Upload
phunglien
View
229
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
i
REKACIPTA ALAT JUMP ROPE YANG DIINTEGRASI DENGAN SIGNAL ECG UNTUK MENGESAN KADAR NADI MAKSIMA LATIHAN
MANONMANI A/P JAYARAMAN
TESIS INI DISAMPAIKAN SEBAGAI MEMENUHI SYARAT PENGANUGERAHAN IJAZAH SARJANA MUDA SAINS SERTA
PENDIDIKAN (SAINS SUKAN)
FAKULTI PENDIDIKAN UNIVERSITI TEKNOLOGI MALAYSIA
2006
iii
DEDIKASI
Buat Ibu, ayah dan kakak yang disayangi Khas buat,
En A. Jayaraman Pn C. Leela
Cik J. Kogilla Vani Dr. A Ramachandran
Pn. DevaKi dan keluarga En. A. Vasudevan
Pn.Uma Nisha Subah Sarala
iv
PENGHARGAAN
Selamat sejahtera dan salam perpaduan. Saya ingin melahirkan perasaan
bersyukur ke hadrat Tuhan dengan limpah kurnia-Nya saya dapat menyempurnakan
Projek Sarjana Muda (PSM) dalam tempoh masa yang telah ditetapkan meskipun saya
tidak dapat lari daripada pelbagai kesulitan dalam menjayakan projek ini.
Ucapan terima kasih yang tidak terhingga buat keluarga tersayang terutama Ibu
dan Ayah yang telah memberi restu dan sokongan yang tidak ternilai. Setinggi-tinggi
ucapan terima kasih dan penghargaan khas saya kepada penyelia projek; Prof. Madya Dr.
Abdul Hafidz Haji Omar yang banyak membantu dan memberi tunjuk ajar yang berguna
dalam menyempurnakan projek ini.
Buat En.Najeb, yang membantu dalam penciptaan alat, kerjasama yang diberikan
sungguh bermakna. Ribuan terima kasih kepada pensyarah Sains Sukan, En. Zainal bin
Abidin, Cik Asha, Pn Halijah dan Cik Hafizah di atas segala nasihat dan bimbingan yang
diberikan sepanjang saya melaksanakan projek ini. Hanya Tuhan sahaja yang dapat
membalas jasa dan budi baik mereka.
Khas buat teman-teman seperjuangan yang dikasihi, Nisha, Subah, Sarah, Sarala,
Nara, Arvin, Ainesh, Tamil dan rakan sekelas yang lain, pertolongan dan kerjasama yang
diberikan tidak akan ku lupakan. Terimah kasih.
Sekian, Terima kasih.
v
ABSTRAK
Penyelidikan adalah berupa eksperimental ke atas alat yang dicipta oleh
penyelidik. Objektif kajian adalah untuk melihat keberkesanan prototaip Jump Rope yang
diintegrasi dengan signal elecocardiogram (ECG) dalam mengesan kadar nadi maksima
latihan untuk mengelakkan situasi overtraining. Seramai 2 orang pelajar perempuan dan
2 orang pelajar lelaki tahun 5 Sains Sukan yang berumur 23 tahun telah dipilih sebagai
sampel kajian. Fasa pertama, prototaip Jump Rope disambung pada Patient Simulator
untuk mengkaji kebolehpercayaan. Ralat bacaan direkodkan. Fasa kedua, prototaip
dipasang ke atas badan sampel dan larian dilakukan di atas treadmill sebanyak 2 ulangan.
Keseluruhan bacaan kadar nadi dalam bps (beats per second) bagi sampel direkod dan
min ditentukan.. Hasil daripada penganalisaan data, prototaip dapat berfungsi dengan
baik semasa subjek dalam keadaan statik tetapi bacaan kurang tepat diperolehi apabila
subjek memulakan pergerakan. Kesimpulannya, kadar denyutan nadi yang jitu diperolehi
apabila sampel dalam keadaan statik dan kurang tepat apabila pergerakkan dimulakan.
