Upload
others
View
24
Download
3
Embed Size (px)
Citation preview
GELANG PENGUKUR DETAK JANTUNG DAN SUHU
TUBUH MANUSIA BERBASIS INTERNET of THINGS (IoT)
Skripsi
Oleh
Diah Eka Savitri
11150970000012
PROGRAM STUDI FISIKA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI
SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
1441 H/2020 M
i
GELANG PENGUKUR DETAK JANTUNG DAN SUHU
TUBUH MANUSIA BERBASIS INTERNET of THINGS (IoT)
Skripsi
Diajukan kepada Fakultas Sains dan Teknologi untuk Memenuhi Persyaratan
Memperoleh Gelar Sarjana Sains (S.Si)
Oleh
Diah Eka Savitri
NIM: 11150970000012
PROGRAM STUDI FISIKA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS ISLAM NEGERI
SYARIF HIDAYATULLAH
JAKARTA
1441 H/2020 M
ii
LEMBAR PERSETUJUAN PEMBIMBING
GELANG PENGUKUR DETAK JANTUNG DAN SUHU
TUBUH MANUSIA BERBASIS INTERNET of THINGS (IoT)
Skripsi
Diajukan kepada Fakultas Sains dan Teknologi untuk Memenuhi Persyaratan
Memperoleh Gelar Sarjana Sains (S.Si)
Oleh
Diah Eka Savitri
NIM: 11150970000012
Menyetujui
iii
LEMBAR PENGESAHAN UJIAN
Skripsi yang berjudul “GELANG PENGUKUR DETAK JANTUNG
DAN SUHU TUBUH MANUSIA BERBASIS INTERNET of THINGS (IoT)”
yang ditulis oleh Diah Eka Savitri dengan NIM. 11150970000012 telah diuji di
hadapan dewan penguji dan dinyatakan lulus dalam sidang Munaqasah Fakultas
Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta pada
tanggal 9 Januari 2020. Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu syarat
memperoleh gelar sarjana Strata Satu (S1) Program Studi Fisika.
Menyetujui,
iv
LEMBAR PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa:
1. Skripsi ini merupakan hasil karya asli saya sendiri yang diajukan untuk
memenuhi salah satu persyaratan memperoleh gelar Sarjana Sains (S.Si) di
UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.
2. Semua sumber yang saya gunakan dalam penelitian ini telah dicantumkan
sesuai dengan ketentuan yang berlaku di UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.
3. Jika di kemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan hasil karya asli saya
sendiri atau merupakan hasil jiplakan dari karya orang lain, maka saya
bersedia menerima sanksi yang berlaku di UIN Syarif Hidyatullah Jakarta.
v
ABSTRAK
Jantung bekerja sebagai alat pemompa darah akan menjadi organ yang
sangat fatal jika jantung tidak bekerja secara optimal. Kondisi inilah yang dapat
menyebabkan terjadinya gangguan jantung yang diakibatkan oleh terhambatnya
suplai darah ke otot-otot jantung karena pembuluh darah yang tersumbat ataupun
irama denyut jantung yang tidak normal. Salah satu alat yang dapat mendiagnosa
gangguan jantung adalah elektrokardiograf, namun seiring berkembangnya
teknologi telah banyak yang merancang alat pengukur detak jantung digital.
Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan membangun, melakukan
karakterisasi perangkat keras (hardware), dan menganalisis hasil perancangan
gelang pengukur detak jantung dan suhu tubuh manusia yang menggunakan
metode photoplethysmograph Reflectance. Hasil perancangan dibuat
menggunakan sensor MAX30102 dan Arduino Nano yang telah diinterfacekan
menuju aplikasi RemoteXY pada android menggunakan modul bluetooth HC-05.
Batas jangkauan yang diterima oleh android melalui bluetooth HC-05 sebesar
46,5 m pada ruangan terbuka dan tanpa halangan apapun. Pengukuran data pada
penelitian ini memiliki tingkat ketelitian rata-rata diatas 90% dengan akurasi
perbandingan sensor MAX30102 dan Pulse Oximetry sebesar 98,594%, akurasi
perbandingan sensor MAX30102 dan sensor MAX30100 sebesar 98,754% serta
akurasi perbandingan sensor MAX30102 dan termometer digital sebesar 99,52%.
Kata kunci : Arduino Nano, Detak Jantung, Photoplethysmograh, Sensor
MAX30102, Suhu Tubuh
vi
ABSTRACT
The heart works as a blood pumping device will become a very fatal organ
if the heart does not work optimally. This condition can cause heart problems
caused by blocked blood supply to the heart muscles due to blocked blood vessels
or abnormal heart rhythms. One tool that can diagnose heart problems is an
electrocardiograf, but as technology develops, many have designed digital heart
rate measuring devices. This study aims to design and build, characterize
hardware (hardware), and analyze the results of the design of heart rate and
human body temperature measuring wristbands using the Photoplethysmograph
Reflectance method. The design results were made using the MAX30102 sensor
and Arduino Nano that have been interfaced to the RemoteXY application on
android using the HC-05 bluetooth module. The range of limits received by
android via bluetooth HC-05 is 46,5 m in open spaces and without any
obstruction. Measurement data in this study has an average level of accuracy
above 90% with an accuracy of MAX30102 sensor comparison and Pulse
Oximetry of 98,594%, accuracy of MAX30102 sensor ratio and MAX30100 sensor
of 98,754% and accuracy of comparison of MAX30102 sensors and digital
thermometer of 99,52%.
Keywords : Arduino Nano, Bluetooth, Body Temperature, Heartbeat,
Photoplethysmograph
vii
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur bagi Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya
kepada penulis. Sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik,
guna memenuhi persyaratan memperoleh gelar Sarjana Sains di Universitas Islam
Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta. Shalawat dan salam senantiasa tercurahkan
kepada baginda Nabi Muhammad SAW yang mengantarkan manusia dari zaman
kegelapan ke zaman yang terang benderang saat ini.
Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini tidak dapat terselesaikan
tanpa dukungan dari berbagai pihak, baik moril maupun materil. Oleh karena itu,
penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada semua pihak yang telah
membantu penulis dalam penyusunan skripsi ini, terutama kepada:
1. Kedua orang tua yang telah memberikan dukungan moril maupun materiil
serta do’a yang tiada henti- hentinya kepada penulis.
2. Segenap keluarga besar yang telah memberikan support dalam penyelesaian
skripsi ini.
3. Ibu Tati Zera, M.Si selaku Ketua Program Studi Fisika dan Pembimbing
Akademik yang telah memberikan arahan kepada penulis.
4. Bapak Dr. Ambran Hartono, M.Si selaku pembimbing I yang telah
membimbing penulis dan banyak memberikan pengarahan terkait penelitian
skripsi ini, juga memberikan banyak ilmu-ilmu baru serta solusi pada setiap
permasalahan dalam penulisan skripsi ini.
5. Ibu Elvan Yuniarti, M.Si selaku pembimbing II yang telah sabar
membimbing penulis dan memberikan banyak masukan dan solusi kepada
viii
penulis terkait permasalahan penulisan skripsi ini.
6. Seluruh dosen-dosen Program Studi Fisika, atas seluruh ilmu yang telah
diberikan kepada penulis selama melakukan studi.
7. Teman-teman Fisika Instrumentasi UIN 2015 yang selama kuliah selalu
memberikan semangat dan bantuannya kepada penulis.
8. Teman-teman Fisika UIN 2015 yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu
yang selalu senantiasa memberikan semangat dan bantuannya kepada penulis.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna
dikarenakan terbatasnya pengalaman dan pengetahuan yang dimiliki penulis. Oleh
karena itu, penulis mengharapkan segala bentuk saran serta masukan bahkan kritik
yang membangun dari berbagai pihak yang dapat disampaikan melalui alamat e-
mail penulis [email protected]. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat
bagi para pembaca dan semua pihak khususnya dalam bidang instrumentasi.
Jakarta, 03 Januari 2020
Diah Eka Savitri
ix
DAFTAR ISI
LEMBAR PERSETUJUAN PEMBIMBING ..................................................... ii
LEMBAR PENGESAHAN UJIAN .................................................................... iii
LEMBAR PERNYATAAN ................................................................................. iii
ABSTRAK ..............................................................................................................v
KATA PENGANTAR ......................................................................................... vii
DAFTAR ISI ......................................................................................................... ix
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xii
DAFTAR TABEL .............................................................................................. xiv
BAB I PENDAHULUAN .......................................................................................1
Latar Belakang ......................................................................................... 1
Rumusan Masalah .................................................................................... 5
Batasan Masalah ....................................................................................... 5
Tujuan ....................................................................................................... 6
Manfaat ..................................................................................................... 6
Sistematika Penulisan ............................................................................... 7
BAB II KAJIAN PUSTAKA .................................................................................8
2.1 Jantung ...................................................................................................... 8
2.2 Suhu .......................................................................................................... 9
x
2.3 Photoplethysmography (PPG) ................................................................ 11
2.4 Sensor MAX30102 ................................................................................. 14
2.5 Termometer ............................................................................................ 17
2.6 Arduino Nano ......................................................................................... 18
2.7 Arduino IDE ........................................................................................... 19
2.8 Bluetooth HC-05 .................................................................................... 21
2.9 RemoteXY ............................................................................................... 22
2.10 Internet of Things (IoT) .......................................................................... 23
BAB III METODE PENELITIAN .....................................................................25
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ................................................................ 25
3.2 Alat dan Bahan ....................................................................................... 25
3.2.1 Perangkat Keras (Hardware) .......................................................... 25
3.2.2 Perangkat Lunak (Software) ............................................................ 25
3.3 Tahapan dan Alur Penelitian .................................................................. 26
3.4 Tahapan Perancangan Alat ..................................................................... 28
3.4.1 Perancangan Perangkat Keras (Hardware) ..................................... 28
3.4.2 Perancangan Perangkat Lunak (Software) ...................................... 29
3.5 Metode Pengambilan Data ..................................................................... 30
3.6 Metode Pengolahan Data ........................................................................ 30
3.6.1 Perhitungan Statistik ....................................................................... 31
xi
3.6.2 Uji Akurasi ...................................................................................... 31
3.6.3 Uji Ketelitian ................................................................................... 31
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................32
4.1 Perancangan Hardware .......................................................................... 32
4.2 Perancangan Software ............................................................................ 34
4.3 Hasil Pengujian Karakterisasi Perangkat Keras (Hardware) Gelang
Pengukur Detak Jantung dan Suhu Tubuh ........................................................ 36
4.3.1 Bluetooth HC-05 ............................................................................. 37
4.3.2 Sensor MAX30102 ......................................................................... 38
4.4 Hasil Pengujian Gelang Pengukur Detak Jantung dan Suhu Tubuh ...... 40
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ...............................................................46
5.1 Kesimpulan ............................................................................................. 46
5.2 Saran ....................................................................................................... 47
DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................48
LAMPIRAN ..........................................................................................................53
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Anatomi Fisiologi Jantung ................................................................. 9
Gambar 2.2 Jenis-jenis Metode Photoplethysmograph ....................................... 12
Gambar 2.3 Modul Sensor MAX30102 .............................................................. 14
Gambar 2.4 Photoplethysmography menggunakan metode Reflectance ........... 15
Gambar 2.5 Reaksi Heart Rate (Panjang Gelombang) ........................................ 16
Gambar 2.6 Macam-macam Termometer ............................................................ 17
Gambar 2.7 Tampilan Arduino Nano .................................................................. 18
Gambar 2.8 Tampilan Software Arduino IDE..................................................... 19
Gambar 2.9 Bluetooth Module HC-05 ................................................................ 21
Gambar 2.10 Tampilan RemoteXY ..................................................................... 23
Gambar 2.11 Konsep IoT .................................................................................... 24
Gambar 3.1 Flowchart Tahapan dan Alur Penelitian .......................................... 26
Gambar 3.2 Desain Perancangan Perangkat Keras (Hardware) ......................... 28
Gambar 3.3 Flowchart Perancangan Perangkat Lunak (Software) .................... 29
Gambar 4.1 Desain Hasil Perancangan Hardware............................................... 32
Gambar 4.2 Tampilan Gelang Pengukur Detak Jantun dan Suhu Tubuh dengan
(a) Gelang Sensor (b) Gelang Mikrokontroler dan (c) Tampilan Kedua Gelang
pada Pergelangan Tangan ..................................................................................... 33
Gambar 4.3 Tampilan Menu Library Manager ................................................... 35
Gambar 4.4 Tampilan GUI pada Aplikasi RemoteXY........................................ 35
Gambar 4.5 Grafik Perbandingan Karakterisasi Bluetooth HC-05 dengan Sensor
MAX30102 dan Pulse Oximetry ........................................................................... 38
xiii
Gambar 4.6 Grafik Nilai Detak Jantung pada Relawan ...................................... 43
Gambar 4.7 Grafik Nilai Detak Jantung pada Relawan Jika Diperjelas ............. 43
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Kategori Suhu Tubuh Manusia ............................................................ 10
Tabel 2.2 Fitur dan Keuntungan Modul Sensor MAX30102 ............................... 15
Tabel 2.3 Spesifikasi Board Arduino Nano .......................................................... 19
Tabel 2.4 Bagian-bagian Software Arduino IDE ................................................. 20
Tabel 2.5 Spesifikasi Modul Bluetooth HC-05 .................................................... 22
Tabel 4.1 Deskripsi Gelang Pengukur Detak Jantung dan Suhu Tubuh 33
Tabel 4.2 Karakterisasi Bluetooth HC-05 terhadap Jarak .................................... 37
Tabel 4.3 Karakterisasi sensor MAX30102 dengan Pulse Oximetry ................... 39
Tabel 4.4 Karakterisasi sensor MAX30102 dengan Termometer Air Raksa ....... 39
Tabel 4.5 Pengolahan Data Detak Jantung (BPM) ............................................... 41
Tabel 4.6 Pengolahan Data Suhu Tubuh (°C) ...................................................... 42
1
BAB I
PENDAHULUAN
Latar Belakang
“Dan sesungguhnya Kami telah menciptakan manusia dan mengetahui
apa yang dibisikkan oleh hatinya, dan Kami lebih dekat kepadanya
daripada urat lehernya.” (QS Al Qaaf : 16)
Di dalam tubuh manusia terdapat organ-organ yang memiliki peranannya
tersendiri, salah satunya adalah jantung. Jantung terletak pada rongga dada
sebelah kiri dan merupakan salah satu organ yang berperan dalam sistem
peredaran darah yang terdiri dari pembuluh darah arteri dan vena. Jantung yang
bekerja sebagai alat pemompa darah menjadi organ yang sangat fatal jika jantung
tidak bekerja secara optimal. Kondisi inilah yang dapat menyebabkan terjadinya
gangguan jantung yang diakibatkan oleh terhambatnya suplai darah ke otot-otot
jantung karena pembuluh darah yang tersumbat ataupun irama denyut jantung
yang tidak normal.
