Upload
phungdung
View
218
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
PENGEMBANGAN DETEKTOR FISIOLOGI BERBASIS
INSTRUMENTASI WEARABLE UNTUK BAJU KERJA
Skripsi
MELANI SUKIRMAN
I 0312041
PROGRAM STUDI TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2016
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
i
PENGEMBANGAN DETEKTOR FISIOLOGI BERBASIS
INSTRUMENTASI WEARABLE UNTUK BAJU KERJA
Skripsi
Sebagai Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
MELANI SUKIRMAN
I 0312041
PROGRAM STUDI TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2016
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
v
ABSTRAK
Melani Sukirman, I0312041. PENGEMBANGAN DETEKTOR FISIOLOGI
BERBASIS INSTRUMENTASI WEARABLE UNTUK BAJU KERJA.
Skripsi. Surakarta: Program Studi Sarjana Teknik Industri, Fakultas
Teknik, Universitas Sebelas Maret, Oktober 2016.
UU No I Tahun 1970 menjelaskan tentang penjaminan kondisi kesehatan
pekerja. Saat ini belum ada bantu monitoring yang dapat membantu pengawas
untuk mengawasi kondisi pekerjanya. Fasilitas seragam kerja yang disediakan
perusahaan saat ini tidak dapat menginformasikan kondisi fisik pekerja yang
sebenarnya. Jika hal tersebut tidak ditindak lanjuti, maka akan mengganggu
pekerjaan dan lini produksi pun juga terhambat. Disamping itu, monitoring
kondisi pekerja hanya dapat dilakukan di laboratorium dan tidak bisa dilakukan
secara langsung di tempat kerja. Oleh karena itu, perlu adanya alat bantu
monitoring kondisi fisiologis yang dapat dipakai dengan mudah. Instrumentasi
wearable merupakan salah satu solusi untuk permasalahan tersebut. Penelitian ini
bertujuan untuk mengembangkan detektor fisiologi berbasis instrumentasi
wearable yang dapat memantau kondisi fisik pekerja secara realtime. Hasil dari
penelitian ini adalah baju kerja yang didesain sederhana dan mudah dipakai.
Rangkaian instrumen yang sudah terpasang pada seragam kerja benar dan mampu
menampilkan nilai temperatur serta denyut jantung pekerja secara langsung di
LCD (Liquid Crystal Display). Selain itu, indikator lampu LED (Light Emmiting
Diode) akan menyala ketika kondisi tubuh pekerja berada di atas batas normal.
Hasil pengukuran menggunakan thermometer digital dan simulasi menggunakan
sensor suhu, rata-rata selisih pengukurannya yaitu 0,166 oC serta hasil pengukuran
menggunakan tensimeter dan simulasi menggunakan sensor denyut jantung, rata-
rata se1isihnya adalah 1 denyut/menit. Dari hasil tersebut diketahui bahwa sensor
TMP 36 memiliki nilai pengukuran yang cukup akurat karena hanya berbeda
0.1oC-0.2
oC dari suhu yang sebenarnya.
Kata kunci: detektor fisiologi, instrumentasi wearable, sensor
xv + 58 halaman; 33 gambar; 15 tabel
Daftar Pustaka: 28 (1982-2016)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vi
ABSTRACT
Melani Sukirman, I0312041. DESIGN OF PHYSIOLOGICAL DETECTOR
BASED ON WEARABLE INSTRUMENTATION FOR WEAR PACK. Thesis.
Surakarta: Industrial Engineering Department, Faculty of Engineering,
Sebelas Maret University, Oktober 2016.
UU No I 1970 tell about the assurance for workers' health conditions.
Current years, there is no monitoring aids that can help supervisors to monitor
the workers condition. Wear pack which is provided by the company have been
quite safe and comfortable fit with the job, however, it cannot deliver the actual
physical condition of workers. If there is no act to solve those problems, it will
interfere the operation and production line also be hampered. In addition,
monitoring of labor conditions can only be done in a laboratory and it cannot be
done directly in the workshop. Therefore, it is necessary a device to supervise
physiological conditions that can be used easily. Wearable instrumentation is one
solution to face these problems. This research aims to develop a physiological
detector based on wearable instrumentation that able to indicate physical
conditions of workers in real time. This research produces the wear pack which
simply designed and easy to use. The instrument series were correctly mounted on
the wear pack and able to show the value of temperature and heart rate of
workers directly on the LCD (Liquid Crystal Display). In addition, the LED light
indicator (Light Emitting Diode) lights when the condition of the worker's body is
on the abnormal condition. The measurement results employed a digital
thermometer and simulation utilized a temperature sensor, the average difference
measurement is 0.166 ° C and the results of measurement used a
sphygmomanometer and simulations engaged a heart rate sensor, the average
difference is 1x/minute. From these results, it is known that the TMP 36 sensor
has a fairly accurate measurement values for different only 0.1oC-0.2
oC from the
actual temperature.
