buku pa lengkap
Post on 17-Feb-2018
242 Views
Preview:
TRANSCRIPT
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 1/67
i
MONITORING DETAK JANTUNG DAN KALORI YANG
DIBAKAR SELAMA BEROLAHRAGA BERBASIS
ANDROID
MONITORING HEART RATE AND CALORIE BURNING
BASED ON ANDROID
Oleh:
WAHYU PRIBADI
NRP. 1103121048
Dosen Pembimbing :
Madyono, S.ST., M.T.
NIP. 196904251992031001
A. Hendriawan, S.T., M.T.NIP. 197501272002121003
PROGRAM STUDI D3 TEKNIK ELEKTRONIKA
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
POLITEKNIK ELNIKA NEGERI SURABAYA
2015
PROYEK AKHIR
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 2/67
ii
PROYEK AKHIR
MONITORING DETAK JANTUNG DAN KALORI YANG
DIBAKAR SELAMA BEROLAHRAGA BERBASIS
ANDROID
MONITORING HEART RATE AND CALORIE BURNING
BASED ON ANDROID
Oleh:
WAHYU PRIBADI
NRP. 1103121048
Dosen Pembimbing :
Madyono, S.ST., M.T.
NIP. 196904251992031001
A. Hendriawan, S.ST., M.T.
NIP. 197501272002121003
PROGRAM STUDI D3 TEKNIK ELEKTRONIKA
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
POLITEKNIK ELEKTRONIKA NEGERI SURABAYA
2015
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 3/67
iii
MONITORING DETAK JANTUNG DAN KALORI YANG
DIBAKAR SELAMA BEROLAHRAGA BERBASIS
ANDROID
Oleh :
WAHYU PRIBADI
NRP. 1103121048
Proyek Akhir ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk
memperoleh gelar Ahli Madya (A.Md)
di
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya
Disetujui dan disahkan pada tanggal 09 Juli 2015
oleh:
Mengetahui :
Ketua Program Studi D3 Teknik Elektronika
Ir. Mochamad Rochmad,M.T.
NIP. 19620314.199103..1.002
Dosen Penguji Proyek Akhir :
1.
……………………………
…………………………….
2.
……………………………..
……………………………...
3.
…………………………….
…………………………….
Dosen Pembimbing:
1.
Madyono, S.ST., M.T.
NIP. 196904251992031001
2.
A. Hendriawan, S.ST., M.T.
NIP. 197501272002121003
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 4/67
iv
ABSTRAK
Diet menjadi trend untuk semua orang. Namun banyak orang yang gagal
dalam usaha menurunkan berat badan maupun meninggal dikarenakan
tidak mengetahui kalori yang dibakar setiap harinya berapa dan
kemampuan tubuh untuk beraktifitas. Yang paling berbahaya adalah
orang yang memaksakan dirinya selama berolahraga untuk menurunkan
berat badan. Untuk mencegah resiko ini diperlukan monitoring jantung
dan kalori yang dibakar secara realtime, sehingga bisa diambil tindakan
ketika ada kemungkinan resiko serangan jantung selama berolahraga.Pada Proyek akhir ini dirancang system yang memonitoring detak
jantung dan pengukuran kalori yang dibakar berbasis android. Metode
ini menggunakan batasan detak jantung maksimum yang diperbolehkan,
yaitu bisa dengan mengurangi 220 dengan usia. Sensor yang digunakan
adalah sensor accelerometer dan PPG(Photoplethysmogram). Output
dari sensor dikuatkan oleh inverting amplifier agar dapat diterjemahkan
oleh ADC yang mempunyai range sebesar 0 – 5 volt. Data pengukuran
sensor temperature di konversi menggunakan ADC internalmikrokontroller ATMega 16 yang kemudian dikirim ke Android sebagai
interface. Digunakannya Android karena memiliki Tampilan yang bagus
dan menarik selain itu lebih mudah digunakan.
Kata Kunci :heart rate, diet, kalori, pembakaran kalori, serangan jantung,
Photoplethysmogram, accelerometer, Android.
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 5/67
v
ABSTRACT
lose weight become a trend for everyone. However, many people fail in
an attempt to lose weight or die because of not knowing the calories you
burn every day how and the ability of the body to indulge. The most
dangerous are those who impose themselves during the exercise to lose
weight. This is necessary to prevent the risk of heart monitoring and
calories burned in real time, so that it can take action when there is a
possible risk of a heart attack while exercising. At the end of the project
was designed systems that monitor heart rate and calories burned
measurements based on Android. This method uses the maximum heartrate limit that is allowed, that could reduce the 220 with age. The sensor
used is an accelerometer sensor and PPG (Photoplethysmogram). The
output of the sensor is amplified by inverting amplifier that can betranslated by the ADC which has a range of 0 -5 volts. The temperature
sensor measurement data conversion using the microcontroller's internal
ADC ATMega 16, which is then sent to Android as an interface. The use
of Android because it has a great view and interesting than that is easier
to use.
Keywords: heart rate, diet, calories, burning calories, heart attack,
Photoplethysmogram, accelerometer, Android.
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 6/67
vi
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, segala puji syukur atas kehadirat Allah SWT
karena berkat rahmat dan hidayah-Nya, penulis dapat menyelesaikan
proyek akhir yang berjudul :
“MONITORING DETAK JANTUNG DAN KALORI
YANG DIBAKAR SELAMA BEROLAHRAGA
BERBASIS ANDROID”
Pembuatan dan penyusunan proyek akhir ini diajukan sebagai
salah satu syarat untuk menyelesaikan studi Diploma-3 (D3) danmemperoleh gelar Ahli Madya (A.Md) di Program Studi Teknik
Telekomunikasi Politeknik Elektronika Negeri Surabaya.
Penulis berusaha secara optimal dengan segala pengetahuan dan
informasi yang didapatkan dalam menyusun laporan proyek akhir ini.
Namun, penulis menyadari berbagai keterbatasannya, karena itu penulis
memohon maaf atas keterbatasan materi laporan proyek akhir ini.
Penulis sangat mengharapkan masukan berupa saran dan kritik yang
membangun demi kesempurnaan laporan proyek akhir ini.Demikian besar harapan penulis agar laporan proyek akhir ini
dapat bermanfaat bagi pembaca.
Surabaya, 09 Juli 2015
Penulis
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 7/67
vii
UCAPAN TERIMA KASIH
Dengan penuh rasa syukur kepada Allah SWT dan tanpamenghilangkan rasa hormat yang mendalam, saya selaku penulis
mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada pihak-pihak
yang telah membantu dalam menyelesaikan proyek akhir ini, penulis
mengucapkan terima kasih kepada :
1.
Allah SWT yang senantiasa menyertai dan memberikan rahmat dan
ridho-Nya.
2. Untuk keluarga besar saya, kedua orang tua saya tercinta, kakak-
kakak serta sanak saudara saya, yang telah mendukung, baik secaramateri, motivasi maupun doa.
3. Bapak Dr. Zainal Arif, S.T., M.Eng., selaku Direktur PENS.
4. Bapak Novie ayub Widarko, S.T., M.T., PhD. selaku KepalaDepartemen Teknik Elektro PENS.
5.
Ibu ????? selaku Ketua Program Studi Diploma 3 Teknik
Elektronika PENS.
6. Bapak Madyono, S.ST., M.T. dan Bapak A. Hendriawan, S.ST.,
M.T. selaku dosen pembimbing proyek akhir saya.
7. Seluruh Bapak dan Ibu dosen yang telah membimbing danmembekali ilmu kepada penulis selama penulis menempuh
pendidikan di kampus tercinta, Politeknik Elektronika Negeri
Surabaya (PENS).
8. Seluruh asisten dosen dan karyawan yang telah memberi banyak
bantuan untuk penyelesaian proyek akhir ini.
9.
Teman-teman ELKA angkatan 2012 PENS.
10. Semua pihak yang telah membantu penulis hingga terselesainya
proyek akhir ini yang tidak dapat penulis sebutkan.
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 8/67
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ....................................................................... i
HALAMAN PENGESAHAN ......................................................... ii
ABSTRAK ....................................................................................... iii
ABSTRACT ...................................................................................... iv
KATA PENGANTAR ..................................................................... v
UCAPAN TERIMA KASIH ........................................................... vi
DAFTAR ISI .................................................................................... viii
DAFTAR GAMBAR ....................................................................... xi
DAFTAR TABEL............................................................................ xiv
BAB I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ............................................................ 11.2
Tujuan Proyek Akhir ................................................... 2
1.3
Perumusan Masalah ..................................................... 2
1.4 Batasan Masalah ......................................................... 3
1.5 Metodologi. .................................................................. 3
1.6 Sistematika Pembahasan .............................................. 3
BAB II.
TEORI PENUNJANG
2.1 Komunikasi Multihop ................................................. 5
2.2 Komunikasi .................................................................. 5
2.3 Serial Port .................................................................... 7
2.4 Port Komunikasi .......................................................... 10
2.5
Protokol ( Protocol ) ...................................................... 13
2.6 CodeVisionAVR .......................................................... 13
2.7 Bahasa C. ..................................................................... 17
2.8 X-Bee PRO OEM RF Module. .................................... 20
2.9
Mikrokontroller Atmega 16 ......................................... 22
2.10
Mikrokontroller Atmega 162 ...................................... 32
BAB III.
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN PERANGKAT
LUNAK
3.1
Konfigurasi Sistem ..................................................... 35
3.2 Blok Diagram Sistem ................................................... 37
3.3 Perancangan dan Pembuatan Protokol ......................... 39
3.4 Perancangan dan Pembuatan Perangkat Lunak ........... 40
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 9/67
ix
BAB IV. PENGUJIAN DAN ANALISA
4.1
Pengujian Modul Wireless ( Indoor ) ............................ 59
4.2 Pengujian Algoritma Handshaking .............................. 62
4.2
Pengujian Komunikasi Data Secara Singlehop ............ 63
4.3
Pengujian Algoritma Multihop ( Fix Route) ................. 67
4.5 Pengujian Algoritma Pencarian Rute Otomatis ........... 111
BAB V.
PENUTUP
5.1 Kesimpulan ................................................................. 1255.2
Saran ............................................................................ 126
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 10/67
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram model komunikasi data ................................. 6
Gambar 2.2 Prinsip dasar port serial................................................ 7
Gambar 2.3 Penerjemahan paralel menjadi serial ........................... 9
Gambar 2.4 Format karakter serial .................................................. 10
Gambar 2.5 Pembuatan Project baru ............................................... 14
Gambar 2.6 (a) Pilihan inisialisasi mikrokontroller ......................... 15
Gambar 2.6 (b) Menyimpan hasil inisialisasi pada AVR ................ 15
Gambar 2.7 Menyimpan hasil inisialisasi ke dalam folder .............. 15
Gambar 2.8 Pilihan After Make Chip sebelum di download ........... 16Gambar 2.9 Pilihan tipe program chip sebelum di download .......... 16
Gambar 2.10Bentuk fisik X-Bee PRO OEM RF Module ................. 20
Gambar 2.11 Layout X-Bee PRO top view ....................................... 21Gambar 2.12
Layout X-Bee PRO side view ...................................... 21
Gambar 2.13
Pin-pin ATmega16 kemasan 40-pin ............................ 24
Gambar 2.14 General control register ............................................... 27
Gambar 2.15 Timer counter mask register ........................................ 28
Gambar 2.16 Block diagram clock generasi logic ............................. 30
Gambar 2.17 Pin-pin ATmega162 kemasan 40-pin .......................... 33Gambar 3.1
Blok diagram sistem proyek akhir ............................... 37
Gambar 3.2 Setting panjang protokol pada USART ....................... 39
....