Salah satu gangguan jantung yang sering terjadi di masyarakat adalah
gangguan irama denyut jantung atau yang biasa disebut dengan aritmia. Aritmia
merupakan suatu perubahan mekanisme penghantar impuls listrik irama jantung di
luar batas normal yang dapat menyebabkan kelainan pada elektrofisiologi. Pada
2
umumnya, denyut irama jantung normal pada manusia usia dewasa berkisar 60-
100 beats per minute (bpm). Namun dalam hal ini, denyut jantung yang terjadi
pada dua keadaan yaitu repolarisasi dan depolarisasi nodus sinus mengalami
gangguan frekuensi atau yang biasa disebut aritmia. Keadaan ketidaknormalan
denyut irama jantung yang berada di atas batas normal yakni >100 bpm termasuk
ke dalam jenis gangguan jantung takikardia, sedangkan keadaan tidak normalnya
irama jantung yang berada di bawah batas normal yakni <60 bpm disebut
bradikardia[1]–[3].
Penyakit yang disebabkan oleh gangguan ataupun ketidak normalan irama
jantung diperkirakan dapat mencapai angka 50% kematian di negara-negara
berkembang. Gejala-gejala awal yang dapat dirasakan yakni pusing, sesak napas,
menurunnya intensitas kemampuan berolahraga bahkan dapat menyebabkan
stroke. Pada penelitian yang dilakukan oleh Putri Anggraini, Abdurrahman
Wahid, dan Noor Diani menjelaskan bahwa data yang terdapat pada Rumah Sakit
Umum Daerah Ulin Banjarmasin pada Januari-Oktober 2015 mencapai 93 pasien
dengan 40 pasien menderita aritmia dengan jenis sinus takikardia. Namun, setelah
dilakukan penelitian dengan 17 responden dapat dibuktikan bahwa 11 responden
mengalami komplikasi aritmia [4]. Hal-hal tersebut dapat dicegah dengan
menjaga pola makan yang sehat, mengurangi kadar garam, gula, lemak, menjalani
olahraga secara rutin, serta melakukan pemeriksaan dini teratur melalui dokter.
Tindak penanganan kejadian dan penyakit seperti diatas, umumnya para
dokter akan melakukan tindakan diagnosa menggunakan alat-alat medis bidang
kedokteran. Cara termudah bagi paramedis mendeteksi kondisi kesehatan manusia
3
terlebih jantung adalah menggunakan stetoskop akustik dengan mendengarkan
suara tubuh dan jantung manusia. Teknik tersebut dinamakan auskultasi, akan
tetapi cara tersebut kurang akurat karena dapat terganggu oleh bunyi sekitar
dimana cara ini harus membutuhkan konsentrasi tinggi agar suara detak dapat
terdengar. Selain menggunakan stetoskop, paramedis juga memiliki alat medis
yang lebih akurat yang dapat mendeteksi secara real time kondisi jantung
manusia, yakni Elektrokardiograf (EKG). EKG dalam bidang kedokteran ini
hanya dapat digunakan oleh tenaga medis profesional dan berpengalaman pada
bidangnya. Alat kedokteran tersebut juga hanya dapat ditemukan di berbagai
rumah sakit ataupun klinik kesehatan lainnya. Oleh karena itu, diperlukan suatu
alat yang dapat mengukur laju detak jantung secara tepat dan bersifat real time
serta dapat dimiliki oleh setiap keluarga sebagai alat pemeriksaan dini [5].
Dengan berkembangnya ilmu dan pengetahuan saat ini, semakin
bertambah pesat pula teknologi-teknologi canggih dalam berbagai bidang. Salah
satu bidang yang menunjukkan kemajuan teknologinya sangat pesat terdapat pada
bidang elektronika medis. Dengan adanya elektronika medis dapat membantu
kerja bidang kedokteran dalam mendiagnosa pasien secara cepat dan tepat, seperti
salah satu alat yang dapat mengukur detak jantung yaitu pengukur laju detak
jantung menggunakan pulse sensor. Alat ini dapat mendiagnosa kondisi normal
maupun tidak normalnya detak jantung melalui peletakan alat deteksi atau sensor
pada beberapa bagian denyut nadi, yakni di belakang lutut, kunci paha, leher, sisi
atas atau bagian dalam kaki, pelipis, pergelangan tangan, atau di bagian arteri
dekat kulit dengan hasil keluaran berupa nilai digital bpm. Selain itu, pengukur
4
laju detak jantung ini juga digunakan sebagai monitoring kondisi jantung manusia
yang sedang dalam perawatan intensif, perekaman tingkat kegiatan fisik baik
dalam bidang olahraga kesehatan maupun terapi agar dapat diperoleh kondisi
optimum detak jantung tersebut.
Raka Agung yang merupakan staf pengajar teknik elektro di Fakultas
Teknik UNUD melakukan penelitian dengan merealisasikan elektrokardiograf
berbasis komputer personal untuk akuisisi data karakterisasi sinyal elektris
jantung pada alat elektrokardiograf komersial. Beliau juga melakukan pengujian
perancangan perangkat keras menggunakan amplifier dan filter yang bekerja serta
tampilan pada komputer yang menunjukkan karakteristik sinyal jantung dalam
waktu nyata. Namun berbeda dengan penelitian yang dilakukan oleh Rijal
Abdurrohman et al., mereka menggunakan notebook sebagai media pembacaan
data sinyal elektrokardiograf yang dikirimkan melalui wi-fi. Sinyal listrik jantung
yang disadap menggunakan elektroda akan langsung terbaca oleh modul sensor
AD8232 yang selanjutnya akan disimpan datanya menggunakan Wemos D1 mini
sebagai jaringan wi-fi. Tujuan penelitian ini adalah membantu kerja dokter dalam
menindak lanjuti pemeriksaan EKG yang pengiriman data sinyalnya dapat
langsung dikirim menuju notebook di ruangan dokter dengan keamanan privasi
yang terjamin karena terenkripsi [6], [7].
Penelitian lainnya yang dilakukan oleh Fajar Ahmad Fauzi mengenai
pengukuran laju detak jantung dan suhu tubuh, beliau menggunakan pulse sensor
dan sensor LM35 sebagai bahan penelitian yang diintegrasikan dengan Atmega 16
dan ditampilkan melalui lcd [8].
5
Dari penelitian-penelitian sebelumnya tersebut yang melatarbelakangi
penulis untuk melakukan pengembangan alat pengukur laju detak jantung yang
dilengkapi dengan pendeteksi suhu tubuh berbasis mikrokontroler yang dapat
langsung dihubungkan menggunakan bluetooth dengan interface perangkat lunak
RemoteXY pada android dan bersifat portable, sehingga sinyal-sinyal yang
dihasilkan dari pengukuran terhadap pasien dapat terdeteksi secara real time
dalam bentuk digital serta langsung terlihat pada monitor android tanpa harus
memeriksakan diri terlebih dahulu ke rumah sakit. Gelang pengukur detak jantung
dan suhu tubuh ini dapat diintegrasikan dengan alat yang dapat memberikan
respon secara tepat dan cepat terhadap gejala ketidaknormalan jantung.
Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang dipaparkan, dapat ditarik beberapa
rumusan masalah, sebagai berikut :
1. Bagaimana merancang dan membangun alat pengukur laju detak jantung dan
suhu tubuh manusia menggunakan sensor MAX30102 berbasis Internet o
Things (IoT)?
2. Bagaimana cara mengkarakterisasi hardware yang digunakan?
3. Apakah perancangan alat dengan metode tersebut lebih akurat dan lebih baik
daripada metode lainnya?
Batasan Masalah
Pada penyusunan tugas akhir ini, permasalahan mengenai perancangan
gelang pengukur detak jantung dan suhu tubuh manusia akan dibatasi pada :
6
1. Melakukan pengukuran hanya pada lengan
2. Melakukan pengukuran dengan relawan laki-laki dan perempuan yang
berusia 46 tahun, 45 tahun, 22 tahun, 21 tahun, dan 16 tahun.