Prototaip perlu diubahsuai dari segi threshold dan litar penerimaan signal ECG perlu
dimantapkan. Circuit biasa boleh digantikan dengan Factory Fabricated Printed Circuit
dan elektrod harus dipegang untuk memperoleh signal nadi yang baik.
vi
ABSTRACT
Experimental method was used to test the device invented by the researcher. The
objective of this research was to identify effectiveness of this device towards determining
the maximum training heart rate and to avoid overtraining. Two male and two female
student of fifth year Sports Science aged 23 years old were elected as subjects. The first
test was done by fixing the prototype to a ‘Patient Simulator’ to determine the accuracy
of the device. Error was identified and recorded. The second test was done by running on
the treadmill with the prototype fixed on the subjects’ body. Overall reading was
recorded for all four subjects and mean was calculated in beats per minute. Conclusion
was made from the data, the function of the prototype was unsuccessful in determining
one’s maximum heart rate when subject was in motion. The device was only to read the
heart rate correctly when the subject is in a rest state. The threshold circuit can be
replaced by a better circuit and the ECG signal conditioning circuit should be improvised
for better signal acquisition. Factory Fabricated Printed Circuit can be used to replace the
normal circuit while the electrodes should be held for better signal.
vii
KANDUNGAN
BAB PERKARA MUKASURAT
HALAMAN JUDUL
HALAMAN PENGAKUAN
HALAMAN DEDIKASI
HALAMAN PENGHARGAAN
ABSTRAK
ABSTRACT
KANDUNGAN
SENARAI JADUAL
SENARAI RAJAH
SENARAI LAMPIRAN
i
ii
iii
iv
v
vi
vii
x
xi
xii
PENDAHULUAN
1.1 Pengenalan 1
1.2 Latar Belakang Masalah 5
1.3 Pernyataan Masalah 5
1.4 Objektif Kajian 6
1.5 Persoalan Kajian 7
1.6 Kepentingan Kajian 7
1.7 Limitasi Kajian 8
viii
1.8 Delimitasi Kajian 8
1.9 Definisi Operasional 9
BAB II
SOROTAN KAJIAN
2.0 Pengenalan 11
2.1 Teori Rekacipta 12
2.2 Kaedah Rekacipta 13
2.3 Rekabentuk Yang Baik 14
2.4 Kajian Berkaitan 17
2.5 Overtraining 22
BAB III
METODOLOGI KAJIAN
3.1 Pengenalan 24
3.2 Kaedah Penyelidikan 24
3.3 Tempat Kajian 25
3.4 Populasi dan Sampel 25
3.5 Instrumen Kajian 25
3.6 Prosedur Kajian 26
3.7 Rekabentuk Kajian 27
3.8 Pengumpulan Data 40
3.9 Penganalisaan Data 40
ix
BAB IV PENGANALISAAN DATA
4.1 Pengenalan 41
4.2 Analisis 41
4.3 Penutup 46
BAB V
PERBINCANGAN, KESIMPULAN
DAN CADANGAN
5.1 Pengenalan 47
5.1 Perbincangan 48
5.3 Masalah-masalah yang dihadapi 49
5.4 Cadangan 52
5.5 Penutup 56
BIBLIOGRAFI 57
LAMPIRAN
60
x
SENARAI JADUAL
No.Jadual Tajuk Muka Surat
1 Langkah-langkah pemasangan prototaip pada
Patient Simulator
28
2 Langkah-langkah melakukan ujian ke atas subjek 29
3 Penjelasan Gambarajah 1 31`
4 Penjelasan Gambarajah 3 34
5 Dapatan Eksperimen Subjek 1 42
6 Dapatan Eksperimen Subjek 2
43
7 Dapatan Eksperimen Subjek 3
43
8 Dapatan Eksperimen Subjek 4 44
9 Purata Keseluruhan Eksperimen 45
xi
SENARAI RAJAH