....
Gambar 4.1 Posisi master dan lima node pada pengujian
komunikasi data secara singlehop ................................ 64
Gambar 4.2 Posisi master dan dua node pada pengujian
algoritma multihop untuk posisi node urut (satu hop) . 68
.....
.....
Gambar 4.25
Pengujian multihop rute otomatis dengan kondisi
node2, node3 dan node4 non-aktif ............................... 120
Gambar 4.26 Grafik perbandingan jumlah paket data yang
diterima master pada masing-masing pengujian .......... 124
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 11/67
xi
DAFTAR TABEL
Tabel2.1Hubungan antara variabel vasukan,aturan dan
variabel keluaran .......................................................... 17Tabel 2.2 Konfigurasi pin port ..................................................... 24
Tabel 2.3 Pengaturan tegangan refrensi ADC .............................. 26
Tabel 2.4 Pengaturan pin masukan ADC ..................................... 27
Tabel 2.5 Skala Clock ADC ......................................................... 29
Tabel 2.6 Pemicu ADC................................................................. 30
Tabel 2.7 Persamaan setting Perhitungan Baudrate ...................... 33Tabel 2.8 Waktu Pemrograman EEPROM ................................... 37
Tabel 3.1 Rules untuk output aktuator 1 ....................................... 52
Tabel 3.2 Rules untuk output aktuator 2 ....................................... 52
Tabel 4.1 Hasil pengukuran ph ..................................................... 64
Tabel 4.2 Hasil pengukuran kadar garam ..................................... 68Tabel 4.3 Hasil proses pH ............................................................ 80
Tabel 4.4 Hasil proses kadar garam ............................................. 81
Tabel 4.5 Hasil output nilai ph terhadap reaksi aktuator .............. 82
Tabel 4.5 Hasil output nilai kadar garam pada reaksi aktuator..... 82
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 12/67
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 13/67
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Olahraga adalah kegiatan yang menunjang kesehatan jasmani tiaporang. Sebagian orang melakukan olahraga untuk menurunkan berat
badan (diet). Aktivitas olahraga yang tepat menjadi kunci diet. Sehingga
diperlukan monitoring kalori yang dibakar. Serta diperlukan adanya juga
alat monitoring jantung selama berolahraga. Karena tidak sedikit kasus
kematian selama berolahraga karena memaksakan diri selama
berolahraga demi menurunkan berat badan.
Detak jantung manusia berasal dari titik SinoAtrial. Rata-rata
adalah 70 bit per menit.detak jantung ini terbentuk dari kesatuan fungsi
jaringan nodal, fiber purkinye dari sistem spesial dan jaringan atrial.
Detak jantung akan cepat pada saat manusia melakukan gerakan aktif
atau ketika emosi dimana saat itu aktifitas titik SA tertekan. Sedang
detak jantung akan pelan terjadi selama tidur. Banyaknya detak jantung
manusia normalnya 60-100 bpm. Ketika jantung berdetak terlalu cepat
dan terus menerus bisa menyebabkan kram jantung atau serangan
jantung. [3]
Adapun pengolahan sinyal heart rate yang mendeteksi keadaan
jantung jantung menggunakan sensor elektrode. Heart rate sendirimenghitung banyaknya pulse ECG yang dihitung permenit. Untuk
menghitung kalori yang dibakar menggunakan sensor accelerometer.
Mikrokontroller digunakan untuk mengolah data inputan dari ADC pada
sensor untuk kemudian diproses dan di visualisasikan ke LCD.
1.2
Perumusan Masalah
Permasalahan yang dihadapi dalam proyek akhir ini adalah :
Bagaimana cara mengkonversi heart rate hasil pengukuran di jari tangan menjadi data digital sehingga dapat diproses.
Bagaimana cara mengolah data digital sehingga dapat dijadikan
acuan dalam pengukuran heart rate dan suhu tubuh. Bagaimana cara mengirim data pada Android.
Bagaimana menghitung besar kalori yang dibakar setelah
melakukan olahraga.
Bagaimana merancang program interface pada android
sehingga dapat menampilkan data..
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 14/67
2
1.3 Batasan Masalah
Adapun batasan masalah dalam proyek akhir ini antara lain :
Pengambilan data detak jantung diambil dari sinyal pembuluhdarah nadi pada jari.
Sensor tidak mengukur tekanan darah.
Sensor heart rate tidak mengukur kadar hemoglobin.
Olah raga yang ditentukan untuk alat ini adalah olahraga yang
memerlukan intensitas gerak dari kaki. Sehingga pengukuran besar kalori yang terbakar hanya saat melakukan olahraga
dengan kaki.
Tampilan android terbatas fungsi monitoring detak jantung dan
pembakaran kalori.
1.4
Tujuan
Tujuan dari Proyek Akhir ini adalah Merancang danMerealisasikan alat monitoring detak jantung dan pembakaran kalori
secara realtime dengan komunikasi Bluetooth ke android.
1.5 Metodologi
Dalam pembuatan tugas akhir ini terdapat beberapa tahapan untuk
mendapatkan hasil yang maksimal, antara lain:
1.5.1
Studi Literatur
Melakukan pencarian dan pembelajaran referensi-referensi dan
teori-teori yang akan digunakan yang berhubungan dengan sistem
pengukuran Heart rate dan akselerometer. literatur tersebut dapat di
peroleh dari paper,buku,makalah proyek akhir,dan lain-lain yang dapat
membantu penyelesaian proyek akhir ini.
1.5.2
Perencanaan Sistem
Setelah memahami literatur yang tersedia, maka dapat dibuat
perencanaan sistem yang akan dipakai dalam pembuatan sistem. Pada proses perancangan sistem ini, dibuat blok diagram yang akan
digunakan dalam simulasi sistem.
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 15/67
3
Gambar 1.1 Blok Diagram Sistem
1.5.3
Pembuatan SistemPada tahap ini yang dilakukan adalah membuat perancangan
hardware,minium system, sensor heart rate dan akselerometer serta
materi lainnya yang dapat membantu penyelesaian proyek akhir ini.
beberapa bagian penting meliputi rangkaian pengkondisi sinyal detak
jantung, rangkaian sensor detak jantung,rangkaian penguat sensor detak
jantung,rangkaian pengkondisi sinyal sensor Accelerometerdan
minimum sistemAtmega16. Di dalam mikrokontroller, sinyal data
masukan berupa sinyal analog akan di konversi menjadi sinyal digital
dengan ADC mikrokontroller masukan. Setelah data melalui
pemrosesan sinyal dan melalui pemrosesan data di mikrokontroller,
data-data tersebut akan ditampilkan di android.
1.5.4
Pengujian dan Pembahasan sistem
Pada tahap ini dilakukan pengujian kepada keseluruhan kinerjasistem yang telah dibuat, dan melakukan perbaikan apabila terdapat
kesalahan. Dalam pengujian ini akan didapatkan hasil data yang akan
ditampilkan pada handphone android. Serta akan dilakukan pembahasan
atau analisa dari hasil tersebut.
1.5.5
Kesimpulan
Setelah selesai melakukan tahap pengujian dan pembahasan maka
akan dilakukan pengambilan kesimpulan atas kinerja alat pengukur
denyut jantung dan perhitungan kalori
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 16/67
4
1.5.6 Pembuatan Laporan
Pembuatan laporan dilaksanakan setelah semua langkah-langkah
terselesaikan dengan baik sehingga hasil yang diperoleh dari proses pembuatan proyek akhir ini dapat dijelaskan secara terperinci.
1.6
Sistematika Penulisan
Sistematika penyusunan dan pembuatan laporan tugas akhir ini
adalah sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Menguraikan secara singkat latar belakang, tujuan proyek akhir,
perumusan masalah, batasan masalah, metodologi dan sistematika
pembahasan.
BAB II
TEORI PENUNJANG
Bab ini berisi penjelaskan mengenai teori-teori penunjang yang
akan dijadikan landasan dan rujukan perhitungan dalam pengerjaan
proyek akhir ini.
BAB III
PERANCANGAN & PEMBUATAN SISTEM
Bab ini menjelaskan dan membahas tentang perancangan sensor
Heart Rate dan sensor Accelerometer sertapembuatan program
menggunakan CV AVR.
BAB IV ANALISA HASIL PENGUJIAN
Bab ini menjelaskan tentang hasil pengujian dari alat yang telah
dibuat dan pengujian terhadap progam serta analisa mengenai hasil yangtelah di peroleh.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini merupakan bab penutup dimana pengambilan kesimpulan
dari analisa dan hasil pengujian yang telah di peroleh.
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 17/67
5
DAFTAR PUSTAKA
Pada bagian ini berisi tentang referensi-referensi yang telahdipakai oleh penulis sebagai acuan dan penunjang serta parameter yang
mendukung penyelesaian proyek akhir ini baik secara praktis maupun
teoritis.
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 18/67
6
BAB II
TEORI PENUNJANG
2.1 Jantung [1] Jantung manusia merupakan suatu alat yang berdenyut, suatu
pompa yang terdiri dari empat kamar: atrium kanan, ventrikel kanan,
atrium kiri, dan ventrikel kiri. Empat bagian jantung tersebut beraktifitas
selaras dalam dua tahap pemompaan, jantung sebelah kanan menyuplai
darah ke paru - paru untuk pengikatan oksigen melalui sirkulasi
pulmonary, sedangkan jantung sebelah kiri menyuplai darah keseluruh
tubuh melalui sirkulasi sistemik. Darah masuk ke jantung melalui atriumkanan kemudian atrium kanan berkontraksi mendorong darah melalui
katup 12 trikuspit menuju ventrikel kanan yang kemudian berkontraksimemompa darah menuju sirkulasi pulmonary, kemudian darah yang
mengandung oksigen masuk melalui atrium kiri, dan didorong menuju
ventrikel kiri melalui katup bikuspit.
Tekanan terendah (resting) pada jantung disebut diastolis dan pada saat kontraksi pemompaan yaitu pada tekanan yang paling tinggi
disebut sistolis, kedua atrium selaras memompa bersama serta kedua
ventrikel juga beraktifitas bersama.Pergerakan yang teratur dari atrium
dan ventrikel disebabkan adanya elektris yang membentuk pada
koordinasi seri dari kejadian elektris di jantung.
