TENS TRIANGLE AND SQUARE WAVE MICROCONTROLLER BASED

Transkripsi

1 Seminar Tugas Akhir 0 TENS TRIANGLE AND SQUARE WAVE MICROCONTROLLER BASED (Yogi Setiawan, Her Gumiwang Ariswati, Lamidi) Jurusan Teknik Elektromedik Politeknik Kesehatan Surabaya Jln. Pucang Jajar Timur No. 0 Surabaya ABSTRAK Alat terapi TENS di utamakan penderita stroke. Karena, jika seseorang terkena stroke maka harus menjalani pengobatan yang memerlukan jangka waktu cukup lama. Di dalam alat ini terdapat beberapa rangkaian yang mengontrol jalannya tegangan hingga sampai ke pasien melalui elektroda yang kemudian dapat merangsang kontraksi otot pada penderita stoke. Rangkaian yang terdapat pada alat ini yaitu rangkaian power supply sebagai sumber daya, rangkaian astabil dengan menggunakan IC, boost converter untuk menaikkan tegangan, minimum system Atmega8 yang mengatur tiap kenaikan tegangan dari boost converter. Output boost converter lalu diteruskan ke MOC, kemudian output MOC disambungkan ke elektroda. Oleh karena itu, penulis ingin membuat alat terapi saraf berbasis mikrokontroler agar memudahkan dalam proses terapi saraf terutama untuk penderita penyakit saraf. Pemberian terapi dilakukan dengan menggunakan gelombang kejut yang dihasilkan oleh penguatan tegangan dan terdapat waktu jeda yang bertujuan untuk lebih merangsang saraf yang sudah tidak normal dan tampilan yang lebih jelas dan sudah terprogram sehingga modul ini layak digunakan. Kata Kunci : Atmega8, Elektro Stimulator, TENS. Pendahuluan.. Latar Belakang TENS (Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation) adalah alat untuk memberi stimulus kepada aliran darah dan otot syaraf manusia. Gerak manusia dihasilkan oleh kontraksi otot yang menghasilkan gaya untuk menggerakan anggota badan. Pada gerak sadar, sinyal perintah dari pusat sistem syaraf ditransmisikan melalui syaraf tulang belakang lalu ke otot untuk menghasilkan gaya. Otot berfungsi dengan normal jika antara sistem syaraf dan otot terhubung secara utuh dan bekerja dengan baik. Kerusakan pada sistem syaraf yang diakibatkan penyakit yang menyerang syaraf tulang belakang akan menunggu sinyal perintah

2 Seminar Tugas Akhir 0 mencapai otot. Pada pasien yang mengalami kerusakan pada otak atau syaraf tulang belakang kehilangan kemampuan motoriknya seperti berdiri, berjalan, menggenggam, menjangkau. Ketidakmampuan ini dapat mencakup sebagian atau keseluruhan dari anggota gerak tubuh.( Bambang Andy Suharto, 0) Bagi penderita paralisis sinyal perintah dari pusat sistem syaraf dapat digantikan dengan cara memberikan stimulasi listrik buatan pada sistem syaraf. Para ahli sudah banyak mengembangkan bagaimana untuk mempercepat pemulihan anggota gerak tubuh yang mengalami gangguan pergerakan atau kelumpuhan dengan memberikan stimulasi listrik. Diantaranya adalah TENS (Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation). TENS bekerja dengan cara mengirimkan aliran listrik ke otot yang membutuhkan terapi sehingga menyebabkan otot untuk berlatih secara pasif. Penggunaan alat ini mulai banyak digunakan di rumah sakit dan klinik olahraga untuk pengobatan cedera otot dan untuk mengembalikan otot yang mengalami kelumpuhan TENS yang telah dibuat sebelumnya menggunakan tambahan rangkaian yang banyak untuk membuat bentuk pulsa, lama pulsa dan frekuensi sehingga ukuran fisiknya besar, dan juga untuk setting frekuensi, amplitudo serta lebar pulsa kurang lebih menggunakan kelipatan 0 untuk masing-masing parameter setting. Alat Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation sebelumnya sudah pernah dibuat oleh Albar Rizqi Adnani,0 dan Bambang Andy Suharto pada tahun 0. Akan tetapi pada kesempatan ini penulis ingin membuat alat TENS lagi dengan bentuk gelombang outputnya berupa gelombang segitiga dan kotak yang sebelumnya menggunakan gelombang segitiga saja dan ukuran alatnya yang masih besar karena terdapat banyak rangkaian tambahan. Dan pada tahun 0 telah dibuat alat elektro stimulator (kontraksi otot ekstrimitas) oleh Rendy Syauqy Hasan. Dengan demikian penulis akan membuat alat dengan judul "Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation triangle and square wave microcontroller based" agar outputan gelombang kejut yang dihasilkan bisa sesuai dengan keluhan pasien terapi.

