DESAIN DAN IMPLEMENTASI ALAT PENGUKUR KETEGANGAN OTOT LAPORAN TUGAS AKHIR

Transkripsi

1 DESAIN DAN IMPLEMENTASI ALAT PENGUKUR KETEGANGAN OTOT LAPORAN TUGAS AKHIR Oleh : YOHANES OXA WIJAYA PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA SEMARANG 2015 I

2 PENGESAHAN Laporan Tugas Akhir dengan judul Desain dan implementasi alat pengukur ketegangan otot diajukan untuk memenuhi sebagian dari persyaratan dalam memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro pada Program Studi Teknik Elektro di Fakultas Teknik Universitas Katolik Soegijapranata Semarang. Laporan Tugas Akhir ini disetujui pada tanggal... Juli Semarang,... Juli 2015 Menyetujui, Pembimbing (Dr. F. Budi Setiawan, S.T., M.T.) Ketua Program Studi Teknik Elektro (Dr. F. Budi Setiawan, S.T., M.T.) II

3 PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir yang berjudul Desain dan Implementasi Alat Pengukur Ketegangan Otot ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang sepengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Apabila di kemudian hari ternyata terbukti bahwa tugas akhir ini sebagian atau seluruhnya merupakan hasil plagiasi, maka saya rela untuk dibatalkan, dengan segala akibat hukumannya sesuai peraturan yang berlaku pada Universitas Katolik Soegijapranata dan/atau perundang-undangan yang berlaku. Semarang, (Yohanes Oxa Wijaya) NIM: III

4 ABSTRAK Pada Tugas akhir ini akan membahas tentang penggunaan dan pembuatan dua alat pengukur untuk Electromyografi atau alat pengukur ketegangan otot yang ditampilkan pada VA atau Virtual Analyzer yang menggunakan jack 3.5mm mic pada computer / laptop yang menampilkan kontraksi dari otot ketika otot itu meregang ataupun relaks. Dan setelah itu pengujian dilakukan di tangan, perut dan leher, setelah itu kita lakukan perbandingan karena alat ini memiliki 5 fase penampilan jadi kita dapat melihat keluaran sinyal dari filter VA,VB,VC,VD dan VE.Agar bisa menampilkan perbedaan dari sinyal keluaran yang telah melewati berbagai filter dan yang tidak melewati filter, dan membuktikan bahwa sinyal EMG yang di hasilkan ketika otot berkontraksi. Jadi total alat ini dapat menampilkan 5 sinyal untuk keadaan relaks dan 5 sinyal untuk keadaan tegang dalam 5 filter berbeda dan untuk alat kedua merupakan pengembangan dari alat pertama yang dimana untuk alat kedua dibuat lebih portable dan terdiri dari notch filter,gain,amplifier,rectifier 1st dan rectifier 2nd. Dan bisa juga untuk mengukur menggunakan salah satu dari filter tersebut karena disambung menggunakan kabel jumper.dan input outputnya juga diberi keluaran kabel jadi bisa dilihat perblok dari alat tersebut Kata Kunci :Virtual Analyzer, Elektromyografi, filter,emg, rectifier, amplifier, gain, jumper, input, output IV

5 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena dengan segala rahmat dan anugerahnya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir beserta laporan Tugas Akhir yang berjudul DESAIN DAN IMPLEMENTASI ALAT PENGUKUR KETEGANGAN OTOT yang menjadi tugas studi penulis sebagai mahasiswa Program Sarjana Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Katolik Soegijapranata. Pembuatan Tugas Akhir dan penyusunan laporan Tugas Akhir ini tak lepas dari bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin menyampaikan ucapan terimakasih kepada : 1. Tuhan Yesus yang memungkinkan dan memberi jalan sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan dengan baik. 2. Orang tua yang menopang, mendidik, memberi dorongan dalam hidup saya. 3. Bapak Dr. Florentinus Budi Setiawan, MT; selaku dosen pembimbing Tugas Akhir, yang telah membimbing saya dalam penyelesaian Tugas Akhir ini dan yang juga memberikan saran, kritik, dan semangat pada saya. 4. Adik yang selalu mensupport saya 5. Mas Vincent selaku laboran yang telah memberikan banyak bantuan, dukungan, dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. V