Koordinat kontruksi dari atrium dan ventrikel diatur dari bentuk
yang spesifik dengan aktifnya sinyal listrik di susunan otot, keaktifan
sinyal listrik di dinding atrium dan ventrikel dibentuk oleh suatu
koordinasi seri dari system sumber gerak jantung yang merupakan
bagian yang kecil dari jantung. Dinding kiri ventrikel adalah 2.5 – 3 kali
tebal dinding ventrikel sebelah kanan, sementara sekat pemisah diantarakedua ventrikel jantung hampir setebal dinding ventrikel sebelah kiri,
sebagian besar dinding ventrikel sebelah kanan dan kiri serta sekat pemisah jantung sebagai sunber bioelektrik dari sekumpulan otot yang
aktif, sehingga atrium dengan dindingnya yang bergerak bebas dan sekat
pemisah kedua ventrikel dianggap sebagai penyebar utama diluar bidang
potensial jantung.
Rangsangan terhadap kontraksi otot jantung bukan dari system
pusat syaraf langsung seperti sebagian besar otot yang lain, tetapi
merupakan inisiatif dari simpulsino-atrial (S-A) yaitu sekelompok sel
perangsang khusus yang terdapat di antara superior vena cava dan
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 19/67
7
atrium kanan, kemudian rangsangan tersebut menuju simpul atrio
ventricular (A-V) melalui tiga jalur khusus, anterior middle, posterior
internodal track dan menuju ventrikel kiri. Rangsang yang diterima olehsimpul AV kemudian diteruskan menuju bundle of hiss, right bundle
bruch, common left bundle bruch, anterior bundle bruch, posterior
bundle bruch dan purkinye network. Right bundle bruch menyebar di
sepanjang sisi kanan interventrikuler septum menuju puncak ventrikel
kanan, kemudian menuju cabang – cabang yang penting, left common bundle bruch yang memotong sisi kiri septum dan membelah menuju
bagian interior yang tipis panjang serta melalui katup aortic pada
outflow track menuju anterolateral papillary muscle atau bagian
posterior yang lebar pendek menuju posterior papillary muscle pada
inflow track.
Gambar 2.1 Jantung dan bagiannya secara keseluruhan
2.1.1 Jenis kondisi detak jantung
Detak jantung kondisi normal
Pada kondisi seseorang dikatakan normal, tanpa adanya pengaruh
aktifitas maupun gangguan atau sakit, maka didapat detak jantung
sebanyak 60-100 detak dalam tiap menitnya, sehingga terlihat bentuk
grafik sinyal ECG pada gambar.
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 20/67
8
Gambar 2.2 Contoh Detak Jantung Normal (misalnya 80 detak/menit).
Detak Jantung Terlalu Cepat
Pada suatu kondisi tertentu jantung akan memompa darah dengan
cepat, misal setelah kita melakukan olahraga atau bahkan karena adanya
gangguan atau sakit. Detak jantung dikatakan terlalu cepat bila jantung
berdetak lebih dari 100 detak dalam tiap menitnya.Istilah jantung
berdetak terlalu cepat ini disebut tachicardia.
Gambar 2.3 Tachicardia (detak jantung terlalu cepat)
Detak Jantung terlalu lambat
Bila pada suatu kondisi tertentu pula, karena gangguan atau sakit,
jantung akan berdetak lambat. Artinya jantung berdetak kurang dari 60detak dalam tiap menitnya.Istilah ini disebut dengan bradycardia.
Gambar 2.4 Bradycardia (detak jantung terlalu lambat)
2.1.2 Heart Rate [2]
Heart Rate adalah ukuran untuk menyatakan kecepatan denyut
jantung, yang dinyatakan dalam jumlah denyut per menit (beat per menit
10 - bpm). Heart rate dapat diperoleh dari EKG dengan menghitung
jumlah gelombang R selama satu menit. Tetapi cara ini sering dianggap
kurang praktis, sehingga sering digunakan cara lain yang lebih cepat
yaitu misalnya dengan menghitung jumlah gelombang R selama 3 detik
kemudian hasilnya dikalikan 20. Nilai heart rate yang diperoleh dengan
cara di atas adalah nilai
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 21/67
9
herat rate rata-rata. Disamping nilai heart rate rata-rata, terdapat
juga nilai heart rate sesaat. Heart rate sesaat diperoleh dengan
mengukur perioda jantung sesaat (perioda RR).[2]
Gambar 2.5 Interval antara gelombang R pada sinyal jantung
2.2 Code Vision AVR [3]
AVR merupakan seri mikrokontroler CMOS 8-bit buatan Atmel,
berbasis arsitektur RISC ( Reduced Instruction Set Computer ).Hampir
semua instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock. AVR mempunyai 32
register general-purpose, timer/counter fleksibel dengan mode compare,
interrupt internal dan eksternal, serial UART, programmable WatchdogTimer , dan mode power saving. Mempunyai ADC dan PWM
internal.AVR juga mempunyai In-System Programmable Flash on-chip
yang mengijinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistemmenggunakan hubungan serial SPI.Atmega16 adalah mikrokontroler
CMOS 8-bit daya-rendah berbasis arsitektur RISC yang
ditingkatkan.Kebanyakan instruksi dikerjakan pada satu siklus clock,
Atmega16 mempunyai throughput mendekati 1 MIPS per MHz
membuat disainer sistem untuk mengoptimasi komsumsi daya versus
kecepatan proses.
Beberapa keistimewaan dari AVR ATmega16 antara lain:
1. Advanced RISC Architecture
- 130 Powerful Instructions – Most Single Clock Cycle
Execution32 x 8 General Purpose Fully Static Operation
Up to 16 MIPS Throughput at 16 MHz
On-chip 2-cycle Multiplier
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 22/67
10
2. Nonvolatile Program and Data Memories
8K Bytes of In-System Self-Programmable Flash
Optional Boot Code Section with Independent Lock Bits512 Bytes EEPROM
512 Bytes Internal SRAM
Programming Lock for Software Security
3. Peripheral Features
Two 8-bit Timer/Counters with Separate Prescalers and CompareMode
Two 8-bit Timer/Counters with Separate Prescalers and Compare
Modes
One 16-bit Timer/Counter with Separate Prescaler, Compare
Mode, and Capture Mode
Real Time Counter with Separate OscillatorFour PWM Channels
8-channel, 10-bit ADC
Byte-oriented Two-wire Serial Interface
Programmable Serial USART
4. Special Microcontroller Features
Power-on Reset and Programmable Brown-out Detection
Internal Calibrated RC Oscillator
External and Internal Interrupt Sources
Six Sleep Modes: Idle, ADC Noise Reduction, Power-save,
Power-down, Standby and Extended Standby
I/O and Package 32 Programmable I/O Lines ; 40-pin PDIP, 44-
lead TQFP, 44-lead PLCC, and 44-pad MLF ; 6.Operating
Voltages
5.5V for Atmega16L
4.5 - 5.5V for Atmega16
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 23/67
11
Gambar 2.6 Pin-pin ATmega 16
Pin-pin pada ATmega16 dengan kemasan 40-pin DIP (dual in-
line package) ditunjukkan oleh gambar 2. Guna memaksimalkan
performa dan paralelisme, AVR menggunakan arsitektur Harvard
(dengan memori dan bus terpisah untuk program dan data).
Dalam perancangan ini mikrokontroller digunakan untuk
mengubah sinyal dari data yang di peroleh di pengolahan sinyal ke
bentuk digital dengan memanfaatkan ADC Internal dan sekaligusmenyimpan program untuk interfacing LCD ,warning system dan
interupsi lainnya.
Adapun software yang digunakan untuk editor programnya
menggunakan CodeVisionAVR dengan bahasa pemrograman C.
2.3 Sensor Heart rate
Heart rate adalah jumlah detak jantung per satuan waktu dan
biasanya dalam satuan beats per minute (bpm). Pada orang
dewasa,heartrate normal sekitar 60 sampai 100 kali per menit selama
kondisi istirahat.Heart rate pada saat istirahat secara langsung tergantung pada kesehatan seseorang, jadi penting untuk diketahui. Heart rate dapat
diukur disetiap titik dimana saja denyut nadi dapat dirasakan dengan
ujung jari. Yang paling umum yaitu pada lengan atau leher.
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 24/67
12
Heart rate dapat dihitung dengan cara mengambil sampel selama
selang waktu tertentu (misal 5 detik),dan selanjutnya dikonveri dalam
bentuk bpm. Digunakan sensor optic untuk mengukur pergantian volumedarah bersamaan dengan tiap detak jantung.
Sensor terdiri dari sebuah Infra Red dan sebuah phototransistor,
Infra Red mengirimkan cahaya infra merah kedalam kulit tangan (yang
diletakkan bersebelahan dengan sensor), dan phototransistor mengukur
porsi cahaya yang dipantulkan balik. Intensitas cahaya yang dipantulkantergantung pada volume darah yang melewati sensor. Jadi, tiap detak
jantung secara tidak langsung merubah jumlah cahaya infra merah yang
dipantulkan dan dapat terdeteksi oleh phototransistor. Dengan
pengkondisi sinyal, sedikit perubahanpada amplitude dari cahaya
pantulan dapat dirubah menjadi bentuk pulsa, yang selanjutnya dihitung
oleh mikrokontroler untuk menentukan heart rate. [6]
2.4 kalori
Kalori merupakan istilah umum dari satuan energy system
metric.Tubuh kita memerlukan kalori dari makanan yang kita konsumsi
sebagai sumber energy untuk melakukan aktivitas sehari-hari. Tanpa
kalori yang cukup, kita pasti akan merasa lemas. Tubuh kita
memerlukan kalori untuk beberapa aktivitas, yang sebagian besar adalahuntuk membuat kita bertahan hidup.Kalori-kalori tersebut digunakan
agar kita tetap bernafas, membuat sel darah merah baru, menjaga suhu
tubuh, bahkan menumbuhkan rambut dan kuku.
Jumlah kalori yang dipergunakan disini disebut Basal MetabolicRate (BMR) atau nilai dasar metabolic, yang merupakan 2/3 dari
penggunaan kalori kita sehari-hari. Ketika kalori yang masuk lebih
banyak dari kalori yang keluar, kelebihannya akan disimpan sebagai
lemak. Kelebihan kalori dari sumber apapun akan disimpan sebagai
lemak. Kalori yang telah disimpan dalam bentuk lemak tersebut tidakakan dikeluarkan sampai tubuh memerlukan tambahan energi. Inilahsebabnya kelebihan kalori sangat berbahaya untuk jangka panjang.Oleh
sebab itu, kuncinya adalah pada usaha untuk mengimbangi kalori yang
masuk dan kalori yang keluar.Banyak dari kita terfokus pada membatasi
kalori yang masuk, tanpa memperhatikan outputnya.Efek sampingnya,
banyak orang terkena gangguan pola makan, seperti bulimia atauanoreksia, sebagai akibat dari kebiasaan melakukan pembatasan diet
yang berlebihan.
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 25/67
13
Para ahli kesehatan menyarankan orang-orang yang kelebihan
berat badan, namun tidak memiliki factor resiko kesehatan yang
berbahaya seperti kolesterol tinggi atau tekanan darah tinggi untukmemulai melakukan aktifitas fisik, seperti olahraga lebih banyak untuk
mencegah bertambahnya berat badan.Orang-orang yang kelebihan berat
badan dan disertai factor resiko, seperti kolesterol dan tekanan darah
tinggi, perlu secara aktif menurunkan berat badan dan mengontrol diet
dan olahraga.