3. Melakukan analisis perbandingan hasil pengukuran dengan sensor
MAX30100 dan Pulse Oximetry
4. Perancangan alat menggunakan Mikrokontroler Arduino Nano, bluetooth
HC-05, dan modul sensor MAX30102
Tujuan
Tujuan dari pengembangan alat pada tugas akhir ini adalah sebagai
berikut:
1. Merancang dan membangun gelang pengukur detak jantung dan suhu tubuh
sebagai monitoring kondisi tubuh dengan sensor yang terpasang pada
pergelangan tangan menggunakan mikrokontroler.
2. Melakukan karakterisasi pada hardware yang digunakan dalam perancangan
alat.
3. Menganalisis hasil pengukuran pada alat yang dibuat dengan alat yang sudah
ada menggunakan metode yang berbeda.
Manfaat
Pada penelitian ini, alat yang dibuat diharapkan dapat menjadi solusi
alternatif sebagai monitoring kondisi tubuh berbasis mikrokontroler pada
pemeriksaan dini melalui aktivitas sehari-hari.
7
Sistematika Penulisan
Untuk memberikan gambaran ringkasan pada skripsi ini, peneliti
menyajikan dalam bentuk sistematika penulisan skripsi. Sistem yang digunakan
sebagai berikut :
BAB I PENDAHULUAN, berisi latar belakang, tujuan, batasan masalah,
rumusan masalah, manfaat penelitian, sistematika penulisan.
BAB II KAJIAN PUSTAKA, berisi bab-bab yan mengandung dasar teori
sesuai dengan penelitian yang dilakukan, sehingga dasar teori ini akan menjadi
acuan dalam penelitian.
BAB III METODE PENELITIAN, menjelaskan mengenai tempat dan
waktu penelitian, alat dan bahan yang digunakan, tahapan dan alur penelitian,
tahapan perancangan alat, metode pengambilan data, dan metode pengolahan data.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN, menyajikan hasil dan
pembahasan berupa hasil rancangan perangkat lunak dan perangkat kerasnya,
hasil uji coba alat, hasil rancangan serta pembahasan mengenai hasil rancangan
tersebut.
BAB V PENUTUP, berisi tentang kesimpulan penelitian secara
keseluruhan yang telah dilakukan serta saran-saran yang diberikan penulis untuk
peneliti selanjutnya.
8
BAB II
KAJIAN PUSTAKA
2.1 Jantung
Jantung termasuk ke dalam sistem kardiovaskuler sebagai organ utamanya.
Jantung adalah organ otot berongga dan memiliki ukuran sebesar kepalan tangan.
Ukuran jantung dewasa panjangnya kira-kira 12 cm dengan lebar 8-9 cm serta
tebal kira-kira 6 cm. Jantung memiliki berat sekitar 7-15 ons atau 200 sampai 425
gram dan sedikit lebih besar dari kepalan tangan. Jantung terletak diantara paru-
paru dan berada ditengah dada, bertumpu pada diaphragma thoracis. Selaput yang
membungkus jantung disebut perikardium dimana terdiri antara lapisan fibrosa
dan serosa. Epikardium adalah lapisan paling luar dari jantung. Pada setiap
harinya, jantung berdetak sebanyak 100.000 kali dan dalam masa periode itu
jantung memompa 2.000 galon darah atau sekitar 7.571 liter darah.
Jantung merupakan organ tubuh manusia yang dapat menghasilkan muatan
listrik dan berfungsi untuk memompa darah ke seluruh tubuh melalui pembuluh
darah (arteri dan vena) dengan kontraksi jantung berulang dan berirama.
Pembuluh arteri memiliki gelombang yang dapat teraba jika arteri melintasi tulang
dekat permukaan kulit melalui pemompaan darah oleh jantung yang disebut
dengan denyut nadi. Denyut nadi yang di lewati oleh arteri radialis terdapat di
bagian depan pergelangan tangan, arteri temporalis pada bagian atas tulang
temporal, serta arteri dorsalis pedis pada bagian siku mata kaki. Jantung dibentuk
9
oleh organ-organ muscular, apex dan basis cordis, serambi kanan dan kiri serta
bilik kanan dan kiri [9].
Pada bagian serambi kanan atas, jantung memiliki alat pacu alami bernama
simpul Sino Atrial (SA). Nodus SA menciptakan listrik yang membuat jantung
dapat berdetak serta menghasilkan sinyal listrik normal sebesar 60-100 bpm.
Dengan otot jantung yang berkontraksi akan menghasilkan arus listrik ataupun
konduksi jantung serta ritme jantung yang dapat di kontrol karena rangsangan
elektrik yang akan berjalan dari arah Sino Atrial (SA) node menuju ke
Atriventrikular (AV) node dan selanjutnya menuju ke bundle of his yang akan
bercabang di serat purkinje menuju ujung masing-masing ventrikel [10].
Metode yang dapat dilakukan untuk mengukur laju detak jantung seperti
elektrokardiogram (EKG), Photoplethysmography (PPG), Phonocardiogram
(PCG), maupun Auskultasi [11].
Gambar 2.1 Anatomi Fisiologi Jantung [12]
2.2 Suhu
Suhu merupakan sebuah unit panas yang biasa disebut derajat untuk
mengukur keadaan panas atau dinginnya suatu substansi. Suhu tubuh diperoleh
dari keseimbangan antara produksi dan pengeluaran panas dari tubuh yang hilang
10
ke lingkungan. Manusia memiliki suhu tubuh normal yang berkisar antara 36°C
hingga 37,5°C yang dapat diukur pada beberapa bagian anggota tubuh, misalnya
ketiak, telinga, mulut, dahi, leher, dan dubur. Dalam keadaan beraktivitas, sistem
pengontrolan suhu dalam tubuh manusia akan tetap menjaga suhu utama pada
nilai yang relatif konstan, meskipun suhu di luar tubuh berfluktuasi. Suhu tubuh
akan tetap bergantung pada aliran darah menuju kulit yang diimbangi dengan suhu
panas di lingkungan luar. Tubuh manusia memiliki suhu tubuh rata-rata untuk
mengontrol suhu agar tetap normal sebesar 35°C [13], [14].
Tabel 2.1 Kategori Suhu Tubuh Manusia
KATEGORI
Hipotermia Normal Febris/Pireksia Hipertermia
<36°C 36°C-37,5°C 37,5°C-40°C >40°C
Hipotermia merupakan kondisi saat suhu tubuh berada di titik bawah
normal, sedangkan hipertemia merupakan kondisi saat suhu tubuh berada di atas
titik normal. Pada dua kondisi tubuh tersebut, artinya tubuh manusia sedang
mengalami kelainan pada sistem termoregulasi (sistem pengaturan adaptasi suhu
tubuh terhadap lingkungan). Febris atau pireksia merupakan kondisi tubuh saat
suhu berkisar antara 37,5°C-40°C. Suhu tubuh mempunya korelasi positif pada
proporsi langsung dengan jumlah panas yang disimpan dalam tubuh. Ketika
jumlah panas yang disimpan dalam tubuh meningkat maka suhu tubuh akan
meningkat pula, seperti pada saat tubuh sedang demam ataupun sedang
melakukan aktivitas fisik yang berat (olahraga). Ketika panas yang disimpan
11
mengalami penurunan, maka kondisi suhu tubuh pun akan mengalami penurunan
pula [15], [16].
2.3 Photoplethysmography (PPG)
Salah satu metode yang dapat digunakan untuk mengukur laju detak
jantung adalah menggunakan metode Photoplethysmography (PPG).
Photoplethysmography (PPG) merupakan metode optik sederhana yang dapat
mendeteksi perubahan volume darah dari pemompaan jantung secara non-
invasive. Metode PPG ini membutuhkan cahaya dengan panjang gelombang yang
dapat disesuaikan sehingga photodetektor akan mengubah radiasi gelombang
cahaya menjadi sama dengan perubahan pada volume darah yang mengalir. LED
merah memancarkan gelombang cahaya menuju darah yang akan diserap sebagian
oleh hemoglobin pada darah, sedangkan sisa dari gelombang cahaya akan
diteruskan dan diterima oleh photodetektor. Sisa gelombang cahaya selanjutnya
dibandingkan dengan nilai awal gelombang cahaya dari sebelum diserap darah.
Pada setiap pemompaan darah oleh jantung ke seluruh tubuh, denyut jantung pun
akan ikut terjadi disertai gelombang pulsa yang merambat melewati pembuluh
arteri hingga ke ujung pembuluh kapiler. Photoplethysmogram adalah sinyal yang
dihasilkan dari sensor yang menggunakan metode Photoplethysmograph (PPG)
yang berbentuk gelombang seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2 dibawah ini
[17].
12
Gambar 2.2 Jenis-jenis Metode Photoplethysmograph [18]
Di dalam metode pengukuran Photoplethysmpgraph, hukum Lambert-
Beer menjadi landasan dalam metode ini yang berbunyi “jumlah radiasi cahaya
tampak yang diserap atau ditransmisikan oleh suatu larutan merupakan suatu
fungsi eksponen dari konsentrasi zat dan tebal larutan”. Intensitas cahaya berperan
dalam pengiriman cahaya-cahaya yang masuk menuju suatu titik tertentu dengan
satuan waktu. Intensitas cahaya dibagi menjadi dua, yakni intensitas cahaya yang
datang menuju bahan uji atau jari tangan dinamakan dengan 𝐼𝑜 atau intensitas
cahaya awal. Sedangkan untuk intensitas cahaya hasil dari pantulan ataupun
penerusan cahaya oleh bahan uji dinamakan dengan 𝐼𝑡 atau intensitas cahaya
akhir. Menurut hukum Lambert-Beer, hubungan antara transmitansi dengan
intensitas cahaya ditunjukkan dengan rumus sebagai berikut [19]:
𝑅 =𝐼𝑡
𝐼𝑜= 10−𝑎𝑏𝑐 (1)
𝑇 = 1 −𝐼𝑡
𝐼𝑜 (2)
𝐴 = log 𝑇 =𝐼𝑡
𝐼𝑜= −𝑎𝑏𝑐 (3)
Dengan keterangan :
𝑅 = Reflektansi
𝑇 = Transmitansi
𝐼𝑜 = Intensitas cahaya datang
𝐼𝑡 = Intensitas cahaya akhir yang diteruskan
𝑎 = Tetapan absorptivitas
𝑏 = Jarak tempuhh optik
𝑐 = Konsentrasi
13
𝐴 = Absorptivitas
Absorptivitas (A) merupakan suatu konstanta yang bergantung pada
struktur molekul, pelarut, suhu, dan panjang gelombang pancar radiasi serta
mengabaikan konsentrasi, intensitras radiasi, dan tebal kuvet [20].
Terdapat dua jenis pengukuran Photoplethysmographhy, yakni secaraf
reflectance dan transmittance. Photoplethysmographhy secara transmittance
menggunakan sensor cahaya sebagai media pembaca perubahan volume darah
yang kemudian akan diteruskan gelombang tersebut akan diteruskan menuju ke
photodetector yang terletak berhadapan dengan LED. Pada perangkat medis
seperti rumah sakit dan klinik, umumnya menggunakan sensor dengan metode
transmittance karena cenderung lebih akurat. Namun, kelemahan yang dimiliki
dari penggunaan metode tersebut adalah ketidak nyamanannya pasien karena
sensor yang harus diletakkan terjepit pada jari dan kurang cocok untuk
pemantauan berkala karena terhalang mobilitas.