3 Seminar Tugas Akhir 0. Batasan Masalah Pada perancangan modul ini, penulis membatasi bagian-bagian yang berkaitan dalam pembuatan alat, hal tersebut dimaksudkan agar tidak terjadi pelebaran masalah. Adapun batasanbatasan tersebut meliputi : Output gelombang berupa segitiga dan kotak Frekuensi maximal 70 Hz Mode terapi berupa continues dan intermittent. Referensi timer terapi TENS. Penulis tidak membahas tentang teori biolistrik secara mendalam.. Rumusan Masalah Dari uraian latar belakang di atas, maka penulis membuat rumusan masalah yaitu: Dapatkah di buat alat TENS (Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation) dengan gelombang segitiga dan kotak??. Tujuan Penelitian.. Tujuan umum Dibuatnya alat TENS (Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation) dengan gelombang segitiga dan kotak dengan IC mikrokontroller... Tujuan khusus Membuat rangkaian dengan IC AT mega8 atau IC AT mega. Membuat rangkaian DAC 0808 dan oscillator serta LCD. Membuat program Codevision AVR. Melakukan uji coba dan uji fungsi. Manfaat Penelitian.. Manfaat Teoritis Meningkatkan wawasan di bidang kesehatan khususnya di alat medik untuk terapi dan sebagai bahan masukan untuk pengembangan ilmu dan teknologi dimasa mendatang... Manfaat Praktis Dengan adanya alat ini diharapkan dapat memudahkan user dalam melakukan pekerjaannya dan dapat mengurangi pemakaian obat - obatan dalam proses penyembuhan.

4 Seminar Tugas Akhir 0. Metodologi penelitian. Blok Diagram. Diagram alir Gambar. Blok Diagram. Cara Kerja Blok Diagram Tegangan supply V masuk ke rangkaian boost converter, mikrokontroller dan pulsa generator.rangkaian mikrokontroller menggunakan Atmega8 yang digunakan untuk mengontrol delay pada rangkaian pulsa generator dan pengatur frekuensi untuk menaikkan tegangan pada boost converter. Kemudian output dari boost converter, mikrokontroller (delay), dan pulsa generator masuk ke MOC. Yang kemudian MOC ini akan mengeluarkan output tegangan ke elektroda sehingga sampai ke pasien untuk proses terapi. Gambar. Diagram Alir Start kemudian terjadi inisialisasi dari penginisisalisasian.input-output mikrokontroler dan LCD. Setting pemilihan level dan mode terapi elektro stimulator Jika pemilihan output gelombang kotak maka kejutan akan mempunyai ritme gelombang kotak, begitu juga dengan gelombang segitiga. Setelah itu LCD akan menampilkan mode yang telah dipilih dan tekan tombol reset sebelum melakukan terapi ulang.

5 Seminar Tugas Akhir 0 Diagram mekanis. LCD karakter. Tombol Reset. Tombol Start. Tombol Setting. On/off Gambar. diagram mekanik. Hasil penelitian. hasil data test point osiloskop Level Tabel. Pengukuran frekuensi output Output Gelombang Mode Hz Continues Hz Continues 7 Hz Continues, Hz Continues Hz Continues 9, Hz Continues Plot Sinyal frekuensi. Pembahasan hardware dan software. Rangkaian Minimum Sistem ATmega8 Spesifikasi modul rangkaian minimum system Atmega8 yang diperlukan adalah: ) Tegangan kerja yang dibutuhkan maksimum VDC dan ground ) IC Mikrokontroller yang digunakan adalah ATmega8 ) Membutuhkan sambungan MISO, MOSI, SCK, dan RESET untuk dapat memprogram ATmega8 ) Menghubungkan rangkaian lcd pada PORTD sebagai output tampilan. ) Menggunakan PORTC.0 sebagai input pemilihan mode ) Menggunakan PORTC. untuk start