Key words: physiological detector, wearable instrumentation, sensors
xv + 58 pages; 33 figures; 15 tables
Reference: 28 (1982-2016)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vii
KATA PENGANTAR
Assalamualaikum Wr.Wb.
Puji dan syukur penulis tujukan ke hadirat Allah SWT, atas limpahan
rahmat dan hidayah-Nya, penulis dapat menyelesaikan laporan Skripsi dengan
judul “Perancangan Seragam Kerja Dengan Fitur Detektor Fisiologi Berbasis
Instrumentasi Wearable” ini dengan baik. Laporan ini disusun untuk memperoleh
gelar Sarjana dari Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Dengan
selesainya pengerjaan laporan Skripsi ini, penulis mengucapkan terima kasih
kepada:
1. Allah SWT yang telah melimpahkan berkah dan rahmat-Nya sehingga
penulis diberikan kelancaran dan kemudahan dalam menyelesaikan
Skripsi.
2. Bapak, Ibu, Kakak, dan Adik tercinta yang selalu memberikan doa,
perhatian, semangat, dan nasehat selama melaksanakan Skripsi.
3. Keluarga Bapak Rektor UNS Prof. Dr. Ravik Karsidi, M.S. beserta istri
Ibu Dra. Handayani yang selalu memberikan motivasi, informasi,
bimbingan, arahan, wawasan, dan saran dari waktu masih duduk di bangku
SMA hingga penulis menyelesaikan skripsi dan lulus Sarjana Teknik dari
Universitas Sebelas Maret Surakarta tercinta ini.
4. Pemerintah yang sudah membiayai kuliah dan memberikan biaya hidup
kepada penulis melalui Beasiswa Bidikmisi 2012 agar penulis tetap
semangat dan berjuang menyelesaikan skripsi ini.
5. Bapak Pringgo Widyo Laksono, S.T., M.Eng. selaku dosen pembimbing
akademik atas bimbingan, motivasi, nasehatnya dalam menyelesaikan
Laporan Skripsi menjadikan saya sebagai asisten di PKPTKI (Pusat Kajian
dan Pengembangan Teknologi dan Kolaborasi Industri) serta memberikan
proyek untuk Skripsi dan mensupport dana dari awal pengerjaan Skripsi
hingga akhir publikasi paper internasional.
6. Dr. Wahyudi Sutopo, S.T., M.Si. selaku Ketua Program Studi Sarjana
Teknik Industri Universitas Sebelas Maret Surakarta (UNS).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
viii
7. Bapak Pringgo Widyo Laksono, S.T., M.Eng. dan Ilham Priadythama,
S.T., M.T. selaku dosen pembimbing, atas segala bimbingan, arahan, dan
waktu selama menyelesaikan laporan skripsi.
8. Ibu Prof. Dr. Ir. Susy Susmartini, M.SIE dan Bapak Dr. Ir. Bambang
Suhardi, M.T. selaku dosen penguji yang telah memberikan kritik dan
saran terhadap penelitian ini.
9. Ibu Prof. Dr. Ir. Susy Susmartini, M.SIE, Bapak Dr. Lobes Herdiman,
M.T., Bapak Ilham Priadythama, S.T., M.T., dan Bapak Ir. Hari Setyono,
atas bimbingan dan arahannya selama saya menjadi asisten laboratorium
Perencanaan dan Perancanagan Produk hingga penyelesaian laporan
Skripsi ini.
10. Seluruh Bapak/Ibu Dosen Program Studi Sarjana Teknik Industri UNS
atas semua ilmu dan motivasi selama penulis mengikuti proses
perkuliahan di TI UNS.
11. Seluruh Karyawan TU TI UNS atas segala bantuan administrasi dari awal
sampai akhir perkuliahan. Terimakasih mbak Tutik, mbak Rina, dan mbak
Yayuk yang sudah baik terhadap penulis.
12. Keluarga besar ATILAS 2012 yang selalu memotivasi dan mendukung
dalam menyelesaikan laporan Skripsi, serta terimakasih atas segala waktu,
kehangatan, dan kebersamaan yang luar biasa. Sukses untuk kita semua!
13. Sahabatku Finda, Virda, Nabil, Febri, Helma, Galuh yang selalu support
dalam keadaan apapun. Terimakasih selalu jadi partner dan teman terbaik
disaat suka maupun duka dan memberikan keceriaan selama kuliah di
UNS.
14. Ariyo Nurachman Satiya Permata, S.T. atas segala waktu, dukungan,
semangat, dan motivasinya.
15. Welly Noppi Heltanto yang sudah membantu dalam pembuatan prototype
rangkaian instrumentasi Skripsi ini.
