambar 3.12 Realisasi Rangkaian Low Pass Filter Gambar 3.13 Realisasi Rangkaian Clamper ix

14 Gambar 3.14 Skema Realisasi Rangkaian Sistem Minimum ATmega Gambar 3.15 Rangkaian Driver Wi-Fi Dan Regulator Gambar 3.16 Tampak Depan Gambar 3.17 Tampak Atas Gambar 3.18 Tampak Samping Gambar 3.19 Tampak Belakang Gambar 3.20 Tampak Isometrik Gambar 4.1 Diagram Blok Pengujian Rangkaian Penguat Instrumentasi Gambar 4.2 Diagram Blok Pengujian Rangkaian Low Pass Filter Gambar 4.3 Plot Bandwidth Frekuensi Filter Low Pass Gambar 4.4 Diagram Blok Pengujian Rangkaian Clamper Gambar 4.5 Input Sinyal Sebelum Di-clamping Gambar 4.6 Bentuk Sinyal Hasil Clamping Gambar 4.7 Blok Diagram Pengujian Rangkaian Sistem Minimum Gambar4.8 Simulasi Koneksi Rangkaian Wi-Fi Dengan Komputer Gambar 4.9 Form Tampilan Utama Gambar 4.10 Form Login Gambar 4.11 Tampilan Msgbox Pada Form Login Gambar 4.12 Form Grafik Sinyal EKG Gambar 4.13 Form Cara Penggunaan Alat Gambar 4.14 Profil Pembuat Alat Gambar 4.15 Grafik Sinyal EKG Laki-laki Dewasa Dengan Usia 22 Tahun Gambar 4.16 Grafik Sinyal EKG Laki-laki Dewasa Dengan Usia 18 Tahun Gambar 4.17 Grafik Sinyal EKG Laki-laki Dewasa Dengan Usia 19 Tahun Gambar 4.18 Setting IP Pada Komputer Gambar 4.19 Grafik Sinyal Sinus dari Function Generator Gambar 4.19 Hasil Pengukuran Sinyal EKG x

15 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Spesifikasi WiFi Tabel 4.1 Hasil Pengujian Rangkaian Penguat Instrumentasi Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Frekuensi Cut Off Pada Rangkian Low Pass Filter 69 Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Rangkaian Clamper xi

16 DAFTAR PUSTAKA [1] Khandpur, RS Biomedical Instrumentation Technology and Applications. McGraw-Hill [2] Setya, Sarah dkk. Februari 2011 IEEE g. Jurusan Teknik Elektro FT UGM, Yogyakarta. [3]Detak jantung, minyakob, pengertian jantung, 15 Oktober (Diunduh 11 Maret :39 WIB) [4]Jantung, sutarmono, cara kerja jantung, 18 Maret (Diunduh 11 Maret :28 WIB) [5]Biomedical engineering, ponco siwindarto, 9 Februari (Diunduh 28- Februari :43 WIB) [6]Biomedical engineering, ponco siwindarto, 3 Februari (Diunduh 28- Februari :12 WIB) [7]EKG, prodia childlab, pemeriksaan elektrokardiograf (Diumduh 18-maret WIB) [8] p_electrode.jpg (diunduh 18-Maret WIB) [9] (diunduh 18- maret WIB) [10] Modul swa-instruksional. Anatomi fisiologi 4. Sistem pernafasan dan sistem kardiovaskular, Edisi ke-4 Longman group limited Tahun 1985 [11]WiFi. Wikipedia, ensiklopedia bebas. (Diunduh 18-Maret-2012, WIB)

17 [12] Analog to digital mikrokontroller (Diunduh 13 Mei ) [13] Arifianto. B e-book analog to digital Modul training microcontroller for beginner [14] Mikrokontroler, admin electron online, mikrokontroler dan jenis-jenisnya, 30 Maret (Diunduh 12 Juni )