Berbeda dengan transmittance, Photoplethysmographhy secara reflectance
akan memantulkan sinar LED dengan hasil gelombang yang didapatkan dari
perubahan volume darah menuju ke Photodetector yang kemudian akan di tindak
lanjuti melalui mikrokontroler arduino. Metode ini dapat digunakan pada area
yang lebih luas dan mobilitas yang lebih besar. Seperti yang digunakan pada
rumah sakit, metode ini masih cukup banyak digunakan karena sistem mobilitas
peletakan sensor yang lebih besar dan kenyamanan pasien seperti pada ruang
NICU (Neuroslogy Intensive Care Unit) dengan hasil penerimaan jumlah cahaya
14
utuh oleh photodetector lebih sedikit jika dibandingkan dengan metode
transmittance [21].
2.4 Sensor MAX30102
Gambar 2.3 Modul Sensor MAX30102 [22]
Modul sensor MAX30102 merupakan salah satu jenis sensor yang dapat
mendeteksi laju detak jantung sekaligus suhu tubuh manusia yang di produksi
oleh Maxim Integrated. Seperti yang terlihat pada gambar 2.3 di atas, sensor ini
memiliki sumber LED merah dan inframerah dengan dilengkapi photodetector
yang letaknya bersebelahan serta memiliki noise yang rendah dengan penolakan
cahaya di sekitar sensor. Pada umumnya, sensor MAX30102 digunakan sebagai
perangkat asisten kebugaran unuk memonitoring secara berkala kondisi tubuh
selama proses olahraga yang melalui interface smartphone, tablet, maupun
perangkat-perangkat yang dapat menunjang sensor tersebut.
MAX30102 beroperasi pada catu daya tunggal sebesar 1,8V dan catu daya
3,3V yang terpisah untuk LED internal. Modul sensor ini dilengkapi dengan I2C
sebagai antarmuka standar yang kompatibel antara perangkat seluler dengan
mikrokontroler. Modul ini dapat dimatikan melalui perangkat lunak (software)
dengan arus siaga nol dan memungkinkan daya tetap menyala setiap saat.
15
Tabel 2.2 Fitur dan Keuntungan Modul Sensor MAX30102
Fitur dan Keuntungan
Monitor detak jantung dan sensor Pulse Oximeter dalam solusi
Refleksi LED
Berukuran 5.6mm x 3.3mm x 1.55mm modul optik 14 pin yang
dilapisi kaca penutup untuk kinerja yang kuat dan optimal
Operasi daya Ultra-Low untuk perangkat seluler
Sample Rate yang dapat diprogram dengan arus pada LED
untuk penghematan daya
Monitor detak jantung berdaya rendah (<1mW)
Arus mati sangat rendah (0.7μA, typ)
Kemampuan keluaran data yang cepat
Sample rates yang tinggi
Ketahanan terhadap Motion Artifact yang kuat
High SNR
Rentang temperatur operasi sebesar -40°C sampai dengan +85°C
Gambar 2.4 Photoplethysmography menggunakan metode Reflectance [23]
Sensor ini dibuat menggunakan LED infrared dan photodiode
menggunakan metode reflektifitas. Pada gambar 2.4 di atas, LED akan
memancarkan sinyal cahaya yang dapat menembus pembuluh kapiler pada kulit
yang digunakan sebagai permukaan reflektif. Proses pemompaan darah oleh
jantung akan mengalirkan darah menuju pembuluh arteri besar hingga kecil,
seperti pada ujung jari. Jika terdapat perubahan intensitas cahaya karena
16
terjadinya pemompaan darah ke seluruh tubuh oleh jantung, disitulah photodiode
akan menangkap perubahan volume darah atau dengan kata lain kepadatan darah
meningkat melalui pantulan sinar infrared yang di lewatinya. Photodiode akan
mengirimkan sinyal analog dari perubahan intensitas cahaya tersebut menuju
arduino yang akan diproses lebih lanjut agar didapatkan nilai laju detak jantung
secara real time [24]. Berbeda dengan pengukuran suhu tubuh, LED merah pada
sensor tidak berfungsi bila sensor di program untuk mengukur suhu tubuh. Hal
tersebut terjadi karena pengukuran temperatur hanya membutuhkan pendeteksian
suhu sekitar sensor ataupun suhu saat terdapat benda yang mendekat ataupun
menempel padanya.
Hasil keluaran sensor ini berupa nilai digital laju detak jantung dengan
satuan bpm dan suhu tubuh dengan satuan celcius ataupun kelvin. Pada gambar
2.5 di bawah ini, pulse wave event menunjukkan aktivitas depolarisasi dan
dichrotic notch menunjukkan aktivitas repolarisasi dengan peningkatan kecil dan
singkat dalam tekanan darah arteri yang muncul ketika katup aorta menutup.
Gambar 2.5 Reaksi Heart Rate (Panjang Gelombang) [25]
Keadaan normal atau tidaknya suatu jantung dapat diukur mealui irama
jantung dalam satuan waktu yang dinyatakan dalam beat per menit (BPM) dan
dikategorikan dalam beberapa tipe, yakni sebagai berikut [26]:
17
1. Normal
Laju detak jantung berkisar antara 60 – 100 bpm
2. Bradikardia
Laju detak jantung melambat kurang dari 60 bpm
3. Takikardia
Laju detak jatntung meningkat melebihi 100 bpm
2.5 Termometer
Gambar 2.6 Macam-macam Termometer [27]
Lingkungan dan tubuh manusia memiliki kondisi temperatur yang
berbeda. Pengukuran temperatur keduanya dapat dilakukan dengan menggunakan
satu alat, yakni termometer. Termometer merupakan suatu alat ukur yang dapat
mendeteksi aktivitas perubahan suhu yang terjadi pada lingkungan maupun tubuh
manusia. Pengukuran pada tubuh manusia dapat dilakukan hanya dengan
meletakkan penghantar panas pada ujung termometer dengan permukaan kulit
seperti ketiak, telinga, mulut, siku tangan, dan siku kaki sehingga pada beberapa
detik kemudian besarnya kondisi tubuh dapat terdeteksi pada lcd maupun
tingginya air raksa ataupun alkohol. Termometer yang terdapat dipasaran dan
sudah digunakan oleh kebanyakan orang sebagai keperluan medis di rumah sakit,
18
alat ukur penelitian pada laboratorium, serta monitoring dini kondisi tubuh pada
setiap keluarga. Beberapa jenis termometer yang sering digunakan yakni,
termometer air raksa, termometer alkohol, dan termometer digital.
2.6 Arduino Nano
Gambar 2.7 Tampilan Arduino Nano [28]
Arduino Nano merupakan sebuah sistem fisik yang interaktif dengan
penggunaan software dan hardware yang dapat mendeteksi serta merespon
situasi dan kondisi yang ada di dunia nyata. Board yang diproduksi oleh
Gravitech ini adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open-source
dengan ukuran kecil yang membuat board ini menjadi populer di kalangan
masyakarat. Arduino Nano adalah board berbasis mikrokontroler Atmega 328
ataupun Atmega168 yang memiliki 14 pin digital input dan output (6 pin
digunakan sebagai output PWM), koneksi menggunakan USB, osilator kristal
sebesar 16 MHz, sebuah ISP header, serta tombol reset seperti yang terlihat pada
gambar 2.7 di atas. Namun, Arduino Nano ini tidak memiliki port untuk power
DC sehingga hanya bekerja dengan Mini-B USB cable. Berikut dibawah ini
merupakan spesifikasi Arduino Nano, antara lain [29], [30]:
19
Tabel 2.3 Spesifikasi Board Arduino Nano
Mikrokontroler Atmega328 atau Atmega168
Tegangan Input (disarankan) 7 – 12V
Tegangan Input (limit) 6 – 20V
Tegangan Operasi 5V
Pin Input Analog 8
Pin I/O Digital 14
Pin I/O Digital untuk PWM 6
Arus DC per pin I/O 40mA
Flash Memory 16 KB (Atmega168) atau 32 KB
(Atmega328)
SRAM 1 KB (Atmega168) atau 2 KB
(Atmega328)
EEPROM 512 Bytes (Atmega168) atau 1 KB
(Atmega328)
Clock Speed 16 MHz
Dimensi 0,73 cm x 1,70 cm
Panjang 45 mm
Berat 5 gr
Lebar 18 mm
2.7 Arduino IDE
Gambar 2.8 Tampilan Software Arduino IDE
20
Arduino IDE (Integrated Development Environment) merupakan tampilan
perangkat lunak bawaan arduino yang digunakan sebagai awal dari pemrosesan
program. Software ini berfungsi sebagai pembuat program, pembuka program,
serta proses-proses editing hingga tidak ada error dan perangkat keras dapat
berjalan. Pada gambar 2.8, tampilan IDE disebut sebagai sketch, merupakan
source code yang berisi program-program tertulis dengan algoritma dan logika
yang akan dijalankan melalui ikon button compile and run. Dengan software
arduino ini, semua pemrograman mikrokontroler akan secara otomatis
diterjemahkan ke dalam pemrograman bahasa C. Dalam penggunaannya,
pengguna juga dimudahkan dengan berbagai examples untuk bermacam-macam
jenis program dengan sensor berbeda serta libraries dari setiap sensor yang
memiliki program bawaannya tersendiri.
Terdapat menu-menu bagian di dalam isi perangkat lunak tersebut,
diantaranya adalah :
Tabel 2.4 Bagian-bagian Software Arduino IDE
Nama Bagian Keterangan
Compile Langkah awal untuk mendeteksi terlebih dahulu program yang
dibuat pada suatu sketch, apakah terjadi kesalahan/error atau
tidak
Upload/Run Berfungsi sebagai tombol untuk menjalankan sketch program ke
papan arduino. Namun, tombol ini memiliki kelebihan yang
dapat sekaligus melakukan compiling serta jalannya program
Serial Monitor Sebagai interface komunikasi serial dalam bentuk digital
Serial Plotter Sebagai interface komunikasi serial dalam bentuk sinyal analog
New Membuat sketch baru
Save Menyimpan sketch yang telah dibuat dalam bentuk .ino
Open Membuka sketch yang pernah dibuat
21
Port Penentuan port yang akan digunakan oleh papan arduino
Board Penentuan jenis arduino yang akan digunakan (Uno, Nano,
Mega, dan sebagainya)
Include Library Pemilihan library dari sensor yang akan dimasukkan ke dalam
pemograman pada board arduino
2.8 Bluetooth HC-05
Teknologi bluetooth sejak tahun 1994 telah dianggap sebagai media
alternatif nirkabel untuk bertukar data menggunakan transmisi radio. Sehingga
pada saat ini, teknologi bluetooth merupakan tipe teknologi komunikasi wireless
tanpa kabel dan beroperasi pada frekuensi 2,4 GHz unlicensed ISM
(Industrial,Scientific, and Medical). Bluetooth digunakan untuk komunikasi
gelombang radio dengan jarak pendek antar tipe devices yang berbeda, mobile
phones, maupun jenis elektronik lainnya [17], [31].
Gambar 2.9 Bluetooth Module HC-05 [32]
Modul bluetooth HC-05 memiliki spesifikasi global dengan bentuk yang
kecil, biaya rendah, solusi gelombang radio yang menyediakan tautan antar
kompuer, ponsel, dan perangkat portable lainnya sebaik konektivitas melalui
internet. Modul ini memiliki kecepatan data sebesar 1 Mbps dan memiliki ukuran
22
modul sebesar 9mm x 9mm sehingga dapat terpasang pada komputer, printer,
ponsel, dan sebagainya. Sebagai komunikasi wireless, modul ini dapat
menjangkau jarak pengiriman dan penerimaan data sejauh 10m dengan daya
pancar sebesar 1m watt. Namun, jika tanpa penghalang jarak tersebut dapat
diperpanjang hingga 100m dengan daya pancar meningkat hingga 100m watt.