2.5 Pembakaran Kalori
Calories burning merupakan suatu proses pembakaran lemak.
Dimana lemak merupakan salah satu faktor yang berpengaruh terhadapkesegaran jasmani.Lemak tubuh yang berlebihan dapat menurunkankesegaran jasmani dan berisiko terserang berbagai penyakit. Lemak
pada tubuh tidak akan bisa diubah mejadi keringat atau air. Jadi, tidak
benar pemberitaan tentang lemak akan berkurang hanya karena kita
berkeringat. Lemak yang berada diseluruh tubuh kita hanya bisa dibuang
jika tubuh kita membutuhkan tenaga setelah tenaga yang berasal dari
makanan yang kita makan sudah habis. Lemak ditubuh akan diangkut,
masuk kedalam sel-sel otot dan dijadikan tenaga ketika tenaga dari
karbohidrat atau gula sudah habis.Menurut Dr. Gily [8], kalori yang terbakar selama berolahraga
dapat dihitung menggunakan rumus (2.1)
Calories burned by exercise
= ((METs * 3.5 * weight in kg) / 200) *duration in minutes
….(2.1)
Dimana METs merupakan singkatan dari “Metabolic
Equivalent”.
Sebuah MET didefinisikan sebagai penggunaan energi (VO2)
diukur dengan satuan mL/kg/menit pada keadaan normal. Sehingga,sebuah MET adalah VO2 istirahat. Untuk rata-rata orang dewasa 1 METkirakira sama dengan 3,5 mL. O2 dikonsumsi per kilogram berat badan
per menit (1 MET = 3,5 mL/kg/min) ini juga berarti kira-kira 1 kcal per
kg berat badan per jam. Kondisi yang konstan ini dapat juga
dipergunakan untuk mengadakan istimasi terhadap VO2 seseorang
dalam keadaan istirahat. Contohnya seseorang berat badan 80 kg, akanmemiliki VO2dalam keadaan istirahat kira-kira 280 mL/menit
(3,5mL/kg/min X 80kg) atau0,280L/min. METs artinya kelipatan satu
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 26/67
14
metabolisme dalam keadaan istirahat. Satu latihan membutuhkan 10
METs, secara sederhana berarti penggunaan oksigen selama aktivitas 10
kali dibandingkan VO2 dalam keadaan istirahat, atau 3,5 mL/kg/min X10 dimana sama dengan 35 mL/kg/min. Besar METs berdasarkan jenis
aktifitasnya dapat dilihat pada tabel 2.1.
Tabel 2.1.Besar METs berdasarkan intensitas aktifitas [10]
No Intensitas MET’s
1 Ringan 1,2 - 2,7
2 Sedang 2,8 - 4,3
3 Kuat 4,4 - 5,9
Adapun jenis-jenis olahraga berdasarkan intensitasnya. Jenis
olahraga berdasarkan intensitasnya dapat dilihat pada tabel 2.2
Tabel 2.2.Jenis olahraga berdasarkan intensitas [10]
No Intensitas aktivitas
1 Ringan
Jalan pelan
Jalan cepat
2 Sedang
Jogging
Lari
Volley
3 Kuat Sepak bolaBasket
2.6 Sensor Accelerometer
Accelerometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur
percepatan, mendeteksi dan mengukur getaran (vibrasi), dan mengukur
percepatan akibat gravitasi (inklinasi). Sensoraccelerometer mengukur
percepatan akibat gerakanbenda yang melekat padanya. Accelerometer
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 27/67
15
dapat digunakan untuk mengukur getaran pada mobil, mesin, bangunan,
dan instalasi pengamanan. Sensor accelerometer juga dapat
diaplikasikan pada pengukuran aktivitas gempa bumi dan peralatanperalatan elektronik, seperti permainan 3 dimensi, mouse
komputer, dan telepon. Untuk aplikasi yang lebih lanjut, sensor
inibanyak digunakan untuk keperluan navigasi.
Sensor akselerometer yang digunakan pada proyek akhir ini
adalah MMA 7260QT yang memiliki range percepatan 1,5g-6g. Datayang dikeluarkan sensor ini masih berupa data tegangan analog.
Tegangan offset sensor ini adalah 3,3volt. MMA 7260Q memiliki 4
macam g-select yang memungkinkan sensor dapat bekerja
padasensitivitas yang berbeda-beda. Tingkat sensitivitas percepatannya
terdiri dari 1,5 g, 2 g, 4 g, dan 6 g. Untuk menentukan sensitivitas pada
MMA 7260Q dengan memberikan input logika pada pin g-select 1 dan pin g-select 2.[9]
Gambar 2.7 Sensor Akseleometer MMA7361[10]
2.7 Operational Amplifier
Operational amplifier atau disingkat op-amp merupakan salah
satu komponen analog yang populer digunakan dalam berbagai aplikasi
rangkaian elektronika. Pada pokok bahasan kali ini akan dipaparkan beberapa aplikasi op-amp yang paling dasar, dimana rangkaian
feedback(umpan balik) negatif memegang peranan penting. Secaraumum, umpan balik positif akan menghasilkan osilasi sedangkan umpan
balik negatif menghasilkan penguatan yang dapat terukur. Ada dua
aturan penting dalam melakukan analisa rangkaian
opamp berdasarkan karakteristik op-amp ideal, yaitu:- Aturan 1 : Perbedaan tegangan antara in put v + dan v − adalah
=0
- Aturan 2 : Arus pada input op-amp adalah nol (i + = i −= 0)
2.7.1 Non Inverting Amplifier
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 28/67
16
Prinsip utama dari rangkaian ini adalah memiliki masukan yang
dibuat melalui input non-inverting,sehingga tegangan keluaran akan satu
fasa dengan tegangan inputnya.Untuk mencari penguatannya dapat digunakan rumus:
Gain =1+
…………… (2.2)
Gambar 2.8 Rangkaian Non-Inverting[11]
2.8 Bluetooth
Bluetooth adalah spesifikasi industri untuk jaringan kawasan
pribadi juga (Personal Arena Network/PDA) tanpa kabel, bluetooth
menghubungkan dan dipakai untuk melakukan tukar menukar informasidi antara peralatan-peralatan elektronik.
Spesifikasi dari peralatan bluetooth dikembangkan dan di
distribusikan oleh BluetoothSpecial Interest Group (B-SIG) dan
dipromotori oleh Ericson,IBM, Intel, Nokia, Tosiba, 3com, Lucentecnologis, Microsoft, dan Motorola.
Nama bluetooth berasal dari nama raja Denmark yang bernama
Harald Blatand (Abad 10) yang telah berhasil menyatukan suku-suku
yang sebelumnya berperang diwilayahSkandinavia (Swedia, Filandia,
Denmark, Norwegia) sedangkan logo bluetooth berasal dari penyatuan 2
huruf jerman yang analog yaitu huruf A dan B.
Bluetooth adalah teknologi komunikasi wirelees (tanpa kabel)
yang beroperasi pada 2,4 GHz, unlicense ISM (Indrustrial, Scientifik,
dan Medical) dengan menggunakan frequency hopping transleiver yangmampu menyediakan layanan komunikasi data dan suara secara realtime
antara perangkat bluetooth dengan jarak jangkauan yang terbatas (±10M
/ 30 kaki), aplikasi-aplikasi yang disediakan layanan bluetooth
Secara Garis besar Transfer data Pada Bluetooth melibatkan 3
layer Protokol yaitu OBEX (Object Exchange ) sebgai protocol untuktransfer data, protocol L2CAP (Logical Link Control And Adaptation
Protocol ) untuk pengiriman paket Host daN client dan Protokol
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 29/67
17
RFCOMM (Radio Frequency Communication ) untuk fungsi streaming
simple data.
Pada proyek akhir ini akan dilakukan komunikasi antaraBluetooth dengan Microcontroler. komunikasi dilakukan secara point to
point maupun point to multipoint. komunikasi ini dapat dilakukan
melalui jaringan Bluetooth. melalui spp ke microcontroller dengan
menfungsikan RFCOMM [7].
2.9 Android
Merupakan sebuah sistem operasi yang berbasis Linux untuk
telepon seluler seperti telepon pintar dan komputer tablet. Androidmenyediakan platform terbuka bagi para pengembang untuk
menciptakan aplikasi mereka sendiri untuk digunakan oleh bermacam
peranti bergerak.
Awalnya, Google Inc. membeli Android Inc, pendatang baru
yang membuat peranti lunak untuk ponsel. Kemudian untuk
mengembangkan Android, dibentuklah Open Handset Alliance,
konsorsium dari 34 perusahaan peranti keras, peranti lunak, dan
telekomunikasi, termasuk Google, HTC, Intel, Motorola, Qualcomm, T-
Mobile, dan Nvidia. Pada saat perilisan perdana Android, 5 November
2007, Android bersama Open Handset Alliance menyatakan mendukung
pengembangan standar terbuka pada perangkat seluler. Di lain pihak,
Google merilis kode – kode Android di bawah lisensi Apache, sebuah
lisensi perangkat lunak dan standar terbuka perangkat seluler [7].
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 30/67
18
Halaman ini sengaja dikosongkan
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 31/67
19
BAB III
PERANCANGAN SISTEM
3.1 Konfigurasi Sistem
Konfigurasi system yang digunakan pada proyek akhir ini
secaraumum terdiri dari dua bagian dasar, yaitu perangkat keras
(hardware)dan perangkat lunak ( software).Dimana setiap perangkat ini
merupakansatu kesatuan yang saling berkaitan agar terjadi suatu
harmonisasi kerja. Sistem tersebut akan menyediakan data bagi system
untuk ditampilkan pada layar LCD.Diagram blok hardware yang
digunakan dalam proyek akhir iniadalah sebagai berikut.
Gambar 3.1. Blok Diagram Hardware
3.2
Perangkat Keras
3.2.1 Perancangan Power Supply
Perencanaan power supplyini digunakan untuk memberi
tegangan pada rangkaian yang dipergunakan pada proyek akhir ini.
Pada proyek akhir ini digunakan baterai 9 volt sebanyak 1 buah.
Tegangan ini kemudian dikonversi oleh regulator AMS1117
sehingga menjadi output tegangan +5 volt. Dan digunakan IC
voltage converter ICL 7660 untuk mengkonversi tegangan outputmenjadi -5 volt. Sehingga output tegangan yang dihasilkan adalah
+5 volt dan -5 volt. Sumber +5 volt dan -5 volt digunakan untuk
rangkaian penguat IC TL072.
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 32/67
20
Gambar 3.2Rangkaian Regulator AMS1117 dan IC ICL7660
Rangkaian power supply yang digunakan untuk memberi supply
tegangan mikrokontroler harus stabil dan mempunyai arus yang cukup
untuk mensupply mikrokontroler sehingga tidak terjadi drop tegangansaat mikrokontroler dioperasikan.