16. Mas Agung selaku kakak tingkat sekaligus motivator yang selalu
memberikan masukan, arahan dan semangat selama pengerjaan skripsi.
17. Teman-teman seperjuangan Skripsi Asisten P3 2012 Alviandi, Yudi,
Iksan, Febri, Ayik, Poppy, dan Durkes atas kebersamaan, dukungan,
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ix
wawasan, arahan positif dan kerjasamanya. Khususnya Ayik yang selalu
ada disaat suka maupun duka, selalu mendukung kegiatanku selama
dikampus, menemani, memberikan tempat tinggal di kos, dan
mengantarkan kemana saja.
18. Adik-adik asisten P3 2013 dan 2014 yang sudah membantu dalam
melakukan pengujian prototype seragam kerja Skripsi ini.
19. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah
membantu penulis dalam menyelesaikan Laporan Skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan Laporan Skripsi ini masih terdapat
kekurangan. Oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat
berguna bagi penulis untuk menyempurnakan penulisan yang akan datang.
Semoga laporan ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua.
Wassalamualaikum wr.wb
Surakarta, 20 Oktober 2016
Melani Sukirman
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
x
DAFTAR ISI
ABSTRAK ................................................................................................ v
ABSTRACT .............................................................................................. vi
KATA PENGANTAR .............................................................................. vii
DAFTAR ISI ............................................................................................. x
DAFTAR TABEL .................................................................................... xiii
DAFTAR GAMBAR ................................................................................ xiv
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah ................................................... I-1
1.2 Perumusan Masalah ......................................................... I-3
1.3 Tujuan Penelitian ............................................................. I-4
1.4 Manfaat Penelitian ........................................................... I-4
1.5 Batasan Masalah ............................................................... I-4
1.6 Asumsi ............................................................................. I-4
1.7 Sistematika Penulisan ...................................................... I-5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Beban Kerja ...................................................................... II-1
2.2 Denyut Jantung ................................................................ II-2
2.3 Temperatur Tubuh ............................................................ II-4
2.4 Instrumentasi Wearable ................................................... II-4
2.4.1 Technology Google Health Tracker di Bidang
Kesehatan ................................................................. II-5
2.4.2 Google Glass ........................................................... II-5
2.4.3 Apple Watch ............................................................. II-6
2.5 Komponen Rangkaian Instrumentasi Wearable ............... II-6
2.5.1 Arduino .................................................................... II-6
2.5.2 Arduino Lilypad....................................................... II-7
2.5.3 Breadboard .............................................................. II-9
2.5.4 FTDI Board (FT232RL USB to Serial IC) .............. II-10
2.5.5 Kabel USB ............................................................... II-10
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xi
2.5.6 Kabel UTP RJ45 ...................................................... II-10
2.5.7 LCD (Liquid Crystal Display) ................................. II-11
2.5.8 Lampu LED ............................................................. II-11
2.5.9 Sensor ...................................................................... II-11
2.5.10 Sensor Temperatur TMP 36..................................... II-14
2.5.11 Sensor Denyut Jantung (Pulse Heart Rate
Sensor XD-58C) ...................................................... II-15
2.6 Software Arduino Integrated Development Environtment
(IDE) ................................................................................ II-15
2.7 Algoritma Dasar untuk Pemrograman Arduino ............... II-16
2.8 Penggunaan Software SPSS ............................................. II-18
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Flowchart Metodologi Penelitian .................................... III-1
3.2 Uraian Penjelasan Flowchart ........................................... III-2
3.2.1 Tahap Studi Awal ................................................... III-2
3.2.2 Konsep Awal Desain Rangkaian Instrumen ........... III-2
3.2.3 Uji Rangkaian Instrumen ........................................ III-3
3.2.4 Kalibrasi .................................................................. III-3
3.2.5 Penempatan Komponen pada Baju Kerja ............... III-3
3.2.6 Pembuatan Prototype Baju Kerja ........................... III-3
3.2.7 Uji Prototype Baju Kerja ........................................ III-4
3.2.8 Analisis .................................................................... III-4
BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA
4.1 Konsep Awal Desain Rangkaian Instrumen .................... IV-1
4.2 Uji Rangkaian Instrumen .................................................. IV-5
4.3 Kalibrasi ............................................................................ IV-12
4.4 Penempatan Komponen pada Baju Kerja ......................... IV-13
4.5 Pembuatan Prototype Baju Kerja ...................................... IV-15