No.Jadual Tajuk Muka Surat
1 Proses yang terlibat dalam bahagian display (Heart
rate Monitor using Microcontoller)
30
2 Diagram Utama Sistem bagi Prototaip 32
3 Diagram blok bagi ‘ECG Signal Conditioning’ 33
4 Paparan Sistem Mikro Komputer 35
5 Carta Alir Pengiraan Kadar Nadi melalui Mikro
Komputer
37
6 Paparan Komponen 38
xii
SENARAI LAMPIRAN
No.Jadual Perkara Muka Surat
A Rekod Kesihatan dan |Kecergasan Diri 60
B Surat Perjanjian 61
C Perlantikan Sebagai projek Sarjana Muda (PSM)
62
D Rekod Skor 63
E Prototaip Jump Rope 64
F Signal ECG 65
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Pengenalan
Memang tidak dapat dinafikan bahawa kecergasan telah lama dikaji dan
dipraktikkan, contohnya seperti zaman Rom dan Sparta yang telah mewajibkan semua
rakyatnya menjalani latihan fizikal dan masih dipraktikkan oleh Korea Selatan dan
Republik China pada zaman ini. Sejarah pembangunan sukan boleh mengajar kita
mengenai perubahan sosial yang berlaku dan sifat sukan tersebut. Untuk itu, kita akan
kembali ke masa lampau sehingga zaman pra sejarah untuk mengkaji sukan dan manusia.
Dewasa ini prestasi atlit meningkat dengan mendadaknya dan kebanyakan
jurulatih menyatakan kecergasan fizikal adalah elemen penting untuk menghasilkan
pencapaian yang baik. Namun begitu terdapat beberapa faktor lain yang turut
mempengaruhi prestasi seperti pembawaan genetik, komposisi dan morfologi badan, dan
fisiologi. Atlit yang hanya mempunyai kecergasan fizikal terbaik mungkin tidak dapat
menunjukkan prestasi yang baik jika lemah dari segi kemahiran, taktik, pemakanan dan
mental. Peningkatan jumlah masa latihan adalah akibat pencarian yang tidak ada
2
kesudahan untuk menghasilkan prestasi terbaik. Keadaan ini disebabkan oleh atlit yang
beranggapan bahawa, lebih banyak masa yang dikorbankan untuk berlatih maka prestasi
akan meningkat. Pada hakikatnya lebih lama masa diambil untuk berlatih tidak selalunya
menghasilkan keputusan yang baik kerana atlit perlu mengikuti prinsip-prinsip latihan
dengan cara yang saintifik untuk menghasilkan keputusan yang baik pada masa yang
tepat. Ini adalah kerana keadaan adaptasi setiap individu terhadap latihan adalah berbeza
(Wilmore dan Costill 1994). Setiap individu mempunyai tindak balas yang berbeza
terhadap tekanan latihan yang sama. Seseorang mungkin merasakan latihan tersebut
terlalu membebankan tetapi bagi atlit lain pula latihan tersebut mungkin di bawah
kapasiti mereka. Oleh sebab itu adalah penting untuk jurulatih mengenalpasti perbezaan
individu dalam merekabentuk program latihan.
Kecergasan adalah sesuatu yang amat berharga bagi seseorang. Tanpa kecergasan
seseorang tidak mampu untuk melakukan kerja harian dengan sempurna. Menurut Clarke
(1979), (petikan Safrit, 1981), kecergasan ialah keupayaan melakukan tugasan harian
dengan efisien tanpa berasa kepenatan yang berlebihan dan mempunyai tenaga yang
mencukupi untuk melakukan aktiviti serta boeh menghadapi cabaran yang mungkin
timbul.