6 6. Ricky Fajar yang memberikan masukan teknis untuk penulis dalam membuat tugas akhir ini. 7. Dosen dan Karyawan Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Katolik Soegijapranata Semarang, yang banyak membantu memberikan fasilitas sehingga pengerjaan Tugas Akhir ini dapat berjalan lancar. 8. Teman teman elektro angkatan 2010 yang diantaranya adi citra, musa, arifin, arief, yunan, musa, eric, jefri, thomas,agus, adit, dryan, rendy untuk doa dan dukungannya. 9. Partner saya dalam tugas akhir Tan Kevin yang senantiasa membantu dalam pengerjaan saya 10. Teman teman yang bersedia menjadi subjek dalam pengukuran saya yang antara lain : andre, santo, joanna, elwinta, enggar, ganang, bimo, rizal, topan, 11. Teman teman Campus Ministry 12. Kakak angkatan 2009 antara lain : denny, agung, adi,vanus,kevin 13. Adik angkatan antara lain : hendra, billy, marwo, alvin, dian fajar 14. Pihak-pihak lain yang telah banyak membantu dalam penulisan laporan Tugas Akhir ini, yang pada kesempatan ini tidak dapat disebutkan satu persatu. VI

7 Penulis menyadari bahwa laporan ini masih banyak kekurangan, maka penulis sangat mengharapkan saran maupun kritik dari berbagai pihak untuk perbaikan dimasa yang akan datang. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan permohonan maaf apabila terdapat hal hal yang kurang berkenan dalam penulisan laporan ini. Akhirnya besar harapan penulis bahwa laporan ini dapat memberikan sumbangan yang berarti bagi kemajuan ilmu dan teknologi di lingkungan kampus Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro Universitas Katolik Soegijapranata Semarang. Semarang, Juli 2015 Penulis VII

8 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL...i PENGESAHAN...II PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR...II ABSTRAK... Error! Bookmark not defined.v KATA PENGANTAR... Error! Bookmark not defined. DAFTAR ISI... Error! Bookmark not defined.ii DAFTAR GAMBAR... Error! Bookmark not defined.i BAB I PENDAHULUAN... Error! Bookmark not defined. 1.1 Latar Belakang... Error! Bookmark not defined. 1.2 Perumusan Masalah Pembatasan Masalah Tujuan dan Manfaat Metodologi Penelitian Sistematika Penulisan... 3 BAB II LANDASAN TEORI Pendahuluan Sejarah Pengukuran dan Peralatan EMG Teori Dari Pengukuran Ketegangan Otot Penjelasan Tentang Teori Yang Digunakan Noise dan Sinyal Gangguan Elektroda Elektroda Gel VIII

9 2.5.1 Elektroda Gel Aplikasi tampilan sinyal EMG untuk alat pertama Pengaturan utama pada Visual Analyzer Pengaturan untuk input dan output Pengaturan penambahan filter digital Aplikasi tampilan alat kedua menggunakan Scilab Cara kerja scilab Perintah untuk menampilkan Sinyal Spectrum BAB III PERANCANGAN ALAT Elektroda Penguat Diferensial Sinyal Alat pengukur ketegangan otot versi Rangkaian AD Amplifier Band Pass Filter 2nd Order OP-AMP Rectifier Alat pengukur ketegangan otot versi Amplifier 2nd Rectifier Notch Filter BAB IV HASIL PENELITIAN DAN ANALISA Pengukuran pada kulit tubuh menggunakan alat pertama Pengukuran pada permukaan kulit dengan alat kedua IX

10 4.3 Hasil Sinyal dengan menggunakan Scilab Pengukuran subjek dengan otot yang besar Pengukuran subjek dengan otot yang kecil Pengukuran dengan menggunakan Oscilloscope BAB V P E N U T U P Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN X