Mikrokontroler membutuhkan sebuah tegangan supply sebesar 5
volt. Sumber tegangan yang digunakan untuk mensupply rangkaian
heart rate adalah 5 volt. Sedangkan untuk mensupply rangkaian
accelero diperlukan tegangan +5volt dan ground .
Pemakaian baterai dimaksudkan agar alat ini bersifat portable dan
mengurangi noise akibat ripple tegangan power supply, karena baterai
adalah sumber DC murni. Karena jika ada ketidak stabilan dari
rangkaian ini akan menurunkan performa mikrokontroler dan rangkaian
secara keseluruhan, sehingga berimbas pada performa dari system.
3.2.2
Rangkaian Heart Rate
Pada rangkaian ini, digunakan beberapa penguatanuntukmendapatkan sinyal detak jantung sehingga data analog tersebut
mampu terbaca oleh mikrokontroler. Pada rangkaian ini terrdapat 3 blok
utama,yaitu rangkaian sensor detak jantung, rangkaian penguat, dan
rangkaian filter.
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 33/67
21
Gambar 3.2. Rangkaian Pendeteksi Detak Jantung
3.2.2.1 Sensor Heart Rate
Sensor diletakkan pada jari telunjuk tangan kiri, dibawah
kuku.Sensor ini diletakkan pada posisi tersebut dikarenakan terdapat
pembuluh jantung dengan kulit yang tidak terlalu tebal sehingga mampu
untuk ditembus cahaya infrared . Berkas cahaya infrared yang
menembusjari tersebut akan diterima oleh phototransistor . Berkascahaya yang menembus jari tangan tersebut memiliki intensitas yang
berbeda-beda sesuai dengan aliran darah.
Gambar 3.3. Rangkaian sensor Heart Rate
4k7Ω 100Ω
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 34/67
22
Phototransistor dirangkai seri dengan resistor sebesar
4k7Ω.Sedangkan infrared dipasang secara seri dengan resistor 100 Ω.
Saatdarah dipompa keseluruh tubuh, intensitas cahaya yang diterima phototransistor akan berkurang, sedangkan saat darah kembali ke
jantung, intensitas cahaya yang diterima phototransistor semakin besar.
Perbedaan intensitas cahaya inilah yang digunakan untuk mendeteksi
detak jantung.
3.2.2.2 Amplifier Penguatan
Sinyal keluaran dari rangkaian sensor heartrate sangat kecil.
Sehingga diperlukan 2x penguatan. Sinyal yang telah dikuatkan pada
amplifier pertama, kemudian dikuatkanlagi dengan amplifier kedua.
Pada system penguatan, diperlukan adanya IC opamp dan resistor.
Resistor digunakan untuk menentukan nilai penguatan yang diinginkan.Pada IC op-amp TL072 terdapat dua op-amp didalamnya, sehingga
dapat dilakukan penguatan bertahap. Digunakan penguatan non-
inverting karena pada proyek akhir ini hanyamembutuhkan tegangan
positif yang sama dengan inputnya.
Gambar 3.5. Rangkaian Amplifier
Pada op-amp pertama, penguatan diatur untuk menghasilkan
penguatan sebesar 6 kali. Dan pada op-amp kedua juga diaturmenghasilkan penguatan 15 kali. Dengan menggunakan rumus:
Penguatan =
+ 1
Sehingga :
Penguatan 1: =
+ 1 = 5,7= 6x
Penguatan 2: =
+ 1 = 14,2= 15x
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 35/67
23
Total penguatan = 6x15 =90x penguatan.
3.2.2.3
FilterLow Pass
Low Pass Filter adalah jenis filter yang memiliki
kemampuanuntuk meredam frekuensi tinggi dan meloloskan frekuensi
rendah. Seperti pada rangkaian amplifier , pada rangkaian low pass filter
juga terdapat dua kali pemfilteran yang mengikuti rangkaian amplifier .
Terdapat dua kali pemfilteran, filter pertama dan kedua digunakanfrekuensi cut off sebesar 3,4 Hz.
Gambar 3.6. Rangkaian Amplifier dengan low pass filter
Penentuan nilai komponen pada filter tahap pertamadilakukansebagai berikut:
1. menentukan nilai cut off = 3,4Hz2. menentukan kapasitor yang digunakan
C= 100nF
3. menghitung R
=1
2..
=1
2.3,14.3,4.1. 10−
= 468340Ω
(tersedia di pasaran 470k)
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 36/67
24
3.2 Kalori Burning
3.2.1
Rangkaian Sensor Accelerometer
Sensor ini digunakan untuk mengukur banyaknya langkah kakiyang telah diperoleh olrh pengguna alat. Peletakkan sensor ini akan
mempengaruhi sensitifitas kerja sensor, sehingga sensor harus
diletakkan pada tempat yang banyak terdapat getaran saat seseorang
bergerak, seperti pada paha. Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada
gambar dibawah ini.
Gambar 3.3 Peletakan Sensor Accelerometer
Pengukuran banyaknya langkah kaki yang ditempuh diperoleh
dari perubahan nilai dari sumbu X, Y, dan Z. Perubahan nilai
tersebut dipengaruhi oleh gerakan atau perubahan posisi dari
penggguna.Berikut merupakan gambar rangkaian accelero,
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 37/67
25
Gambar 3.4 Rangkaian Accelero dengan filter [9]
Pada sensor akselerometer yang digunakan telah terintegrasi
dengan low pass filter. Penggunaan low pass filter untuk mengurangi
noise pada data keluaran sensor tersebut. Besaran nilai kapasitor sebesar
3,3 nF.
Gambar 3.5 Blok diagram sensor Akselerometer MMA 7361[9]
3.4
Perancangan dan Pembuatan Rangkaian Mikrokontroler
3.4.1
Perancangan Interface I/ORangkaian I/O dari mikrokontroler mempunyai kontrolerdireksi
yang tiap bitnya dapat dikonfigurasikan secara individual, makadalam
pengkonfigurasian I/O yang digunakan ada yang berupa operasiport ada
pula yang dikonfigurasikan sebagai I/O.
Berikut ini akan diberikan konfigurasi dari I/O mikrokontrolertiap bitnya yang digunakan pada mikrokontroler ATMEGA 16:
PORT A
PORT A digunakan sebagai input ADC yang merupakanmasukan
tegangan analog dari sensor yang dirubah menjadi tegangan digital.Rumus untuk mengkonversi tegangan dari ADC adalah sebagai berikut
Dengan ADC 8 bit →full scale = 255
Tegangan =ADC
X Vinput
3.5
Perancangan dan Pembuatan Software
3.5.1
Perancangan Filter Discrimination Window
Pada accelerometer saat kondisi ideal, ketika sensor dalam
kondisi tidak bergerak dari ADC masih terdapat kemungkinan
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 38/67
26
mengandung error akibat derau mekanik. Derau mekanik ini terjadi
pada micromachine, yang antara lain disebabkan olehvibrasi mekanik
dan pergerakan elektron.Ketika sensor dalam kondisi tidak bergeraksejumlah error kecil masih tampak pada sinyal keluaran sehingga
nantinya sejumlah error tersebut akan dijumlahkan. Sehingga sinyal
keluaranakan konstan pada tegangan offset . Oleh karena itu dibutuhkan
metode yang dapatmengasumsikan sejumlah error kecil tadi sebagai
tegangan offset yang konstan.[10]
Gambar 3.13. Cuplikan program discrimination window
Dengan adanya discrimination window, pembacaan data ADC
sebagai gerakan yang sesungguhnya tidak terganggu dengan sinyal-
sinyal noise disekitar range data 250 hingga 255.
5.3.2
Perancangan Keseluruhan Sistem
Dalam suatu system alat, diperlukan perangkat hardware
danperangkat software. Perangkat software diperlukan untuk mengolahdata input sehingga dapat menghasilkan input yang diinginkan.
Perangkat lunak disini termasuk pembacaan ADC dan pengolahan
informasi setelah melalui ADC.
Software ini nantinya akan didownload pada chip mikrokontroleryang nantinya akan menjadi pusat pengolah informasi dari alat ini.
Flowchart program yang digunakan pada alat ini dapat dilihat pada
gambar 3.14.
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 39/67
27
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 40/67
28
Gambar 3.14. Flowchart program
Dari flowchart diatas dapat dilihat bahwa terdapat tiga input
yangharus dimasukkan sebelum semua proses dilakukan. Input tersebut
meliputi usia, berat badan, dan intensitas gerak. Data berat badan danintensitas gerak digunakan untuk diolah menjadi besar kalori yang
terbakar dan data usia digunakan untuk mengetahui denyut jantung
maksimal. Pada proyek akhir ini digunakan dua buah ADC sebagai
pengolah data keluaran dari photodiode dan accelerometer.
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 41/67
29
*****Halaman Ini Sengaja Dikosongkan*****
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 42/67
30
BAB IV
Pengujian dan Pembahasan Sistem
Dalam bab ini membahas tentang pengujian berdasarkan
perencanaan dari system yang dibuat. Pengujian ini dilaksanakan untuk
mengetahui kehandalan dari system dan untuk mengetahui kesesuaian
dengan perencanaan.Sebelum dilakukan penyambungan terhadap perangkat keras
lainnya, maka terlebih dahulu dilakukan tahap pengujian alat dan
rangkaian. Tujuan pengujian perangkat keras ini adalah untuk
mengetahui ketepatan dan ketelitian dari perangkat keras yang kita buat,
sehingga diketahui kekurangan yang mungkin bisa diperbaiki lagi.
4.1 Pengujian Rangkaian Heart Rate
4.1.1 Pengujian Rangkaian Sensor Infrared dan Photodiode
4.1.1.1 Tujuan
Tujuan dari pengujian rangkaian ini adalah untuk mengetahui
apakah photodiode dan infrared mampu mendeteksi perubahan volume
aliran darah.
4.1.1.2 Pengaturan alat dan prosedur pengerjaan
Dalam pengujian rangkaian sensor heartratediperlukan beberapa
alat untuk mengetahui sensor telah bekerja atau belum. Beberapa alat
tersebut meliputi power supply, multimeter, dan oscilloscope. Namun
sebelum melakukan pengujian, kita rangkai dahulu sensor infrared led
dengan photodiode. Rangkaian sensor dapat dilihat pada gambar 4.1.
Gambar 4.1.Rangkaian Sensor Heart Rate
Setelah rangkaian sensor dirangkai, kita sambungkan rangkaian
sensor dengan power supply. Lalu kita lihat apakah rangkaian sensor
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 43/67
31
telah bekerja atau belum. Untuk memastikan infrared led sudah aktif,
kita memerlukan kamera untuk melihat apakah sensor tersebut sudah
aktif. Penggunaan kamera disini dikarenakan sensor infrared led tidakdapat dilihat oleh mata telanjang. Setelah sensor infrared led menyala,
kita pasang sensor pada jari telunjuk. Pemasangan sensor pada jari
telunjuk dapat dilihat pada gambar 4.2.