Di zaman yang semakin canggih dan mencabar ini, pelbagai kajian berkaitan
dengan kecergasan telah dilakukan dan diberi perhatian sepenuhnya misalnya dalam
pemakanan, kecederaan, biomekanik, fisiologi dan kaedah latihan bagi memastikan
kecergasan berada di tahap yang terbaik. Sememangnya terdapat peningkatan yang begitu
mendadak dalam bidang teknologi sukan khususnya terhadap gerak laku manusia sejak
tahun 1960 lagi. Kemudahan-kemudahan dan alat-alat sukan telah direkacipta bagi tujuan
meningkatkan kualiti pencapaian prestasi sukan di samping mengurangkan kemungkinan
berlakunya kecederaan ketika bersukan. Untuk mencapai tahap pembangunan yang
seimbang, kita perlu melatih atlit dari akar umbi iaitu dengan memberi pendedahan awal
tentang alatan sukan yang boleh meningkatkan tahap kecergasan mereka dalam sukan
3
yang diceburi oleh atlit berkenaan. Oleh yang demikian, kegiatan sukan harian hendaklah
dijalankan berdasarkan prinsip dan latihan sukan secara saintifik dan sistematik melalui
perancangan yang rapi oleh jurulatih ataupun guru tersebut.
Peralatan-peralatan sukan yang berada di pasaran sememangnya bertujuan untuk
memudahkan pengguna menjalankan aktiviti-aktiviti yang sesuai dengan tahap
kecergasan masing-masing menggantikan cara perlakuan tradisi. Sebagai contoh, larian
jog boleh dilakukan di atas treadmill manakala ‘basikal ergometer’ mampu menggantikan
aktiviti berbasikal secara tradisi. Penggunaan serta pengaplikasian teknologi ini mampu
mempertingkat dan menaiktaraf industri kecergasan dengan menyediakan penggerak dan
instruktur yang terlatih, berkaliber dan mempunyai tahap profesionalisma yang tinggi.
Sehubungan dengan itu, penemuan serta penggunaan peralatan-peralatan kecergasan
yang efisien serta sistematik mampu meminimakan kecederaan serta membolehkan
kecergasan yang optimum dicapai. Alat-alat latihan isokinetik, isometrik dan isotonik
telah banyak membantu atlit meningkatkan daya fizikal mereka mengikut keperluan dan
bidang sukan masing-masing (Sheikh Kamaruddin Sheikh Ahmad, 2000)
Jump Rope atau tali lompatan merupakan sebuah alat kecergasan yang
sememangnya bersifat fungsional. Adalah dipercayai bahawa senaman menggunakan alat
ini sememangnya amat mudah serta merupakan salah satu cara senaman yang paling
efektif. Dalam tempoh masa 15 hingga 20 minit, alat ini dijangka dapat memberikan
kesan latihan yang secukupnya bagi keseluruhan tubuh badan. Penggunaan alat ini
dikatakan ideal bagi ketahanan kardiovaskular serta mampu dan berfungsi sebagai
bantuan kecergasan dalam kebanyakan acara sukan seperti tennis, bola sepak, bola
keranjang serta aktiviti berbasikal. Senaman menggunakan alat ini adalah sesuai untuk
koordinasi mata – tangan, pergerakan berunsur silang, dan amat efektif dalam aspek
kepantasan tangan dan kaki serta ketangkasan.
4
Atas dasar itulah, penyelidik cuba mencari pendekatan baru dengan meneroka
bidang rekabentuk alatan sukan. Alat Jump Rope ini berasaskan sistem yang bersifat
mudah alih dan selalunya disarankan untuk setiap individu yang mengutamakan
kecergasan serta sebagai alat bantuan kepada atlit. Alat ini tergolong dalam kumpulan-
kumpulan yang tertentu dan berbeza dari segi berat, panjang serta penggunaan bahan
yang berlainan mengikut keperluan individu tersebut. Antara Jump Rope yang berada di
pasaran ialah Cross Trainer Jump Rope, Weighted Rope, Speed Rope dan banyak lagi.
Jump Rope ini diubahsuai dan dibaiki bagi kepuasan latihan yang maksima.