11 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Alat pengukur ketegangan otot sederhana pertama yang diciptakan oleh Josef Marek pada tahun Gambar 2.2 Skema dari Aktivitas ion yang terjadi pada sel otot yang menyebabkan timbulnya listrik... 9 Gambar 2.3 Letak Elektroda A dan B dan Elektroda untuk Referensi pada permukaan kulit manusia Gambar 2.4 Anatomi otot tubuh manusia bagian depan yang digunakan untuk pemeriksaan EMG Gambar 2.5 Anatomi otot tubuh manusia bagian belakang yang digunakan untuk pemeriksaan EMG Gambar 2.6 Sinyal noise / gangguan pada otot tubuh manusia Gambar 2.7 Aplikasi tampilan sinyal pengukuran EMG dengan menggunakan Visual Analyzer Gambar 2.8 Pengaturan utama pada Visual Analyzer Gambar2.9 Pengaturan untuk input dan output Gambar 2.10 Pengaturan untuk penambahan filter digital Gambar 2.11 Perintah utama untuk menentukan variable x Gambar 2.12 Perintah utama untuk menampilkan sinyal Gambar 2.13 Sinyal yang ditampilkan menggunakan scilab XI

12 Gambar 2.14 Perintah untum merubah menjadi sinyal spectrum Gambar 2.15 Perintah untuk menampilkan sinyal Gambar 2.16 Contoh sinyal spectrum Gambar 3.1 Diagram blok dari alat pengukur ketegangan otot versi Gambar 3.2 Diagram blok dari alat pengukur ketegangan otot versi 2 fase Gambar 3.3 Diagram blok dari alat pengukur ketegangan otot versi 2 fase Gambar 3.4 Diagram blok dari alat pengukur ketegangan otot versi 2 fase Gambar 3.5 Diagram blok dari alat pengukur ketegangan otot versi 2 fase Gambar 3.6 Pengaturan penguatan diferensial pada bagian elektroda Gambar 3.7 Alat pengukur ketegangan otot versi Gambar 3.8 AD Gambar 3.9 Rangkaian Amplifier atau penguat Gambar 3.10 Rangkaian Band-Pass Filter 2nd Order Gambar 3.11 Rangkaian OP-AMP Rectifier Gambar 3.12 Alat pengukur ketegangan otot versi Gambar 3.13 Rangkaian AD620 untuk alat ke Gambar 3.14 Rangkaian Rectifier menggunakan TL Gambar 3.15 Rangkaian Notch filter dengan menggunakan TL XII

13 Gambar 4.1 Titik elektroda pengukuran pada tangan Gambar 4.2 Sinyal keluaran VA pada saat otot relaksasi Gambar 4.3 Sinyal keluaran VA pada saat otot tegang Gambar 4.4 Sinyal keluaran VB pada saat relaks Gambar 4.5 Sinyal keluaran VB pada saat tegang Gambar 4.6 Sinyal keluaran VC pada saat relaks Gambar 4.7 Sinyal keluaran VC pada saat tegang Gambar 4.8 Sinyal keluaran VD pada saat relaks Gambar 4.9 Sinyal keluaran VD pada saat tegang Gambar 4.10 Sinyal keluaran VE pada saat relaks Gambar 4.11 Sinyal keluaran VE pada saat tegang Gambar 4.12 Titik penempelan elektroda V1 dan V2 pada otot tegang Gambar 4.13 Titik penempatan elektroda VREF Gambar 4.14 Contoh titik pengukuran pada bahu Gambar 4.15 Contoh titik pengukuran pada perut Gambar 4.16 Hasil Sinyal scilab pada saat bahu tegang Gambar 4.17 Hasil spectrum dari sinyal bahu tegang Gambar 4.18 Hasil spectrum dari sinyal bahu saat tegang zoom maksimal XIII

14 Gambar 4.19 Hasil Sinyal bahu saat relaks Gambar 4.20 Hasil Spectrum dari sinyal pada saat relaks Gambar 4.21 Hasil spectrum dari sinyal pada saat relaks zoom Gambar 4.22 Hasil sinyal bahu tegang Gambar 4.23 Hasil spectrum dari sinyal tegang Gambar 4.24 Hasil spectrum dari sinyal tegang zoom Gambar 4.25 Hasil sinyal pada saat relaks Gambar 4.26 Hasil spectrum dari sinyal relaks Gambar 4.27 Hasil spectrum sinyal relaks zoom Gambar 4.28 Hasil spectrum dari sinyal zoom maksimal Gambar 4.29 Hasil sinyal keluaran dari Notch filter Gambar 4.30 Sinyal keluaran dari gain Gambar 4.31 Sinyal keluaran dari Rectifier Gambar 4.32 Sinyal keluaran Rectifier setelah ditrim searah jarum jam XIV