4.6 Uji Prototype Baju Kerja ................................................. IV-17
BAB V ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL
5.1 Analisis Pembuatan Prototype Baju Kerja ....................... V-1
5.2 Analisis Pengujian Prototype Baju Kerja ......................... V-2
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xii
5.3 Usulan Penempatan Komponen pada Baju Kerja ............ V-3
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 Kesimpulan ...................................................................... VI-1
6.2 Saran ................................................................................. VI-1
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................ VII-1
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xiii
DAFTAR TABEL
Hal
Tabel 2.1 Klasifikasi Beban Kerja Berdasarkan Christensen ................. II-2
Tabel 2.2 Beban Kerja Menurut Denyut Nadi ........................................ II-3
Tabel 2.3 Spesifikasi Arduino Lilypad .................................................... II-8
Tabel 2.4 Karakteristik Sensor ................................................................. II-12
Tabel 2.5 Perintah Dasar pada Program Arduino..................................... II-17
Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian Temperatur Tubuh Menggunakan
Termometer Digital .................................................................. IV-18
Tabel 4.2 Data Hasil Pengujian Temperatur Tubuh Menggunakan
Sensor Temperatur TMP36 ...................................................... IV-19
Tabel 4.3 Data Hasil Pengujian Denyut Jantung Menggunakan
Tensimeter ................................................................................ IV-20
Tabel 4.4 Data Hasil Pengujian Temperatur Tubuh Menggunakan
Sensor Denyut Jantung XD-58C .............................................. IV-21
Tabel 4.5 Pengolahan Data Temperatur Menggunakan Analisis
Deskriptif SPSS 20 ................................................................... IV-22
Tabel 4.6 Pengolahan Data Denyut Jantung Menggunakan Analisis
Deskriptif SPSS 20 ................................................................... IV-22
Tabel 4.7 Hasil Analisis Crosstab Temperatur ........................................ IV-23
Tabel 4.8 Hasil Analisis Crosstab Denyut Jantung .................................. IV-23
Tabel 4.9 Hasil Uji Deskriptif Temperatur dan Denyut Jantung ............. IV-24
Tabel 4.10 Hasil Uji Normalitas ................................................................ IV-25
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xiv
DAFTAR GAMBAR
Hal
Gambar 2.1 Google Health Tracker ....................................................... II-5
Gambar 2.2 Google Glass ....................................................................... II-5
Gambar 2.3 Apple Watch ........................................................................ II-6
Gambar 2.4 Arduino Lilypad Main Board ............................................. II-9
Gambar 2.5 Arduino Lilypad USB.......................................................... II-9
Gambar 2.6 Arduino Lilypad Simple Board .......................................... II-9
Gambar 2.7 Breadboard .......................................................................... II-9
Gambar 2.8 FTDI Board (FT232RL USB to Serial IC) ......................... II-10
Gambar 2.9 Kabel USB .......................................................................... II-10
Gambar 2.10 Kabel UTP RJ45 .................................................................. II-10
Gambar 2.11 LCD (Liquid Crystal Display) ............................................. II-11
Gambar 2.12 Lampu LED ......................................................................... II-11
Gambar 2.13 Sensor Temperatur TMP36 ................................................ II-14
Gambar 2.14 Sensor Denyut Jantung XD-58C ........................................ II-15
Gambar 2.15 Area Utama Software IDE ................................................... II-15
Gambar 2.16 Tampilan Awal Software IDE ............................................ II-16
Gambar 3.1 Flowchart Metodologi Penelitian ....................................... III-1
Gambar 4.1 Skematik Rangkaian ............................................................ IV-3
Gambar 4.2 Algoritma Pemrograman Pengaktifan LCD ........................ IV-6
Gambar 4.3 Interface Algoritma Pemrograman Sensor ......................... IV-7
Gambar 4.4 Algoritma Pemrograman Mengaktifkan LED .................... IV-8
Gambar 4.5 Algoritma Pemrograman Menampilkan Nilai Temperatur
dan Heart Rate pada layar LCD .......................................... IV-9
Gambar 4.6 Algoritma Pemrograman Display Monitoring Temperatur
dan Heart Rate ..................................................................... IV-10
Gambar 4.7 Circuit Logic Programmable Diagram ............................... IV-11
Gambar 4.8 Display Monitoring Temperatur dan Denyut Jantung ......... IV-12
Gambar 4.9 Tensimeter .......................................................................... IV-12
Gambar 4.10 Termometer Digital ............................................................ IV-12
Gambar 4.11 Penempatan Komponen pada Baju Kerja ........................... IV-14
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xv
Gambar 4.12 Prototype Baju Kerja ........................................................... IV-16
Gambar 4.13 Pengujian Prototype Seragam ............................................. IV-17
Gambar 4.14 Diagram Normal Q-Q Temperatur ...................................... IV-25
Gambar 4.15 Diagram Normal Q-Q Denyut Jantung ................................ IV-26
Gambar 5.1 Desain Usulan Penempatan Komponen pada Baju Kerja ... V-3