Seperti yang sedia maklum, terdapat limpahan alat senaman di pasaran masa kini
dengan pelbagai jenama dan keluaran. Alatan-alatan ini tentunya mahal dan memerlukan
kos yang tinggi sekiranya berhasrat untuk memperolehinya. Tetapi adakah kesemua alat
ini berkesan dan dapat meningkatkan prestasi atlit? Artikel dalam Harian Metro bertarikh
1hb. Julai 2002, bertajuk ‘Peralatan Senaman Belum Tentu Berkesan’, menjelaskan
bahawa kebanyakkan alatan di pasaran kurang memberi kesan yang memuaskan kerana
beberapa faktor; antaranya adalah kesesuaian mengikut umur pengguna. Mengikut
Setiausaha Agung Persatuan Pengguna Islam Malaysia, Datuk Dr Maamor Osman, orang
ramai perlu mengetahui bahawa barangan sedemikian diimport dari luar negara dan
penggunaannya di kalangan penduduk tempatan tidak sesuai.
Kesimpulan yang boleh dibuat berdasarkan artikel tersebut ialah tidak semua
alatan sukan memberi kesan yang positif kepada pengguna, terpulang kepada pengguna
untuk mengenalpasti keadaan diri mereka, kadar tekanan darah serta keupayaan
melakukan latihan dan senaman mengikut keupayaan sendiri.
5
1.2 Latar Belakang Masalah
Sejak 400 abad dahulu, peranan sukan dalam sejarah Greek adalah sangat terkenal
untuk mencari seorang pahlawan yang sebenar, dalam ertikata lain adalah orang tekuat di
kalangan rakyatnya. Hadiah atau ganjaran yang diberikan merupakan insentif kepada
mereka untuk turut serta dalam acara yang dipertandingkan. Dengan adanya insentif
seperti ini, semangat untuk kesihatan yang lahir dalam diri sendiri tidak lagi wujud tetapi
sebaliknya berlaku dimana kemunculan atlit professional yang lebih mementingkan
ganjaran daripada kesihatan mereka. Golongan seperti ini lebih menyertai pertandingan
sebegini hanyalah disebabkan oleh ganjaran yang diberikan sepert wang, makanan,
rumah, tanah, pengecualian daripada membayar cukai dan sebagainya (Sports and
Recreation, 2000).
Situasi tersebut masih dipraktikkan pada zaman ini dimana cara serta kaedah
melakukan latihan tidak diberi keutamaan. Perlu diingat bahawa kualiti latihan
bergantung kepada bagaimana ia dilakukan dan bukannya berapa lama ianya bertahan.
Oleh kerana Jump Rope boleh didapati dengan senang dimana-mana sahaja serta
penggunaannya yang begitu mudah, ianya selalu disalahgunakan. Senaman yang
dilakukan mungkin melebihi tahap intensiti yang sepatutnya dan boleh menyebabkan
kecederaan. Over-training adalah bahaya dan komplikasinya adalah serius.
1.3 Pernyataan Masalah
Perkembangan teknologi yang pesat bukan sahaja memajukan bidang ekonomi
malah juga memberikan satu impak yang besar dalam bidang sukan. Pengambilan kadar
6
nadi sebelum, semasa dan selepas sesuatu aktiviti dilakukan supaya latihan dapat diikuti
dengan berkesan sambil meminimakan kecederaan. Cara menentukan kadar nadi
lazimnya dilakukan dengan meletakkan kedua-dua jari telunjuk dan jari ke atas
pergelangan tangan manakala seseorang itu perlu memberikan konsentrasi yang penuh
dalam mengambil bacaan. Walaupun cara ini merupakan prosedur yang diikuti secara
turun-temurun, tetapi kita tidak terikat dengan cara tradisi memandangkan hasil ledakan
teknologi telah menghasilkan sebuah alat yang mampu untuk menggantikan kaedah ini.
Rekacipta Jump Rope ini berkeupayaan untuk mengukur kadar nadi maksima
seseorang atlit bertujuan untuk mengelakkan situasi overtraining.
1.4 Persoalan Kajian
i. Adakah prototaip Jump Rope ini mampu mengesan kadar nadi maksima
atlit?
ii. Adakah prototaip Jump Rope ini efektif memandangkan atlit mempunyai
alternatif lain, iaitu memakai Polar Heart Rate Watch semasa membuat
latihan?
iii. Adakah prototaip Jump Rope ini mampu mengelakkan situasi
overtraining?