Gambar 4.2.Peletakan jari pada Sensor Heart Rate
Setelah sensor dipasang pada jari telunjuk, kita lihat sinyal yang
dikeluarkan sensor dan besar tegangan yang dihasilkan. Untuk melihat
perubahan tegangan yang dihasilkan sensor, kita bisa gunakanmultimeter dan untuk dapat melihat grafik perubahan tegangan bisa kita
gunakan oscilloscope.
4.1.1.3 Hasil Pengujian Dan Analisa
Berikut merupakan grafikperubahan tegangan dari rangkaian
sensor yang dilihat dari oscilloscope. Time/Div yang digunakan adalah500mS dan Volt/Div yang dihunakan adalah 800 mV
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 44/67
32
Gambar 4.3.Grafik sinyal output sensor
Sinyal di atas merupakan hasil dari rangkaian sensor infrared led
dan photodiode yang diletakkan pada jari. Sebelum diletakkan pada jari,tegangan output dari sensor sebesar 0V. Setelah sensor diletakkan pada
jari, tegangan keluaran dari rangkaian sensor tersebut bernilai mulai dari
0 -15,55 mv, namun tegangan tersebut masih tercampur dengan noise.
Sehingga diperlukan filter untuk membuang noise-noise tersebutagar sinyal siap untuk masuk kedalam proses selanjutnya.
Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa sinyal keluaran yang
dihasilkan memiliki tegangan yang berbeda-beda. Hal ini disebabkan
oleh peletakan sensor pada jari yang kurang presisi. Sehingga diperlukan
penempatan sensor yang presisi agar dapat dengan mudahmengidentifikasi adanya tegangan puncak.
4.1.1.4 Kesimpulan
Dari analisa diatas dapat diambil suatu kesimpulan bahwa,
kepresisian peletakan sensor pada jari mempengaruhi besar tegangan
yang dihasilkan. Selain itu diperlukan filter untuk membuang noise agar
sinyal siap untuk masuk kedalam proses selanjutnya.
4.1.2 Pengujian Amplifier 1
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 45/67
33
4.1.2.1 Tujuan
Tujuan dari pengujian rangkaian ini adalah untuk mengetahui
apakah penguatan yang dihasilkan sesuai dengan yang dirancang.
4.1.2.2 Pengaturan alat dan prosedur pengerjaan
Pada rangkaian Amplifier ini digunakan penguatan sebesar 90
kali. Dalam pengujian rangkaian Amplifier diperlukan beberapa alat
untuk mengetahui penguatan yang dihasilkan. Beberapa alat tersebutmeliputi power supply,function generator , dan oscilloscope. Namun
sebelum melakukan pengujian, kita rangkai dahulu rangkaian Amplifier
Non-Inverting. Berikut merupakan gambar rangkaian Amplifier Non-
inverting .
Gambar 4.9.Rangkaian Amplifier Non-Inverting
Setelah rangkaian amplifier dirangkai, kita sambungkan
rangkaian tersebut dengan power supply pada Vcc dan ground
rangkaian, function generator pada sisi input rangkaian. Dan kita
sambungkan probe osciscope pada output rangkaian seperti pada
gambar berikut.
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 46/67
34
Setelah semua terhubung, pertama-tama kita cek penguatan pada
rangkaian dengan cara memberi input pada rangkaian menggunakan function generator. Lalu hasil penguatan tegangan dapat dilihat pada
oscilloscope.
4.1.2.3 Hasil Pengujian Dan Analisa
Setelah semua prosedur dilaksanakan, proses selanjutnya adalah pengambilan data. Berikut merupakan hasil dari penguatan rangkaian
amplifier non-inverting ,
Tabel 4.2. Hasil pengujian penguatan pada rangkaian Amplifier Non-inverting
Amplifier 1
VI
V Output Error
(%)V
Output
Penguatan (Av) Error (%)Penguatan
(Av)Praktek Teori Praktek Teori
0.02 0.11 0.12 9.09 5.50 6.00 9.09
0.04 0.22 0.24 8.33 5.50 6.00 8.33
0.05 0.27 0.30 10.00 5.40 6.00 10.00
0.07 0.39 0.42 7.14 5.57 6.00 7.14
0.08 0.44 0.48 8.33 5.50 6.00 8.33
0.09 0.51 0.54 5.56 5.67 6.00 5.56
0.12 0.66 0.72 8.33 5.50 6.00 8.33
0.15 0.84 0.90 6.67 5.60 6.00 6.67
0.16 0.90 0.96 6.25 5.62 6.00 6.25
0.17 0.96 1.02 5.80 5.65 6.00 5.800.20 1.13 1.20 5.80 5.65 6.00 5.80
0.23 1.30 1.38 5.70 5.65 6.00 5.70
0.25 1.40 1.50 6.67 5.60 6.00 6.67
0.30 1.65 1.80 8.33 5.50 6.00 8.33
0.40 2.25 2.40 6.25 5.62 6.00 6.25
0.50 2.80 3.00 6.67 5.60 6.00 6.67
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 47/67
35
0.60 3.40 3.60 5.56 5.67 6.00 5.56
0.70 3.90 4.20 7.14 5.57 6.00 7.14
0.80 4.50 4.80 6.25 5.63 6.00 6.25
0.90 5.00 5.40 7.40 5.56 6.00 7.40
Untuk mengetahui besar tegangan output yang dihasilkan secara
teori, digunakan rumus :
Vout = Vinput x Av…………………………(4.1)
Dimana Av, sudah ditentukan sebesar 6x kali penguatan. Dan
untuk menghitung besar error, digunakan rumus :
% error = −
100%................. (4.2)
Hasil dari penguatan diatas, juga dapat ditampilkan dalam bentuk
grafik, sehingga mudah untuk dilihat dan dipelajari. Berikut merupakan
bentuk grafik perbandingan antara nilai Vout ukur dengan Vout teori.
Gambar 4.6. Grafik perbedaan Vout ukur dan Vout teori
rangkaian Amplifier 1.
4.1.3.4 Kesimpulan
Dari analisa data diatas dapat dilihat bahwa terjadi error sebesar
7,06 %. Sehingga rangkaian sudah sesuai dengan hasil perancangan, dan
amplifier dapat digunakan.
4.1.3 Pengujian Amplifier 2
0
1
2
3
4
5
6
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Grafik Vout teori dan praktek
Vout praktek
Vout Teori
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 48/67
36
4.1.3.1 Tujuan
Tujuan dari pengujian rangkaian ini adalah untuk mengetahui
apakah penguatan yang dihasilkan sesuai dengan yang dirancang.
4.1.3.2 Pengaturan alat dan prosedur pengerjaan
Pada rangkaian Amplifier ini digunakan penguatan sebesar 90
kali. Dalam pengujian rangkaian Amplifier diperlukan beberapa alat
untuk mengetahui penguatan yang dihasilkan. Beberapa alat tersebutmeliputi power supply,function generator , dan oscilloscope. Namun
sebelum melakukan pengujian, kita rangkai dahulu rangkaian Amplifier
Non-Inverting. Berikut merupakan gambar rangkaian Amplifier Non-
inverting .
Gambar 4.9.Rangkaian Amplifier Non-Inverting
Setelah rangkaian amplifier dirangkai, kita sambungkan
rangkaian tersebut dengan power supply pada Vcc dan ground
rangkaian, function generator pada sisi input rangkaian. Dan kita
sambungkan probe osciscope pada output rangkaian seperti pada
gambar berikut.
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 49/67
37
Setelah semua terhubung, pertama-tama kita cek penguatan pada
rangkaian dengan cara memberi input pada rangkaian menggunakan function generator. Lalu hasil penguatan tegangan dapat dilihat pada
oscilloscope.
4.1.3.3 Hasil Pengujian Dan Analisa
Setelah semua prosedur dilaksanakan, proses selanjutnya adalah pengambilan data. Berikut merupakan hasil dari penguatan rangkaian
amplifier non-inverting ,Tabel 4.2. Hasil pengujian penguatan pada rangkaian Amplifier Non-inverting
VI
V OutputError(%) V
Output
Penguatan (Av)Error (%)Penguatan
(Av)Praktek Teori Praktek Teori
0.03 0.42 0.45 6.67 14 15 6.67
0.05 0.73 0.75 2.67 14.6 15 2.67
0.06 0.85 0.9 5.56 14.16 15 5.56
0.07 1 1.05 4.76 14.18 15 4.76
0.09 1.3 1.35 3.7 14.44
15 3.7
0.1 1.4 1.5 6.67 14 15 6.67
0.12 1.75 1.8 6.67 14 15 6.67
0.13 1.91 1.95 3.7 14.44 15 3.7
0.15 2.2 2.25 2.22 14.67 15 2.22
0.18 2.6 2.7 3.7 14.44 15 3.7
0.19 2.7 2.85 5.26 14.21 15 5.26
0.2 2.9 3 3.33 14.5 15 3.33
0.25 3.5 3.75 6.67 14 15 6.67
0.26 3.75 3.9 3.85 14.42 15 3.85
0.27 3.95 4.05 2.47 14.63 15 2.46
0.28 4.1 4.2 2.38 14.64 15 2.38
0.3 4.35 4.5 3.33 14.5 15 3.33
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 50/67
38
0.32 4.65 4.8 3.13 14.53 15 3.13
0.34 5 5.1 1.96 14.7 15 1.96
0.35 5 5.25 4.76 14.28 15 4.76
Untuk mengetahui besar tegangan output yang dihasilkan secara
teori, digunakan rumus 4.1. Dimana Av, sudah ditentukan sebesar 15x
kali penguatan. Dan untuk menghitung besar error, digunakan rumus 4.2
Hasil dari penguatan diatas, juga dapat ditampilkan dalam bentuk grafik,
sehingga mudah untuk dilihat dan dipelajari. Berikut merupakan bentuk
grafik perbandingan antara nilai Vout ukur dengan Vout teori.
Gambar 4.6. Grafik perbedaan Vout ukur dan Vout teori
rangkaian Amplifier 2.
4.1.3.4 Kesimpulan
Dari analisa data diatas dapat dilihat bahwa terjadi error sebesar4,00%. Sehingga rangkaian sudah sesuai dengan hasil perancangan, dan
amplifier dapat digunakan.
4.1.4 Pengujian Low Pass Filter
4.1.4.1 Tujuan
Tujuan dari pengujian rangkaian ini adalah untuk mengetahui
apakah penguatan yang dihasilkan sesuai dengan yang dirancang.
0
1
2
3
4
5
6
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Grafik Vout teori dan praktek
Vout praktek
Vout teori
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 51/67
39
4.1.4.2 Pengaturan alat dan prosedur pengerjaan
Dalam pengujian rangkaian Low pass filter diperlukan beberapa
alat untuk mengetahui sudah terjadi cut off atau belum pada outputrangkaian saat diberi frekuensi lebih dari 3,4 Hz. Beberapa alat tersebut
meliputi power supply,function generator , dan oscilloscope.
Namun sebelum melakukan pengujian, kita rangkai dahulu
rangkaian Low Pass Filter . Berikut merupakan gambar rangkaian Low
Pass Filter .