Berikut dibawah ini terdapat beberapa spesifikasi modul bluetooth HC-05, antara
lain [33]:
Tabel 2.5 Spesifikasi Modul Bluetooth HC-05
Fitur Keuntungan
Typical -80dBm sensitivity Mudah digunakan
Up to +4dBm RF transmit power No LOS (Line of Sight) untuk transfer
data
Low power 1.8V Operation, 1.8 sampai
3.6V I/O
Konsumsi daya rendah
PIO control Frekuensi radio 2.4 GHz
UART interface with programmable baud
rate
Kecepatan data tinggi sekitr 3Mbps
Integrated antena
Default baud rate 38400, data bits 8, stop
bit 1, no parity, has data control
Supported baud rate : 9600, 19200,
38400, 57600, 115200, 230400, 460800
2.9 RemoteXY
Salah satu aplikasi dukungan arduino yang digunakan untuk membuat
serta menjalankan program dan mengelolanya melalui graphical user interface
(GUI) adalah RemoteXY. Perangkat-perangkat yang didukung selain arduino oleh
23
RemoteXY antara lain ESP8266, ESP32, android, iOS, bluetooth (HC-05 dan HC-
06), Wi-Fi, Ethernet, USB, serta jaringan internet dari manapun.
Terdapat dua tahap sistem untuk mengelola RemoteXY ini yaitu membuat
desain board yang akan ditampilkan pada perangkat seluler (smartphone)
menggunakan menu toolbar Editor. Menu-menu yang terdapat pada Editor
meliputi Controls (Button, Switch, Select, Slider, Joystick, RGB Color, dan Edit
Field), Indication ( LED, Linear level, Arc level, Linear division level, Arc
division level, Text String, Online graph), serta Decoration (Label, Panel, dan
Page).
Gambar 2.10 Tampilan RemoteXY
2.10 Internet of Things (IoT)
Internet of Things (IoT) merupakan sebuah teknologi komunikasi dengan
koneksi jaringan global yang berinteraksi dengan memanfaatkan jaringan internet
tanpa interaksi manusia dengan manusia atau manusia dengan komputer. Elemen
utama yang terdapat pada IoT terdiri dari koneksi internet sebagai media
komunikasi, bentuk fisik seperti modul sensor, nirkabel, maupun kode QR sebagai
media media pengumpulan data, serta pusat data pada server untuk menyimpan
24
data. Dengan ketiga elemen tersebut, IoT dapat dengan mudah mengidentifikasi
objek dan modul sensor, serta kemampuan koneksi sebagai aplikasi koperatif [35],
[36].
Gambar 2.11 Konsep IoT [36]
Internet of Things (IoT) bekerja dengan memanfaatkan setiap perintah
pemrograman untuk mendapatkan sebuah interaksi sesama mesin secara otomais
dalam cakupan jarak berapapun. Implementasi yang dapat diterapkan
menggunakan IoT terdapat pada beberapa bidang, diantaranya pada bidang
keamanan yang memanfaatkan internet untuk mengontrol rumah, jalan, dan
gedung melalui CCTV. Sedangkan pada bidang properti, dimanfaatkan melalui
eskalator, sistem pendingin, sistem kemanan, kelistrikan, administrasi dengan
menghubungkannya lewat internet yang dapat dikontrol dimana saja. Dalam
bidang medis dan kedokteran, IoT dimanfaatkan sebagai pengontrol kondisi
pasien melalui sensor detak jantung dan sensor lainnya yang langsung terhubung
ke ruang pusat kontrol secara otomatis [37].
25
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilakukan selama dua bulan, terhitung dari tanggal 17
September 2019 – 31 November 2019 yang bertempat di gedung Pusat
Laboratorium Terpadu (PLT) Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah
Jakarta.
3.2 Alat dan Bahan
Dalam perancangan gelang pengukur detak jantung dan suhu tubuh
digunakan beberapa alat dan bahan untuk merancang perangkat keras dan
perangkat lunak, yaitu :
3.2.1 Perangkat Keras (Hardware)
Pada perancangan gelang pengukur detak jantung dan suhu tubuh manusia
digunakan beberapa peralatan dan komponen yang menunjang pembuatan
perangkat keras ini diantaranya adalah Arduino Nano, laptop, sensor MAX30102,
project board, resistor 4.7kΩ, kabel male-female, kabel male-male, baterai
2200mAh, dan USB cable serial A/B.
3.2.2 Perangkat Lunak (Software)
Pada perancangan gelang pengukur detak jantung dan suhu tubuh manusia
digunakan dua perangkat lunak (software) sebagai media interface antara lain
Arduino IDE dan RemoteXY.
26
3.3 Tahapan dan Alur Penelitian
Gambar 3.1 Flowchart Tahapan dan Alur Penelitian
Pada permulaan penelitian, peneliti mempersiapkan alat dan bahan yang
akan digunakan dalam penelitian, studi pustaka beberapa buku, jurnal serta tugas
akhir yang berhubungan dengan alat pengukur laju detak jantung dan suhu tubuh.
27
Setelah mempersiapkan semua alat, bahan serta studi pustaka yang
diperlukan, peneliti melakukan karakterisasi data dari sensor MAX30102 yang
akan digunakan sebagai kalibrasi data, ketepatan pembacaan data, serta
sensitivitas sensor serta karakterisasi bluetooth HC-05 sebagai batasan seberapa
jauh jangkauan pembacaan modul bluetooth HC-05.
Pada tahap pembuatan perangkat keras (hardware), peneliti mulai
menyusun rancangan yang terdiri dari sensor MAX30102, bluetooth HC-05, satu
set arduino beserta PC, mobile phone untuk menampilkan data. Perancangan
perangkat keras harus diimbangi dengan perancangan perangkat lunak agar
pengujian dapat dilakukan sehingga menghasilkan data yang sesuai pada android.
Pada perancangan perangkat lunak, peneliti melakukan perancangan Graphical
User Interface (GUI) pada aplikasi RemoteXY yang di sinkronisasi dengan
Arduino IDE.
Setelah perancangan dan pengujian telah dilaksanakan, data yang
diperoleh akan di analisis untuk mengetahui kondisi jantung dan suhu tubuh
dalam keadaan normal ataupun tidak, kesesuaian perancangan alat dengan alat
konvensional yang sudah ada, serta mengetahui nilai kesalahan yang terjadi saat
pembuatan dan pengujian alat.
28
3.4 Tahapan Perancangan Alat
3.4.1 Perancangan Perangkat Keras (Hardware)
Gambar 3.2 Desain Perancangan Perangkat Keras (Hardware)
Perancangan perangkat keras (hardware) membutuhkan tubuh manusia
sebagai bahan uji dari perangkat keras yang dibuat menggunakan sensor
MAX30102, Arduino Nano, serta bluetooth HC-05. Oleh karena itu, dalam hal ini
tubuh manusia memiliki peranan utama dalam pembuatan perangkat keras ini.
Setelah bahan uji tersedia, dilakukan pemasangan perangkat keras buatan peneliti
pada salah satu lengan dengan keadaan mati. Pengukuran dilakukan sesaat
sebelum melakukan aktivitas dan sesaat setelah melakukan aktivitas. Pembacaan
data analog yang diterima oleh photodetector akan dikirimkan menuju arduino
melalui LED merah dan infrared setelah dilakukan proses Analog to Digital
Converter (ADC) menggunakan software Arduino IDE. Setelah pengiriman data
menuju mikrokontroler berhasil, modul bluetooth HC-05 akan digunakan sebagai
interface mikrokontroler menuju android. Sehingga, data tampilan yang terdapat
pada android sudah berupa nilai digital suhu dengan satuan °C dan bpm. Setelah
penerimaan data ke dalam mikrokontroler dan android berhasil, dilakukan analisis
data untuk membandingkan dengan alat konvensional dan menganalisis apakah
keadaan jantung dan tubuh dalam kondisi normal ataupun tidak.
MAX30102 Arduino Nano HC-05
29
3.4.2 Perancangan Perangkat Lunak (Software)
Gambar 3.3 Flowchart Perancangan Perangkat Lunak (Software)
Pada tahapan perancangan perangkat lunak (software), program akan
berjalan jika peneliti melakukan instalasi library sensor MAX30102 dan aplikasi
RemoteXY pada menu include library pada Arduino IDE. Arduino berperan
sebagai perangkat yang menerima hasil keluaran sensor dan harus dilengkapi
30
dengan program yang didapat setelah membuat tampilan GUI pada situs aplikasi
resmi RemoteXY sebagai interface dan menginput source code menggunakan
Arduino IDE. Setelah melakukan pembuatan program pada software Arduino
IDE, diperlukan konektivitas bluetooth antara android dengan modul bluetooth
yang akan menghubungkan mikrokontroler dengan RemoteXY sebagai perangkat
pembacaan data keluaran sensor. Ketika perangkat komunikasi tak terkoneksi,
diperlukan pendeteksian ulang terhadap perangkat keras yang digunakan.
3.5 Metode Pengambilan Data
Pengambilan data untuk alat pengukur laju detak jantung ini menggunakan
lengan sebagai media yang telah dilengkapi rangkaian mikrokontroler dengan
sensor yang terpasang menempel pada kulit, yang bertujuan agar sensor dapat
langsung membaca perubahan volume darah yang mengalir melalui cahaya merah
pada MAX30102 dan dapat membaca perubahan suhu tubuh yang terjadi.
Pengambilan data dilakukan pada responden dengan menghidupkan rangkaian
mikrokontroler dan menghubungkan konektivitas bluetooth dengan android. Data
akan langsung terbaca pada tampilan aplikasi apabila konektivitas antara
keduanya telah terhubung.
3.6 Metode Pengolahan Data
Pada pembuatan alat ini, terdapat beberapa tahap pengolahan data,
diantaranya adalah :
31
3.6.1 Perhitungan Statistik
Pada pengolahan data menggunakan perhitungan statistik, dilakukan
perhitungan nilai rata-rata untuk menentukan standar deviasi data yang ada [38].
=1
𝑛∑ 𝑥𝑖
𝑛𝑖=1 (4)
𝑠 = √∑ (𝑥𝑖−)2𝑛
𝑖=1
𝑛−1 (5)
3.6.2 Uji Akurasi
Akurasi merupakan titik ukur yang menunjukkan derajat kedekatan hasil
analisis dengan analit yang sebenarnya. Untuk mengetahui hasil keadaan
perancangan alat dapat ditentukan melalui tingkat akurasi yang dibandingkan
dengan alat konvensional yang sudah ada, dengan persamaan sebagai berikut :
%𝐴𝑘𝑢𝑟𝑎𝑠𝑖 = 100% − |ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑎𝑙𝑎𝑡 𝑘𝑜𝑛𝑣𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙−ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑎𝑙𝑎𝑡 𝑝𝑒𝑟𝑎𝑛𝑐𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛
ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑎𝑙𝑎𝑡 𝑘𝑜𝑛𝑣𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙| 𝑥100% (6)
3.6.3 Uji Ketelitian
Pada setiap pengukuran, diperlukan perhitungan hasil kesalahan pengujian
serta ketelitiannya sebagai pengukur tingkat keberhasilan alat dengan persamaan
sebagai berikut :
𝐾𝑒𝑡𝑒𝑙𝑖𝑡𝑖𝑎𝑛 = (1 − |𝑋𝑛−𝑛
𝑛|) 𝑥100% (7)
Keterangan :
= rata-rata
𝑠 = standar deviasi
𝑥𝑖 = nilai sampel ke-i
𝑋𝑛 = data ke-n
𝑛 = rata-rata
𝑛 = banyaknya data
32
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Gelang pengukur detak jantung dan suhu tubuh manusia ini bertujuan
untuk mengukur jumlah denyut nadi per menit dan kondisi temperatur tubuh
sebagai monitoring dini kondisi tubuh dalam keadaan normal atau tidak.