6 CV GND BD9 PNP BCE R 8 BD9 Seminar Tugas Akhir 0 R k J CON SW RST J7 C 00n CON PB0 PB PB PB PB PB PD0 PD PD PD PD PD PD PB0 + C U7 J8 PC0 PC PC PC PC PC Gambar. Rangkaian Minsis. Rangkaian modul boost IC C 00n 8 PC (RESET)(SCL/ADC) PC 7 PD0 (RxD) (SDA/ADC) PC PD (TxD) (ADC) PC PD (INT0) (ADC) PC PD (INT) (ADC) PC 7 PD (XCK/T0) (ADC0) PC0 8 AGND 9 GND AREF 0 0 PB (XT/TOSC) A 9 PB7 (XT/TOSC) (SCK) PB 8 PD (T) (MISO) PB 7 PD (AIN0) (OC/MOSI) PB PD7 (AIN) (SS/OCB) PB PB0 (ICP) (OCA) PB ATmega8-DIL8 CON L,mH PC PC PC PC PC PC0 PB PB PB PB J 7 CON7 J CON R k D LED PD0 PD PD PD PD PD PD J CON J CON J CON J CON HEADER JP sehingga saturasi dan tegangan dinaikkan oleh induktor, lalu tegangan disearahkan oleh diode yang kemudian disimpan oleh kapasitor yang untuk selanjutnya akan dioutputkan ke MOC kaki.. Rangkaian generator MOC LM OUT J7 DIS THR TR C 0,0uF J J8 CON CON R R k enable 0k 7 D R k DIODE R J 0k C uf J9 J0 J R8 CON CON 0 in delay C R 0k J 0 enable R J Elektrode J CON 0k J enable U J in boost ZERO CROSS CIRCUIT MOC0 R7 00k J8 in PORTB. R J 0ohm CON C 00nF L,mH L,mH L,mH BD9 D N00 + C,7uF/0V. Rangkaian Boost Converter Rangkaian boost converter ini digunakan untuk menaikkan tegangan yang digunakan untuk terapi pasien. Input berasal dari mikrokontroller PORTB. yang mengatur frekuensi yang masuk pada rangkaian ini. Setelah frekuensi masuk sampai ke mosfet IRF0 J CON J CON J7 CON J out ke in boost di MOC. Rangkaian MOC IC NE membangkitkan frekuensi Hz dan gelombang kotak yang mempunyai logika 0 (OFF) dan (ON). Output rangkaian ini disambungkan ke Transistor NPN dan input Gerbang logika NOT. Kemudian, output gerbang logika berkebalikan dengan inputnya, jika inputnya Gerbang logika NOT, outputnya 0 begitu juga dengan sebaliknya. Ketika outputnya gerbang logika, transistor NPN saturasi sehingga bisa mentrigger transistor PNP, hal ini membuat main terminal MOC mengalirkan tegangan yang diatur oleh boost

7 Seminar Tugas Akhir 0 converter hingga sampai ke elektroda. Ketika outputnya 0, transistor NPN tidak saturasi sehingga tidak bisa mentrigger transistor PNP, hal ini membuat main terminal MOC tidak mengalirkan tegangan yang diatur oleh boost converter hingga sampai ke elektroda Jadi didapatkan subprogram seperti di bawah ini: if (PINC.0==0) { if (level<) { level++; } else { level=0; } PORTD=led[level]; delay_ms(00); } } delay_ms(00); Penjelasan subprogram Subprogram ini digunakan untuk mengaktifkan Push Button pada mode agar bisa mengeluarkan tampilan LCD.. Penutup. kesimpulan Dari pembahasan diatas, dapat disimpulkan bahwa Pada rangkaian minimum system, tegangan kerja yang dibutuhkan VDC Setelah dilakukan pemilihan mode untuk memilih proses terapi, mampu menngeluarkan frekuensi dengan rata rata ±70Hz. Secara umum dapat disimpulkan bahwa modul TENS ini dapat digunakan sebagai alat terapi untuk manusia yang mengalami penyakit terutama pada syaraf tubuh bagian lengan tangan.. saran Dari hasil penelitian, dapat dianalisa kekurangan dari alat yang penulis buat. Berikut ini adalah beberapa saran atau masukkan yang dapat dipertimbangkan lagi untuk penyempurnaan penelitian lebih lanjut : Meminimalkan persentasi nilai error agar hasil lebih akurat dengan menggunakan komponen yang memiliki toleransi kecil. Missal penggunaan resistor biasa dengan metalfilm. Dibuat agar hasil pembacaan sensor tidak berubah-ubah. Membuat suara putaran motor terdengar lebih halus Untuk lebih efisien sebaiknya untuk pengukuran tinggi badan tidak perlu menggunakan motor dalam mengendalikan plat kotak sebagai tempat pantulan suara sensor ultrasound, tetapi meletakkan sensor 7

8 Seminar Tugas Akhir 0 ultrasound pada sebuah topi atau helem agar pengukuran tinggi badan langsung dari kepala ke tempat pijakan kaki. DAFTAR PUSTAKA Akbar Baskara, liquid crystal display lcd, 0 Baskarapunya.blogspot.co.id Bagus Raihan, konfigurasi pin LCD, 0 Bagusprehan.com Bambang Andy Suharto, Elektro stimulator, 0 Rendy Hasan, Tens berbasis mikrokontroller AT89s, 0 Sekaranindya.wordpress.com Zonaelektro.net 8