Gambar 4.13.Rangkaian Low Pass Filter
Setelah rangkaian preamp dirangkai, kita sambungkan rangkaian
tersebut dengan power supply pada Vcc dan ground rangkaian, function
generator pada sisi input rangkaian. Dan kita sambungkan probe
oscilloscope pada output rangkaian seperti pada gambar berikut.
Setelah semua terhubung, pertama-tama kita cek penguatan pada
rangkaian low pass. Pengecekan dilakukan dengan mengeset function
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 52/67
40
generator dengan frekuensi 1 Hz dan power supply dengan tegangan 5
volt. Untuk mengecek low pass filter , kita rubah frekuensi dari function
generator , dan kita amati berapa tegangan yang dikeluarkan.
4.1.4.3 Hasil Pengujian Dan Analisa
Pada rangkaian ini kita ukur frekuensi cut off dengan
memberikan tegangan input yang sama. Untuk mengetahui titik cut
off nya, kita ubah-ubah frekuensi pada input dari function generator.Berikut merupakan hasil pengujian yang didapat dari rangkaian low pass
filter dengan frekuensi cut off sebesar 3,4 Hz:
Tabel 4.3 Hasil pengujian filter LPF
No f input V out(mV)
1 1.8 287
2 2.0 287
3 2.2 287
4 2.4 287
5 2.6 287
6
2.8 2877 3.0 287
8 3.2 287
9 3.4 287
10 3.6 281
11 3.8 268
12 4.0 256
13
4.2 23714 5.0 231
15 5.5 225
16 6.0 212
17 6.5 200
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 53/67
41
Hasil dari rangkaian Low Pass Filter diatas, juga dapat
ditampilkan dalam bentuk grafik, sehingga mudah untuk dilihat dan
dipelajari. Berikut merupakan bentuk grafik nilai penguatan pada LPFantara nilai Vout ukur dengan Vout teori. Berikut merupakan gambar
grafik dari hasil pengujian filter.
Pada grafik diatas dapat dilihat bahwa saat frekuensi dinaikkandari 1 Hz hingga 2,8 Hz. Setelah itu saat frekuensi dinaikkan melebihi
frekuensi 2,8 Hz, tegangan akan turun. Penurunan tegangan terjadi saat
melebihi frekuensi cut off , hal ini sudah sesuai dengan karakteristik low
pass filter.
.
4.1.4.4 Kesimpulan
Dari analisa diatas dapat diambil kesimpulan bahwa pada
rangkaian low pass filter , penurunan tegangan terjadi saat melebihi
frekuensi cut off , hal ini sudah sesuai dengan karakteristik low pass filter.
4.1.5 Pengujian Keseluruhan Rangkaian Heart Rate
4.1.5.1 Tujuan
Pengujian dilakukan untuk mengetahui sinyal yang dihasikan
sudah siap untuk di proses pada ADC.
4.1.5.2 Pengaturan Alat Dan Prosedur Pengerjaan
0
50
100
150
200
250
300
350
1 3 5 7 9 11 13 15 17
m V
grafik LPF
Vout
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 54/67
42
Pada proses pengujian keseluruhan rangkaian untuk mendeteksi
detak jantung ini, yang kita lakukan adalah menghubungkan keseluruhan
dari rangkaian untuk mendeteksi detak jantung. Rangkaian tersebutmeliputi rangkaian sensor, preamplifier, amplifier dan low pass filter.
Untuk lebih jelasnya, berikut merupakan urutan penghubungan.
Gambar 4.16.Urutan penghubungan Rangkaian pendeteksi detak jantung
Pertama-tama jari diletakkan pada rangkaian sensor. Sinyal yang
keluar dari rangkaian sensor selanjutnya masuk pada preamplifier.
Kemudian sinyal difilter oleh low pass filter dan dikuatkan pada
rangkaian amplifier non inverting . Kemudian sinyal yang keluar dari
rangkaian dihubungkan pada oscilloscope untuk diamati.
Setelah semua rangkaian terhubung, kita amati sinyal yang keluar
dari oscilloscope. Proses selanjutnya adalah menentukan sinyal tersebut
dapat dimasukkan pada proses selanjutnya atau tidak.
4.1.5.3 Hasil Pengujian Dan Analisa
Pada pengujian ini dilakukan pengukuran pada tiap-tiap tahapan.
Pada tahap pertama adalah pengukuran tegangan yang keluar dari
rangkaian sensor. Pada rangkaian sensor,sebelumjari diletakkan pada
rangkaian sensor, tegangan output dari sensor sebesar 0V. Setelah jari
diletakkan pada rangkaian sensor, tegangan keluaran dari rangkaiansensor tersebut bernilai mulai dari -5 0,35 mv, namun tegangan tersebut
masih tercampur dengan noise. Kemudian tegangan tersebut
dimasukkan pada preamplifier yang kemudian dikuatkan sebanyak
sepuluh kali penguatan. Setelah itu, tegangan dimasukkan pada low pass
filter dan amplifier. Tegangan keluaran dari rangkaian low pass filter
dan amplifier adalah sekitar 0-3 volt. Berikut merupakan bentuk sinyaloutput keluaran dari keseluruhan rangkaian heart rate. Time/Div yang
digunakan adalah 500mS.Dan volt/Div yang digunakan adalah 1 volt.
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 55/67
43
Gambar 4.17.Sinyal output rangkaian heart rate
Bentuk sinyal pada gambar diatas merupakan bentuk sinyal yang
siap untuk masuk kedalam ADC mikrokontroller. Sinyal yang masuk
kedalam mikrokontroler akan diproses didalam mikrokontroller.
Berikut merupakan hasil detak jantung (beat per menit) yang
dibandingkan dengan hasil dari perhitungan manual,
Tabel 4.4 Tabel pengujian Heart Rate dengan perhitungan manual
No Alat(bpm) Manual(bpm) %error
1 64 67 0.045
2 72 70 0.029
3 80 82 0.024
4 56 55 0.018
5 60 62 0.032
6 64 66 0.030
7 68 67 0.0158 72 72 0.000
9 84 82 0.024
10 52 53 0.019
11 76 75 0.013
12 60 60 0.000
13 72 74 0.027
14 68 71 0.042
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 56/67
44
15 64 65 0.015
16 80 79 0.013
17 56 56 0.00018 60 61 0.016
19 72 71 0.014
20 76 75 0.013
Dari data diatas dapat dilihat hasil perbandingan pembacaan
detak jantung menggunakan alat dan perhitungan secara manual. Dari
data yang diperoleh dapat dilihat bahwa ada beberapa data yang berbeda
antara pengambilan data secara manual, dan pengambilan data dengan
alat.6. Kesimpulan :
Jadi, data detak jantung yang diperoleh sudah sesuai dengan
detak jantung yang dihitung secara manual. Pada gambar diatas dapat
dilihat bahwa rata-rata perbedaan pengukuran pada alat dan secara
manual adalah 1-2. Dan persen error rata-rata antara hasil pengukuran
dan perhitungan manual adalah 0,2%.
4.2. Pengujian Accelerometer
4.2.4 Pengujian pembacaan ADC berdasarkan sumbu
4.2.4.1 Tujuan
Tujuan dari pengujian alat ini adalah untuk mengetahui
karakteristik dari masing-masing sumbu pada accelerometer saat adanyalangkah.
4.2.4.2 Pengaturan Alat Dan Prosedur Pengerjaan
Rangkaian yang diuji adalah rangkaian modul accelerometer
yang telah dihubungkan dengan ADC pada mikrokontroler yang telah di
isi program untuk membaca data sumbu X, Y, dan Z padaaccelerometer.
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 57/67
45
Gambar 4.20. Penghubungan antara accelero dan ADC pada ATMega16
Dari setiap sumbu x, y, dan z dari accelerometer diberikan pembagi tegangan sebelum masuk ke pin ADC mikrokontroller. Hal ini
dilakukan agar accelero hanya membaca intensitas gerakan seseorang.
Pertama-tama kita download program untuk mengaktifkan ADC
pada mikrokontroler. Untuk pembacaan data accelero, diperlukan tiga
PORT ADC untuk dihubungkan dengan accelero sumbu x, y dan z.
Setelah program didownload, kita letakkan box berisi rangkaian accelero
dan minimum sistem pada pinggang dan beri sabuk agar tidak jatuh saat
dibuat berjalan. Setelah itu, kita baca ADC pada masing-masing sumbu
dengan menggunakan PC. Untuk konektifitas antara mikro dan PC
digunakan RS 232. Saat accelero digerakkan, data akan dikirim ke PC
dan data yang diperoleh dibuat grafik.
4.2.4.3 Hasil Pengujian Dan Analisa
Berikut merupakan hasil pengujian accelerometer saat seseorang
berjalan sebanyak 4 langkah. Data dibagi menjadi 3, yaitu data sumbu X
, sumbu Y, dan sumbu Z.
Setelah data pada sumbu X, Y, dan Z didapatkan, proses
selanjutnya adalah pembuatan grafik berdasarkan sumbu. Setelah
diketahui karakteristik dari grafik pada masing-masing sumbu,selanjutnya data akan digunakan untuk menentukan sumbu mana yang
akan digunakan sebagai parameter menghitung besar kalori yang
terbakar dari banyaknya langkah yang ditempuh. Berikut merupakan
grafik hasil data accelerometer pada sumbu x.
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 58/67
46
Gambar 4.21. Data pada sumbu X
Selain pengambilan data gerakan sebanyak 4 langkah dari
sumbu-X, Juga ada data dari sumbu – Y. Berikut merupakan grafik hasil
dari data Accelerometer pada sumbu-Y,
Gambar 4.22. Data pada sumbu Y
Selain pengambilan data gerakan sebanyak 4 langkah dari
sumbu-X dan sumbu-Y, Juga ada data dari sumbu – Z. Berikutmerupakan grafik hasil dari data Accelerometer pada sumbu-Z,
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 59/67
47
Gambar 4.23. Data pada sumbu Z
Dari data accelerometer saat melangkah sebanyak 4 langkah,
dapat dilihat pada masing-masingsumbu data diatas bahwa ketiga sumbu
mampu mendeteksi banyaknya langkah. Namun hanya dibutuhkan satu
sumbu untuk diolah pada proses selanjutnya. Dari ketiga sumbu diatas,
dapat dilihat bahwa sumbu- z lah yang memiliki tingkat sensitifitas yanglebih tinggi diban-dingkan dengan sumbu- x dan sumbu- y. Hal ini
dikarenakan peletakan sensor accelero pada box yang diletakkan pada
pinggang. Berikut merupakan posisi accelerometer dalam box yang
diletakkan di pinggang,
Gambar 4.24. Posisi accelerometer
Saat adanya langkah, tegangan yangdihasilkan pada sumbu-z
akan naik, jika perlambatan maka tegangan akan turun dan jika
kecepatan konstanatau percepatan nol maka output tegangan berada
pada nilai tengah yang telah ditentukan. Namun, pada grafik diatas
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 60/67
48
masih sulit untuk dibaca karena adanya data yang tidak digunakan ikut
terbaca. Sehingga diperlukan filter untuk lebih mudah dalam pembacaan
data titik puncak pada grafik.