Dalam proses pembuatannya, peneliti melakukan dua tahap perancangan
yakni perancangan hardware dan perancangan software. Berikut di bawah ini
adalah hasil perancangan antara keduanya.
4.1 Perancangan Hardware
Perancangan hardware dalam penelitian ini akan menghasilkan nilai detak
jantung dalam satuan bpm dan nilai temperatur dalam satuan (°C). Komponen-
komponen yang terdapat di dalam perangkat keras (hardware) gelang pengukur
detak jantung dan suhu tubuh ini meliputi modul sensor MAX30102, Arduino
Nano, modul bluetooth HC-05, resistor 4.7kΩ, baterai 2200 mAh, kabel jumper,
serta kabel USB tipe mini. Berikut di bawah ini merupakan desain hasil
perancangan perangkat keras (hardware), deskripsi, dan tampilan gelang
pengukur detak jantung dan suhu tubuh, antara lain :
Gambar 4.1 Desain Hasil Perancangan Hardware
33
Tabel 4.1 Deskripsi Gelang Pengukur Detak Jantung dan Suhu Tubuh
Jenis Gelang Sensor Gelang Mikrokontroler
Berat 6 gr 75 gr
Dimensi (P x L x T) 3,39 cm x 2,7 cm x 0,6 cm 10,6 cm x 4,95 cm x 2,3 cm
Material Filament Polylactid Acid Filament Polylactid Acid
Input Voltage 5V
Connection Jumper Kabel USB Mini
Power Supply Baterai 2200 mAh
Terlihat pada gambar 4.1, baterai digunakan sebagai power supply untuk
memudahkan penggunaan alat tanpa harus memerlukan kabel USB, sedangkan
kabel USB digunakan untuk pengisian ulang baterai. Pada pin SDA dan SCL
sensor MAX30102 diberikan masing-masing resistor senilai 4.7kΩ yang
disambungkan dengan pin input Vcc sebagai pull-up agar keluaran dari sensor
dapat terbaca.
(a) (b)
(c)
Gambar 4.2 Tampilan Gelang Pengukur Detak Jantun dan Suhu Tubuh dengan (a)
Gelang Sensor (b) Gelang Mikrokontroler dan (c) Tampilan Kedua Gelang pada
Pergelangan Tangan
34
Pada gambar 4.2, terlihat tampilan perancangan gelang pengukur detak
jantung dan suhu tubuh dengan dua gelang. Gelang sensor (a) yang berisi sensor
MAX30102 dibuat secara terpisah bertujuan agar mengurangi gangguan (noise)
baik dari intensitas cahaya luar maupun gangguan lainnya. Sedangkan gelang (b)
yang berisi mikrokontroler dibuat secara terbuka dengan lentur bertujuan agar
bentuk gelang mengikuti bentuk lengan serta memudahkan untuk dilakukan
pengecekan jika terjadi masalah pada proses jalannya program. Meskipun power
supply yang digunakan pada perancangan gelang ini menggunakan baterai,
memungkinkan pula gelang pengukur detak jantung dan suhu tubuh ini
menggunakan kabel USB mini yang terdapat pada mikrokontroler Arduino Nano
untuk berkomunikasi secara langsung dengan software Arduino IDE pada laptop.
4.2 Perancangan Software
Perancangan perangkat lunak (software) gelang pengukur detak jantung
dan suhu tubuh manusia ini menggunakan dua aplikasi yaitu software Arduino
IDE dan RemoteXY sebagai tampilannya.
Sebelum program pada software Arduino IDE dibuat, terlebih dahulu
dilakukan penginstalan library untuk sensor MAX30102 dan RemoteXY pada
menu library manager pada Arduino IDE seperti yang terdapat pada gambar di
bawah ini.
35
Gambar 4.3 Tampilan Menu Library Manager
Setelah proses pembuatan program pada software Arduino IDE selesai,
langkah selanjutnya adalah membuat tampilan Graphical User Interface (GUI)
pada aplikasi RemoteXY yang digunakan sebagai interface antara mikrokontroler
dan android untuk perancangan gelang pengukur detak jantung dan suhu tubuh
ini. Berikut di bawah ini merupakan hasil perancangan tampilan GUI pada
aplikasi RemoteXY.
Gambar 4.4 Tampilan GUI pada Aplikasi RemoteXY
Tampilan GUI pada RemoteXY merupakan desain dalam bentuk gambar
dan label yang nantinya akan didapatkan source code setelah menyelesaikan
36
proses pembuatan tampilan, sedangkan proses pembuatan pemrograman pada
Arduino IDE dilakukan setelah menerima kode dari aplikasi. Dapat dilihat pada
gambar 4.4 terdapat beberapa indikator utama dan indikator pendamping.
Indikator utama pada aplikasi ini adalah indikator Heart Rate dengan satuan bpm
yang di lengkapi nilai digital dan arc level serta indikator temperatur yang
ditunjukkan oleh nilai digital dengan satuan celcius. Pada sisi kiri atas, terdapat
indikator pendamping berupa LED merah, hijau, dan biru yang menunjukkan
fungsi jantung sedang dalam keadaan normal ataupun tidak. Jika jantung berdetak
lebih dari 100 bpm maka LED merah akan menyala menandakan bahwa kondisi
jantung mengalami kelainan dengan jenis tachycardia. Begitupun dengan
bradycardia, jika jantung berdetak kurang dari 60 bpm maka LED biru akan
menyala. Namun, jika jantung dalam keadaan normal maka LED hijau yang akan
menyala menandakan bahwa jantung berdetak sebanyak 60-100 bpm.
Pada sisi kanan atas, terdapat indikator pendamping pula yang
menunjukkan pilihan. Pilihan yang dimaksudkan adalah jika ingin melakukan
pengukuran heart rate maka bisa menekan switch untuk pilihan A, namun jika
ingin melakukan pengukuran suhu tubuh maka bisa menekan switch pada pilihan
B.
4.3 Hasil Pengujian Karakterisasi Perangkat Keras (Hardware) Gelang
Pengukur Detak Jantung dan Suhu Tubuh
Karakterisasi perangkat keras (Hardware) pada perancangan alat tersebut
dilakukan dengan komponen modul bluetooth HC-05 dan modul sensor
37
MAX30102. Pengujian karakterisasi perangkat keras ini dilakukan agar dapat
ditentukan nilai batasan yang dicakup oleh setiap modul.
4.3.1 Bluetooth HC-05
Pengujian karakterisasi bluetooth HC-05 dilakukan dengan cara mengukur
batas jangkauan pembacaan data yang diterima oleh android serta
membandingkannya dengan pulse oximetry dan termometer. Android akan
dijauhkan dengan gelang pengukur detak jantung dan suhu tubuh, pulse oximetry,
dan termometer sesuai dengan jarak yang telah ditentukan hingga android tidak
dapat lagi membaca data yang dikirim dari bluetooth HC-05. Pengujian ini
dilakukan pada ruang terbuka yang tidak terhalang oleh apapun. Di bawah ini
terdapat hasil pengujian karakterisasi bluetooth HC-05 yang dilakukan, antara
lain:
Tabel 4.2 Karakterisasi Bluetooth HC-05 terhadap Jarak
Jarak
(m)
Detak Jantung
(BPM)
Pulse Oximetry
(BPM)
Suhu
(°C)
Termometer
(°C)
5 75 76 36 37
10 80 80 36 36,5
20 76 74 37 36,5
30 74 77 36 36
40 85 84 37 36,5
46,5 83 85 37 36,5
47 Tak Terbaca Tak Terbaca Tak Terbaca Tak Terbaca
38
Gambar 4.5 Grafik Perbandingan Karakterisasi Bluetooth HC-05 dengan Sensor
MAX30102 dan Pulse Oximetry
Terlihat pada grafik 4.5 menunjukkan bahwa detak jantung yang terbaca
pada android dengan pengukuran menggunakan sensor MAX30102 hanya
memiliki sedikit perbedaan terhadap pengukuran yang dilakukan menggunakan
pulse oximetry. Pada tabel 4.2 juga menunjukkan bahwa nilai suhu tubuh yang
diukur menggunakan sensor MAX30102 memiliki nilai yang tidak jauh berbeda
dengan pengukuran yang dilakukan menggunakan termometer digital. Selain itu,
dapat diketahui pula jangkauan bluetooth HC-05 yang digunakan sebagai media
pengiriman data menuju android memiliki batas jangkauan sejauh ±46,5 m tanpa
halangan apapun. Sedangkan pada jarak 47 m, tampilan GUI pada aplikasi
RemoteXY yang terhubung oleh bluetooth secara otomatis akan terputus dan
menyebabkan pengiriman data dari sensor pun terputus pula.
4.3.2 Sensor MAX30102
Pengujian karakterisasi sensor MAX30102 dilakukan dengan cara
membandingkan pengukuran sensor dengan alat konvensional yang sudah ada.
0
25
50
75
100
0 10 20 30 40 50
Det
ak J
antu
ng
(BP
M)
Jarak (m)
Karakterisasi Bluetooth HC-05 terhadap Jarak
MAX30102 Pulse Oximetry
39
Karakterisasi sensor MAX30102 terbagi dua, yakni karakterisasi nilai detak
jantung dan suhu tubuh manusia. Nilai detak jantung dikarakterisasi menggunakan
Pulse Oximetry dan sensor MAX30100 sedangkan nilai suhu dikarakterisasi
menggunakan termometer air raksa. Hal ini bertujuan agar dapat mengetahui nilai
rata-rata BPM ataupun suhu tubuh antara kedua alat sebagai pembanding akurasi.
Tabel 4.3 Karakterisasi sensor MAX30102 dengan Pulse Oximetry
KARAKTERISTIK
No MAX30102
(BPM)
Pulse Oximetry
(BPM)
MAX30100
(BPM)
1 81 76 78
2 81 88 75
3 93 89 79
4 77 88 85
5 88 74 89
6 78 89 83
Rata-rata 83 84 81,5
Akurasi (%)
MAX30102 dan Pulse
Oximetry
MAX30102 dan
MAX30100
98,8 98,2
Tabel 4.4 Karakterisasi sensor MAX30102 dengan Termometer Air Raksa
KARAKTERISTIK
No MAX30102
(°C)
Termometer
(°C)
1 35 34,7
2 35 34,8
3 36 34,7
4 35 34,6
5 36 35,8
6 35 36
Rata-rata 35,3 35,1
Akurasi (%) 99,43
Pada kedua tabel di atas dapat dilihat bahwa nilai karakterisasi masing-
masing alat memiliki nilai yang berfluktuasi, namun nilai rata-rata yang
didapatkan sensor MAX30102 tidak jauh berbeda dengan Pulse Oximetry, sensor
40
MAX30100 dan termometer. Hal tersebut dibuktikan dengan besarnya nilai
akurasi pada kedua jenis karakterisasi yaitu sebesar 98,8% dengan Puse Oximetry,
sebesar 98,2% dengan sensor MAX30100 dan sebesar 99,43% dengan termometer
air raksa. Dengan demikian, perancangan gelang pengukur detak jantung dan suhu
tubuh manusia ini dikatakan akurat dan dapat digunakan sebagai pemeriksaan dini
kondisi tubuh maupun pengecekan kesehatan secara berkala.
4.4 Hasil Pengujian Gelang Pengukur Detak Jantung dan Suhu Tubuh
Pada pengujian gelang pengukur detak jantung dan suhu tubuh ini,
dilakukan dengan beberapa orang sebagai sampel yang memiliki rentang umur
berbeda. Pengujian ini dilakukan bertujuan untuk membandingkan hasil
pengukuran yang didapatkan oleh gelang perancangan menggunakan sensor
MAX30102 dengan Pulse Oximetry dan sensor MAX30100. Metode yang
digunakan oleh sensor MAX30102 dan MAX30100 adalah metode
photolethysmograph (PPG) reflectance, sedangkan Pulse Oximetry menggunakan
metode photolethysmograph (PPG) transmittance. Pengujian pada penelitian ini
dilakukan dengan 5 orang relawan, yakni laki-laki dengan usia 46 tahun,
perempuan dengan usia 45 tahun, perempuan dengan usia 22 tahun, laki-laki
dengan usia 21 tahun, serta perempuan dengan usia 16 tahun. Hasil pengolahan
data dari 5 orang relawan yang meliputi nilai rata-rata dari keseluruhan sampel,
standar deviasi, serta ketelitian ditujukan untuk menentukan perbedaan kualitas
kerja masing-masing sensor menggunakan nilai akurasi. Berikut di bawah ini
merupakan hasil pengolahan data, yakni :
41
Tabel 4.5 Pengolahan Data Detak Jantung (BPM)
Jenis Pengolahan MAX30100 Pulse
Oximetry MAX30102
Perempuan / 45 Tahun
Rata-rata (bpm) 71 71,5 71,625
Standar Deviasi 6,44 2,56 4,84
Ketelitian (%) 92,25 97,025 94,45
Laki-laki / 46 Tahun
Rata-rata (bpm) 76,375 77 75,75
Standar Deviasi 2,13 2,62 1,58
Ketelitian (%) 98,025 97,4 98,35
Laki-laki / 21 Tahun
Rata-rata (bpm) 85 82,25 83,875
Standar Deviasi 3,295 3,77 4,49
Ketelitian (%) 97,35 96,35 95,95
Perempuan / 16 Tahun
Rata-rata (bpm) 69,625 70,875 70,125
Standar Deviasi 4,75 1,81 5,19
Ketelitian (%) 94,3 98,075 94,44
Perempuan / 22 Tahun
Rata-rata (bpm) 85,5 85,25 83,375
Standar Deviasi 3,93 4,62 8,35
Ketelitian (%) 97,06 95,83 92,41
Tingkat Akurasi (%)
MAX30100 dan
MAX30102
MAX30102 dan
Pulse Oximetry
98,754 98,594
42
Tabel 4.6 Pengolahan Data Suhu Tubuh (°C)
Jenis Pengolahan Temometer MAX30102
Perempuan / 45 Tahun
Rata-rata (°C) 36,625 36,875
Standar Deviasi 0,44 0,35
Ketelitian (%) 99 99,44
Laki-laki / 46 Tahun
Rata-rata (°C) 36,25 36,375
Standar Deviasi 0,378 0,52
Ketelitian (%) 99,13 98,74
Laki-laki / 21 Tahun
Rata-rata (°C) 36,625 36,5
Standar Deviasi 0,44 0,53
Ketelitian (%) 98,93 98,6
Perempuan / 16 Tahun
Rata-rata (°C) 36,25 36,125
Standar Deviasi 0,378 0,35
Ketelitian (%) 98,6 99,44
Perempuan / 22 Tahun
Rata-rata (°C) 36,375 36,125
Standar Deviasi 0,52 0,35
Ketelitian (%) 98,74 99,44
Tingkat Akurasi (%) 99,52
43
Gambar 4.6 Grafik Nilai Detak Jantung pada Relawan
Gambar 4.7 Grafik Nilai Detak Jantung pada Relawan Jika Diperjelas
Pada tabel 4.5 dapat dilihat bahwa nilai detak jantung yang dimiliki oleh
relawan berusia 16 tahun cenderung lebih rendah. Hal tersebut terjadi karena pada
usia remaja normal, detak jantung cenderung tetap dan iramanya teratur.
Sedangkan pada usia dewasa, efek fisiologi dan pertambahan usia juga dapat
mempengaruhi sistem kardiovaskulernya. Nilai ketelitian setiap relawan memiliki
angka yang berfluktuasi dan tidak stabil, yang diakibatkan dari jantung yang
0
20
40
60
80
100
16 21 22 45 46
BP
M
Usia
Perbandingan Nilai Detak Jantung (BPM)
Terhadap Usia
MAX30100 Pulse Oximeter MAX30100
65
70
75
80
85
90
16 21 22 45 46
BP
M
Usia
Perbandingan Nilai Detak Jantung (BPM)
Terhadap Usia
MAX30100 Pulse Oximeter MAX30100
44
selalu memompa darah setiap detiknya sehingga pembacaan data bersifat acak dan
cepat.
Jika dibandingkan dengan alat pengukur saturasi oksigen dengan sensor
MAX30100 dan Pulse Oximetry, nilai ketelitian pada sensor MAX30102 terbilang
lebih rendah karena terdapat gangguan (noise). Noise ini terjadi karena bahan dan
warna yang digunakan untuk membuat gelang tempat meletakkan sensor berwarna
cerah, sehingga memungkinkan adanya pemancaran cahaya dari luar sensor yang
mengakibatkan gelombang cahaya yang dipancarkan oleh LED merah bercampur
dengan gelombang cahaya lainnya, serta tempat pengukuran yang berbeda dengan
alat pengukur saturasi oksigen dan Pulse Oximetry. Pengukuran yang dilakukan
pada gelang pengukur detak jantung dan suhu tubuh manusia diletakkan pada
lengan atas yang dimana setiap relawan memiliki bentuk tangan yang berbeda-
beda dengan kotak gelang yang sudah paten dan tidak dapat berubah bentuk. Juga
aliran darah yang mengalir pada lengan lebih besar dibandingkan dengan aliran
darah yang mengalir pada ujung jari dengan perbedaan luas permukaan, sehingga
photodiode menangkap lebih banyak gelombang cahaya yang dipancarkan oleh
LED merah.
Dari gambar grafik 4.6 di atas, dapat dilihat bahwa pengukuran yang
dilakukan pada setiap relawan menghasilkan nilai detak jantung yang hampir
sesuai dengan ketiga sensor, hal tersebut juga telah dibuktikan oleh tingginya
tingkat akurasi. Tingkat akurasi pada penelitian ini diukur dengan
membandingkan alat perancang dengan alat pengukur saturasi oksigen dan alat
perancang dengan Pulse Oximetry. Nilai tersebut didapatkan dengan cara
45
menentukan nilai akurasi setiap relawan dan mencari nilai rata-rata dari semua
relawan. Dari hasil perhitungan didapatkan bahwa nilai akurasi perbandingan alat
perancang dengan alat pengukur saturasi oksigen menggunakan sensor
MAX30100 sebesar 98,754% dan perbandingan alat perancang dengan Pulse
Oximetry sebesar 98,594%.
Sedangkan untuk pengukuran suhu tubuh yang membandingkan alat
perancang dengan termometer digital menghasilkan tingkat akurasi data oleh
kedua sensor sebesar 99,52%. Nilai akurasi yang tinggi terjadi karena suhu tubuh
bersifat stabil serta pengukuran kedua sensor dilakukan pada tempat yang sama
sehingga nilai yang didapatkan sesuai.
Menurut hasil pengamatan, pembuatan gelang pengukur detak jantung dan
suhu tubuh manusia menggunakan metode PPG reflectance memiliki banyak
kelebihan jika dibandingkan dengan metode PPG transmittance. Metode PPG
reflectance akan melakukan penguatan gelombang jika terjadi pemantulan cahaya
oleh sumber cahaya. Selain itu, tempat pengukuran yang dapat dilakukan oleh
metode PPG reflectance lebih fleksibel dan banyak karena sumber cahaya
diletakkan sejajar dengan sensor cahaya.
46
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil perancangan gelang pengukur detak jantung dan suhu
tubuh manusia, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Telah berhasil merancang dan membangun gelang pengukur detak jantung
dan suhu tubuh manusia bersifat portable yang dapat di monitoring melalui
aplikasi RemoteXY menggunakan bluetooth.
2. Hasil karakterisasi sensor MAX30102 dengan Pulse Oximetry menghasilkan
nilai kesalahan relatif sebesar 1,2% dengan perbandingan nilai 83 bpm dan 84
bpm. Sedangkan karakterisasi bluetooth HC-05 menghasilkan batas
jangkauan maksimal pengiriman data menuju android sejauh 46,5 meter.
3. Hasil pengukuran detak jantung yang dilakukan dengan membandingkan
dengan gelang pengukur detak jantung dan suhu tubuh dengan Pulse
Oximetry memiliki tingkat akurasi yang lebih tinggi sebesar 98,594%
dibandingkan dengan perbandingan gelang pengukur detak jantung dan suhu
tubuh dengan sensor MAX30100 yang memiliki nilai akurasi sebesar
98,754% serta hasil pengukuran suhu tubuh memiliki tingkat akurasi yang
tinggi dengan termometer digital sebesar 99,52%.
47
5.2 Saran
Berdasarkan penelitian yang telah dibuat, maka peneliti memiliki saran
untuk penelitian selanjutnya agar dapat mengembangkan perancangan gelang
pengukur detak jantung dan suhu tubuh manusia sebagai berikut :
1. Membuat desain dengan satu gelang seperti jam tangan dan menggunakan
OLED sebagai tampilan tambahan karena bluetooth hanya dapat dilihat
menggunakan satu perangkat.
2. Mengurangi gangguan (noise) untuk pembacaan detak jantung agar lebih
stabil dan tidak ada delay.
3. Tidak menggunakan kabel jumper untuk meminimalisir bentuk.
4. Menambahkan komponen lain seperti buzzer sebagai indikator
ketidaknormalan pengukuran dan membuat alat lebih menarik.
48
DAFTAR PUSTAKA
[1] E. Gustini, B. Rahmadya, dan F. Akbar, “Sistem Deteksi Penderita
Aritmania Berdasarkan Jumlah Detak Jantung Berbasis Smartphone,”
Pros. Semnastek, no. November, pp. 1–2, 2017.
[2] W. K. Danielle, S. A. Andreas, dan Ariosta, “Karena Hipertiroid,” J.
Kedokt. Diponegoro, vol. 6, no. 2, pp. 434–442, 2017.
[3] fendy Purwanda, Triwiyanto, dan W. Ratnayanti, “Rancang Bangun
Elektrokardiograf Menggunakan Mikrokontroler Untuk Mendeteksi
Ketidaknormalan Jantung.”
[4] G. Kejadian dan A. Dan, “Gambaran kejadian aritmia dan kejadian
mortalitas pada pasien STEMI di RSUD,” pp. 100–103, 2015.
[5] Uswatun Khasanah, “Perancangan Dan Implementasi Alat Pendeteksi
Denyut Nadi Berdasarkan Usia Menggunakan Pulse Sensor Berbasis,” pp.
1–7, 2016.
[6] R. Elektrokardiograf, B. Komputer, dan R. Agung, “Realisasi
Elektrokardiograf Berbasis Komputer Personal Untuk Akuisisi Data
Isyarat Elektris Jantung,” Maj. Ilm. Teknol. Elektro, vol. 4, no. 1, pp. 14–
19, 2009.
[7] R. Abdurrohman dan A. Rusdinar, “RANCANGBANGUN SISTEM
PENGIRIMAN DATA ELECTROCARDIOGRAPH DENGAN MEDIA WI-
FI,” vol. 4, no. 3, p. 3270, 2017.