4.2.4.4 Kesimpulan
Dari analisa diatas dapat disimpulkan bahwa berdasarkan
peletakan sensor accelero pada box, data accelero yang digunakan
adalah data dari sumbu-z. Namun diperlukan filter lagi untuk lebihmempermudah pembacaan.
4.2.2 Pengujian filter discrimination window
4.2.2.1 Tujuan
Pengujian ini digunakan untuk membuang data-data accelero
yang dianggap nol, sehingga pembacaan titik puncak lebih mudah.
4.2.2.2 Pengaturan Alat Dan Prosedur Pengerjaan
Pengaturan alat pada tahap ini masih sama seperti pada tahap
sebelumnya. Yang berbeda hanya, ditambahkannya program pemfilteran
pada program semula yang akan didownload pada hardware.
Penambahan program tersebut meliputi pengkondisian data accelero
yang stabil pada data ADC sebesar 505 – 506. Sehingga saat ada data
ADC sebesar 504 – 506, data tersebut akan dianggap noise dan data
tersebut akan dianggap sebesar 505.
Setelah ditambahkan program, lalu kita download program untuk
mengaktifkan ADC pada mikrokontroler. Untuk pembacaan data
accelero, diperlukan tiga PORT ADC untuk dihubungkan dengan
accelero sumbu x, y dan z. Setelah program didownload, kita letakkan
box berisi rangkaian accelero dan minimum sistem pada pinggang dan
beri sabuk agar tidak jatuh saat dibuat berjalan. Setelah itu, kita baca
ADC pada masing-masing sumbu dengan menggunakan PC. Untuk
konektifitas antara mikro dan PC digunakan RS 232. Saat accelerodigerakkan, data akan dikirim ke PC dan data yang diperoleh dibuat
grafik.
4.2.2.3 Hasil Pengujian Dan Analisa
Setelah dimasukkan program untuk memfilter data yangdianggap nol, didapatkan data yang lebih halus. Dengan cara melakukan
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 61/67
49
gerakan sebanyak 4 langkah, berikut adalah gambar grafik yang
diperoleh,
Gambar 4.25. Data accelero setelah difilter
Dari grafik diatas dapat dibandingkan dengan pengujian
sebelumnya bahwa data yang diperoleh lebih halus. Dan data yang
didapat mempermudah kita untuk menghitung banyaknya langkah yang
di peroleh. Dan dari grafik diatas dapat dihitung terjadi 4 kali gerakan.Hal ini menunjukkan jika data accelero yang digunakan untuk
menghitung banyaknya langkah sudah sesuai dengan jumlah langkahyang sebenarnya.
4.2.2.4 Kesimpulan
Dari analisa diatas dapat disimpulkan bahwa filter yang
digunakan dapat mempermudah pembacaan banyaknya gerakan. Selain
itu, data accelero yang digunakan untuk menghitung banyaknya langkah
sudah sesuai dengan jumlah yang sebenarnya.
4.2.3 Pengujian Accelero Berdasarkan Titik Puncak
4.2.3.1 Tujuan
Tujuan dari pengujian alat ini adalah untuk mengetahui
kebenaran pendeteksian accelerometer disetiap gerakan.
4.2.3.2 Pengaturan Alat Dan Prosedur Yang Dikerjakan
Dengan menggunakan program yang sebelumnya yaitu
pembacaan sinyal dari accelero yang kemudian dipindah dalam data
ADC, lalu kita lakukan filter menggunakan filter discrimination
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 62/67
50
windowing . Pertama-tama kita download program untuk mengaktifkan
ADC pada mikrokontroler. Untuk pembacaan data accelero, diperlukan
tiga PORT ADC untuk dihubungkan dengan accelero sumbu x, y dan z.Setelah program didownload, kita letakkan box berisi rangkaian accelero
dan minimum sistem pada pinggang dan beri sabuk agar tidak jatuh saat
dibuat berjalan. Setelah itu, kita baca ADC pada masing-masing sumbu
dengan menggunakan PC. Untuk konektifitas antara mikro dan PC
digunakan RS 232. Saat accelero digerakkan, data akan dikirim ke PCdan data yang diperoleh dibuat grafik.
Karena data yang diambil hanya dari sumbu-Z pada accelero,
maka peletakan alat harus sesuai sengan gambar dibawah ini,
Gambar 4.26. Peletakan alat berdasarkan sumbu-Z
Peletakan alat harus sesuai pada sumbu-Z karena sumbu-Z lah
yang paling sensitif menerima sinyal gerakan. Seperti yang dijelaskan
pada pengujian accelerometer berdasarkan sumbu diatas.Setelah alatterpasang pada pinggang dan peletakan sesuai gambar 4.18.diatas, kita
coba untuk bergerak. Gerakan yang dilakukan adalah melangkah
sebanyak 26 langkah.
4.2.3.3 Hasil Pengujian Dan Analisa
Setelah dimasukkan program pembacaan ADC dan program
untuk memfilter data yang dianggap nol. Kita letakkan alat sesuai
dengan prosesedur diatas. Setelah itu kita lakukan gerakan berjalan
sebanyak 26 langkah, dan berikut adalah gambar grafik yang diperoleh,
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 63/67
51
Gambar 4.27. Grafik titik puncak yang dideteksi accelero saat ada gerakan berjalan sebanyak 28 langkah
Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa, terjadi 28 kali titik puncaksesuai dengan gerakan yang dilakukan sebanyak 26 langkah. Hal ini
menunjukkan bahwa tingkat sensitifitas pada sumbu-Z tinggi karena
dengan banyak langkah yang banyak pun, data dapat menunjukkan
kebenaran titik puncak yang terjadi. Sehingga data ADC siap untukmemasuki proses selanjutnya.
4.2.3.4 Kesimpulan
Dari analisa diatas dapat disimpulkan bahwa tingkat sensitifitas
pada sumbu-Z terlalu tinggi karena dengan banyak langkah belum sesuai
dengan praktiknya. data dapat menunjukkan error titik puncak yang
terjadi. Hal tersebut dikarenakan pergerakan sedikit saja bisa dideteksi 1langkah.
4.2.4 Pengujian Banyak Kalori Yang Terbakar Saat Terjadi
Gerakan
4.2.4.1 Tujuan
Tujuan dari pengujian banyak kalori yang terbakar saat terjadi
gerakan adalah untuk mengetahui prosentase error alat proyek akhir jika
dibandingkan dengan perhitungan pembakaran kalori yang sudah ada.
4.2.4.2 Pengaturan Alat Dan Prosedur Yang Dilakukan
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 64/67
52
Pada proyek akhir yang telah di download program untuk
menghitung kalori yang terbakar berdasarkan jenis aktifitas dan jumlah
titik puncak yang dideteksi accelero saat terjadi gerakan, akan diambildatanya dengan jumlah titik puncak yang berbeda. Dengan
membandingkan besar kalori yang terbakar yang dideteksi pada alat
proyek akhir dan hasil perhitungan dengan menggunakan rumus yang
sudah ada, nanti bisa kita lihat besar error yang terjadi. Selain
menggunakan rumus yang sudah ada, juga dapat kita bandingkandengan alat penghitung kalori yang sudah dijual di pasaran.
Langkah pertama yang dilakukan yaitu mendownload program
untuk menghitung kalori. Setelah itu box proyek akhir diletakkan pada
pinggang orang yang akan berolahraga. Alat penghitung kalori sebagai
pembanding juga diletakkan pada saku pengguna. Setelah itu, pengguna
melakukan berbagai macam aktifitas. Setiap selesai melakukan aktifitas,dilakukan pencatatan kalori yang terbakar. Lalu mulai melakukan
aktifitas yang lain.
4.2.4.3 Hasil Pengujian Dan Analisa
Setelah box diletakkan pada pinggang pengguna, pengguna
melakukan olahraga dengan berbagai intensitas yang telah
ditentukan.Intensitas tersebut meliputi intensitas ringan, sedang, dan
kuat.Disetiap akhir olahraga, kita coba bandingkan hasil yang
dikeluarkan oleh alat PA dan alat digital.Setelah dilakukan
perbandingan, berikut merupakan data yang diperoleh,
Tabel 4.4. Tabel Perbandingan Hasil Kalori Yang Terbakar
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 65/67
53
Setelah didapatkan data perbandingan, proses selanjunya adalah pembuatan grafik perbandingan untuk mempermudah pembacaan
perbandingan. Berikut merupakan grafik perbandingan antara kalori
yang dibaca pada alat proyek akhir.
4.2.4.4 Kesimpulan
Dari analisa diatas dapat disimpulkan bahwa peletakan box atau
proyek akhir yang kurang rekat akan mempengaruhi hasil akhir karena pada saat melakukan gerakan box juga ikut bergerak atau bergeser.
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 66/67
54
BAB VPenutup
5.1. KESIMPULAN
Setelah melakukan perencanaan dan pembuatan sistem kemudian
dilakukan pengujian dan analisanya, ada beberapa kesimpulan yang
dapat diambil dari proyek akhir ini antara lain:
1. Berdasarkan data pengujian detak jantung didapatkan error
rata-rata sebesar 0,2 %, Berdasarkan error rata-rata yang
diperoleh, dapat disimpulkan bahwa alat ini mampumemonitoring detak jantung dan pembakaran kalori saat
berolahraga.2. Pengukuran besar kalori yang terbakar berdasarkan banyaknya
titik puncak yang dideteksi accelerometer didapatkan error
rata-rata sebesar 5,23 %. Error ini dikarenakan peletakan alat
yang kurang rapat pada pinggang pengguna sehingga saat ada
gerakan, alat ikut bergeser.
3.
Pengukuran detak jantung pada jari menggunakan infrared dan
photodiode sudah sesuai dengan hasil pengukuran
menggunakan Manual. Namun kepresisian infrared dan
photodiode pada jari mempengaruhi keakuratan pendeteksiandetak jantung.
5.2. SARAN
Pada proyek akhir ini, terdapat kekurangan saat perhitungan
kalori yang terbakar. Kesalahan dikarenakan perhitungan kalori yang
terbakar berdasarkan step seseorang saat bergerak. Namun peletakan alat proyek akhir dapat mempengaruhi besar step yang nantinya digunakan
untuk perhitungan kalori yang terbakar. Sehingga, diharapkan pada
proyek akhir selanjutnya perhitungan kalori yang terbakar, bukan hanyadari jumlah gerakan atau step.
7/23/2019 Buku Pa Lengkap
http://slidepdf.com/reader/full/buku-pa-lengkap 67/67
BIODATA PENULIS
Nama : Wahyu Pribadi
Tempat/Tanggal Lahir : Banyuwangi, 26 Agustus 1990
Alamat : Dusun Krajan II Rt.02 Rw.06 Gambiran
Banyuwangi
Telepon/Hp : 085646014614
Hobi : Olahraga, nonton film, dengerin musikMotto : I’m not the best, but I do my best!
Riwayat Pendidikan :
SDN Genteng 1 Tahun 1997 – 2003
SMP Negeri 1 Genteng Tahun 2003 – 2006
SMA Negeri 2 Genteng Tahun 2006 – 2009
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya Tahun 2012 – 2015
top related