[8] F. A. Fauzi, “Alat Pendeteksi Detak Jantung Dan Suhu Tubuh
Menggunakan Ic Atmega 16,” Prodi D3 Tek. Elektromedik, Fak. Vokasi
49
Univ. Muhammadiyah Yogyakarta, pp. 1–59, 2016.
[9] A. F. T. Sanga dan D. Jantung, “PERANCANGAN SISTEM PENGUKUR
DETAK JANTUNG.”
[10] I. Yessianto, S. Setiawidayat, D. U. Effendy, dan S. Einthoven,
“Perancangan Alat Monitoring Sinyal Jantung,” no. September, p. 2016,
2016.
[11] D. Anugrah, A. B. Pantjawati, dan Y. Somantri, “Rancang Bangun
Pengukur Laju Detak Jantung Berbasis PLC Mikro,” ELINVO (Jurnal
Electron. Informatics, Vocat. Educ., vol. 1, no. November, 2016.
[12] “Anatomi fisiologi jantung,” 04.40 WIB. [Online]. Available:
https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Berkas:Jantung.jpg&filetimesta
mp=20051228044036.
[13] H. Isyanto dan I. Jaenudin, “Monitoring Dua Parameter Data Medik
Pasien ( Suhu Tubuh Dan Detak Jantung ) Berbasis Aruino Nirkabel,”
eLEKTUM, vol. 15, no. 1, pp. 19–24, 2017.
[14] M. A. Saputro, E. R. Widasari, dan H. Fitriyah, “Implementasi Sistem
Monitoring Detak Jantung dan Suhu Tubuh Manusia Secara Wireless,”
Pengemb. Teknol. Inf. Dan Ilmu Komput., vol. 1, no. 2, pp. 148–156, 2017.
[15] A. Satia Graha, “Adaptasi Suhu Tubuh Terhadap Latihan Dan Efek Cedera
Di Cuaca Panas Dan Dingin,” Jorpres, vol. 6, no. 2, pp. 123–134, 2010.
[16] N. S. Junaidi, I. Daruwati, Y. Febriani, R. G. Hatika, U. P. Pengaraian, dan
R. Hulu, “Keterkaitan Fisika Dalam Pembelajaran Sistem Adaptasi Tubuh
Manusia Terhadap Perubahan Suhu The Relation Of Physics Learning In
50
Human Body,” Jurnal, vol. 1, no. 3, pp. 10–23, 2018.
[17] H. H. Rachmat dan D. R. Ambaransari, “Sistem Perekam Detak Jantung
Berbasis Pulse Heart Rate Sensor pada Jari Tangan,” vol. 6, no. 3, pp.
344–356, 2018.
[18] T. Tamura, Y. Maeda, M. Sekine, dan M. Yoshida, “Wearable
Photoplethysmographic Sensors—Past and Present,” pp. 282–302, 2014.
[19] S. Fatimah, “PENGARUH KONSENTRASI PELARUT UNTUK
MENENTUKAN PADUAN U-Zr DENGAN MENGGUNAKAN METODE
SPEKTROFOTOMETRI UV-VIS,” no. 17, pp. 22–33, 2016.
[20] R. Gusnedi, “Analisis Nilai Absorbansi dalam Penentuan Kadar Flavonoid
untuk Berbagai Jenis Daun Tanaman Obat,” vol. 2, pp. 76–83, 2013.
[21] C. Phillips, D. Liaqat, M. Gabel, dan E. de Lara, “Wrist02 -- Reliable
Peripheral Oxygen Saturation Readings from Wrist-Worn Pulse
Oximeters,” pp. 1–15, 2019.
[22] “Sensor MAX30102.” [Online]. Available:
https://www.ezgiz.com/product/low-power-max30102-heart-rate-oxygen-
pulse-breakout-sensor-module-for-arduino/.
[23] “Reflectance-Based Organic Pulse Meter Sensor for Wireless Monitoring
of Photoplethysmogram Signal.” .
[24] P. Karina, A. H. Thohari, T. Informatika, dan P. N. Batam, “Perancangan
Alat Pengukur Detak Jantung Menggunakan Pulse Sensor Berbasis
Raspberry,” vol. 2, no. 2, pp. 57–61, 2018.
[25] M. Nurdin, N. Aminah, F. Djamil, dan M. F. Hamdani, “Deteksi Denyut
51
Jantung dengan Metode Sensor Pulsh Berbasis Ardiuno,” pp. 201–206,
2015.
[26] E. Purwanti, F. C. S. Arisgraha, P. Pujiyanto, dan M. A. Bustomi, “Desain
Sistem Klasifikasi Kelainan Jantung menggunakan Learning Vector
Quantization,” J. Fis. dan Apl., vol. 9, no. 2, p. 57, 2013.
[27] “Macam-macam alat ukur dan fungsinya.” [Online]. Available:
https://rumusrumus.com/macam-macam termometer/
[28] H. Muchtar dan A. Hidayat, “Implementasi Wavecom Dalam Monitoring
Beban Listrik Berbasis Mikrokontroler,” J. Teknol., vol. 9, no. 1, p. 1,
2017.
[29] E. D. Marindani dan B. W. Sanjaya, “Rancang Bangun Sistem Peringatan
Dini Dan Pelacakan Pada Kendaraan Sepeda Motor Dengan
Menggunakan Mikrokontroler Arduino Nano,” pp. 1–11, 2014.
[30] A. Dimas et al., “Perancangan Pengendali Rumah menggunakan
Smartphone Android dengan Konektivitas Bluetooth,” vol. 1, no. 5, pp.
415–425, 2017.
[31] F. Rozie, F. Hadary, F. T. P. W, D. Nadi, B. Berdasarkan, dan P. Terkait,
“Jumlah Denyut Nadi / Jantung Berbasis Android,” pp. 1–10.
[32] R. Electronics, “Bluetooth Module HC-05.” [Online]. Available:
https://ram-e-shop.com/product/kit-bluetooth-hc05/.
[33] A. Cotta, “HC-05 BLUETOOTH MODULE INTERFACED WITH
ARDUINO,” vol. 5, no. 4, pp. 869–872, 2016.
[34] P. RAHMIATI, G. FIRDAUS, dan N. FATHORRAHMAN, “Implementasi
52
Sistem Bluetooth menggunakan Android dan Arduino untuk Kendali
Peralatan Elektronik,” ELKOMIKA J. Tek. Energi Elektr. Tek. Telekomun.
Tek. Elektron., vol. 2, no. 1, p. 1, 2015.
[35] O. K. Sulaiman dan A. Widarma, “Sistem Internet Of Things ( IoT )
Berbasis Cloud Computing dalam Campus Area Network,” ReseachGate,
no. April, pp. 9–12, 2017.
[36] D. Setiadi dan M. N. A. Muhaemin, “PENERAPAN INTERNET OF
THINGS (IoT) PADA SISTEM MONITORING IRIGASI (SMART
IRIGASI),” J. Infotronik, vol. 3, no. 2, pp. 95–102, 2018.
[37] Y. Efendi, “Internet Of Things (Iot) Sistem Pengendalian Lampu
Menggunakan Raspberry Pi Berbasis Mobile,” J. Ilm. Ilmu Komput., vol. 4,
no. 2, pp. 21–27, 2018.
[38] E. Yusniyanti dan K. Kurniati, “Analisa Puncak Banjir Dengan Metode
MAF (Studi Kasus Sungai Krueng Keureuto),” EINSTEIN e-JOURNAL,
vol. 5, no. 1, 2017.
53
LAMPIRAN
Data Hasil Pengujian Gelang Pengukur Detak Jantung dan Suhu Tubuh
Manusia
Jenis
Kelamin/Umur
Detak Jantung (BPM) Suhu Tubuh (°C)
MAX30100 Pulse
Oximetry MAX30102
Termometer
Digital MAX30102
Laki-laki / 46
Tahun
72 72 75 36 36
75 75 76 36,5 37
79 77 78 36,5 36
78 79 74 36 36
77 78 74 36 37
77 76 75 36 36
77 79 78 37 36
76 80 76 36 37
Perempuan /
45 Tahun
65 70 73 36,5 37
65 68 65 36 37
65 71 72 37 37
78 74 69 37 37
81 75 77 36 37
76 74 65 36,5 36
69 71 76 37 37
69 69 76 37 37
Laki-laki / 21
Tahun
85 76 76 37 36
87 87 90 37 36
79 82 82 36 36
82 85 85 37 37
86 83 86 36,5 37
85 79 80 36,5 37
86 80 84 37 37
90 86 88 36 36
Perempuan /
22 Tahun
85 85 84 37 36
78 79 80 37 36
84 79 79 36 36
85 84 86 37 36
86 85 90 36 36
92 90 76 36 37
88 91 99 36 36
86 89 73 36 36
Perempuan / 65 73 75 36,5 36
54
16 Tahun 62 71 72 36,5 36
66 69 65 36 36
71 69 69 37 37
72 70 67 36 36
76 70 75 36 36
72 74 62 36 36
73 71 76 36 36
Gambar Grafik Hasil Nilai Detak Jantung
0
20
40
60
80
100
1 2 3 4 5 6 7 8
det
ak ja
ntu
ng
(bp
m)
Data ke-
Nilai Detak JantungPerempuan (45 Tahun)
MAX30100 Pulse Oximetry MAX30102
0
20
40
60
80
100
1 2 3 4 5 6 7 8
det
ak ja
ntu
ng
(bp
m)
Data ke-
Nilai Detak JantungLaki-laki (46 Tahun)
MAX30100 Pulse Oximetry MAX30102
55
0
20
40
60
80
1 2 3 4 5 6 7 8
det
ak ja
ntu
ng
(bp
m)
Data ke-
Nilai Detak JantungPerempuan (16 Tahun)
MAX30100 Pulse Oximetry MAX30102
0
20
40
60
80
100
120
1 2 3 4 5 6 7 8
det
ak ja
ntu
ng
(bp
m)
Data ke-
Nilai Detak JantungPerempuan (22 Tahun)
MAX30100 Pulse Oximetry MAX30102
65
70
75
80
85
90
95
1 2 3 4 5 6 7 8det
ak ja
ntu
ng
(bp
m)
Data ke-
Nilai Detak JantungLaki-laki (21Tahun)
MAX30100 Pulse Oximetry MAX30102
56
Database Relawan
Nama Usia Asal
Tempat,
Tanggal
Lahir
Tekanan
Darah
Golongan
Darah
Samsudin 46 Tahun Depok
Tegal, 7
Agustus
1973
130/95 A
Erni Yuliawati 45 Tahun Depok Bogor, 2
Juni 1974 125/75 O
Diah Eka
Savitri 22 Tahun Depok
Bogor, 9
Desember
1997
120/80 O
Jasmine
Kusuma 16 Tahun Depok
Depok, 23
Oktober
2003
110/85 A
Candra Rizki 21 Tahun Tangerang Tangerang,
12 Juli 1998 125/85
Dokumentasi Hasil Pengukuran
(Sensor MAX30100)
Laki-laki 46 tahun
Laki-laki 21 Tahun
57
Perempuan 16 Tahun
Perempuan 45 Tahun
Perempuan 22 Tahun
(Pulse Oximetry)
Perempuan 22 Tahun
Perempuan 45 Tahun
58
Laki-laki 46 tahun
Perempuan 16 Tahun
Laki-laki 21 Tahun
(Sensor MAX30102)
Laki-laki 46 tahun
59
Perempuan 45 Tahun
Laki-laki 21 Tahun
Perempuan 22 Tahun
60
Perempuan 16 Tahun
Source Code
61
62
63
64
Datasheet Sensor MAX30102
65
66
67
68
69
70
71
72