i

DETEKSI KEJENUHAN SELURUH OTOT MANUSIA

MENGGUNAKAN SENSOR EMG BERBASIS

MIKROKONTROLER ARDUINO UNO

LAPORAN TUGAS AKHIR

Oleh:

Firdhan Tri Abyanto

14.F1.0016

FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA

2019

ii

iii

iv

ABSTRAK

Pada perkembangan zaman yang pesat ini di butuhkan suatu peralatan medis

yang modern, Salah satu bidang teknologi yang berkembang saat ini adalah

biomedis. Tugas akhir ini berkaitan dengan bidang biomedis yang menyajikan

teknologi yang mampu membaca sinyal ketegangan otot untuk mendeteksi listrik yang

ada di dalam otot manusia. Untuk adanya suatu aktivitas listrik pada suatu otot

manusia dilakukan analisis terhadap rangkaian penguat sinyal. Sinyal ini mempunyai

suatu amplituda yang sangat kecil maka dibutuhkan suatu komponen yaitu elektroda

gel sebagai media untuk mendeteksi sinyal otot tersebut. Elektroda di tempelkan ke

bagian otot yang ingin di ukur. Kemudian sinyal dikuatkan dengan menggunakan

rangkaian AD620AN dengan 1000 kali penguatan dan disearahkan menjadi

tegangan DC kemudian di baca mikrokontroler Arduino Uno sebagai nilai ADC dan

ditampilkan pada LCD.

Kata Kunci: electromyography, Otot manusia, rectifier, amplifier, arduino uno.

v

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena

dengan segala rahmat dan anugerahNya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas

Akhir beserta laporan Tugas Akhir yang berjudul “DETEKSI KEJENUHAN

SELURUH OTOT MANUSIA MENGGUNAKAN SENSOR EMG BERBASIS

MIKROKONTROLER ARDUINO UNO” yang menjadi tugas studi penulis

sebagai mahasiswa Program Sarjana Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik

Universitas Katolik Soegijapranata.

Pembuatan Tugas Akhir dan laporan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari bantuan-

bantuan maupun bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu penulis ingin untuk

menyampaikan ucapan terima kasihnya kepada:

1. Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan segala anugerah-Nya kepada

saya sehingga saya dapat menyelesaikan Tugas Akhir saya ini.

2. Orang tua yang telah memberikan motivasi, mendidik, menopang dan

memberikan dukungan dalam hidup saya.

3. Bapak Dr. Florentius Budi Setiawan, ST, MT; selaku dosen pembimbing

Tugas Akhir yang sudah memberikan bimbingan dan saran selama proses

pembuatan Tugas Akhir ini.

4. Dosen dan Karyawan Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas

Katolik Soegijapranta Semarang, yang telah memberikan bantuan dalam hal

vi

fasilitas sehingga dalam pengerjaan Tugas Akhir ini bisa berjalan dengan baik

dan lancar.

5. Teman-teman elektro angkatan 2014 yang diantaranya Hans, Nico, Lukas,

Christo, Yova, Nicholas,Tyle, Firdhan, Vincent, Galih, Wira, Nael yang telah

memberikan dukungan dan semangat.

6. Pihak-pihak lain yang telah banyak memberikan bantuan dalam proses

penulisan laporan Tugas Akhir ini, yang pada kesempatan ini tidak bisa saya

sebutkan satu persatu.

Saya selaku penulis laporan Tugas Akhir ini bahwa laporan yang saya buat ini

jauh dari kata sempurna dan masih memiliki banyak kekurangan yang sekiranya

masih butuh untuk diberi kritik maupun saran yang membangun, dengan itu penulis

menyampaikan permohonan maaf jika terdapat hal yang kurang berkenan dalam

laporan yang saya tulis ini.

Pada kesempatan kali ini penulis mengharapkan agar laporan Tugas Akhir ini

kiranya bisa memberikan ilmu yang berarti untuk kemajuan ilmu bagi banyak orang

maupun bagi Fakultas Teknik Elektro Jurusan Teknik Universitas Katolik

Soegijapranata Semarang.

Semarang,………………2019

Firdhan Tri Abyanto

vii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL…………………………………………………………………..i

LEMBAR PENGESAHAN…………………………………………………………...ii

PENYATAAN KEASLIAN LAPORAN TUGAS AKHIR………………………….iii

ABSTRAK…………………………………………………………………………...iv

KATA PENGANTAR………………………………………………………………...v

DAFTAR ISI………………………………………………………………………...vii

DAFTAR GAMBAR………………………………………………………………….x

DAFTAR TABEL…………………………………………………………………...xv

BAB I PENDAHULUAN…………………………………………………………….1

1.1 Latar Belakang………………………………………………………………...1

1.2 Perumusan Masalah……………………………………………………….......2

1.3 Batasan Masalah………………………………………………………………3

1.4 Tujuan…………………………………………………………………………3

1.5 Metodologi penelitian…………………………………………………………3

1.6 Sistematika Penulisan…………………………………………………………4

viii

BAB II LANDASAN TEORI…………………………………………………………6

2.1 Tata Letak Otot Pada Bagian Badan…………………………………………..8

2.2 Elektroda………………………………………………………………………9

2.3 LCD………………………………………………………………………….10

2.4 Voltmeter Digital DC………………………………………………………..11

2.5 Operasional Amplifier……………………………………………………….11

2.6 Mikrokontroler………………………………………………………….……12

BAB III HARDWARE & SOFTWARE…………………………………………….13

3.1 Rangkaian Analog…………………………………………………………...14

3.1.1 Penguat Instrumentasi AD620…………………………………………15

3.1.2 Op-Amp TL084………………………………………………………..16

3.1.3 Elektroda……………………………………………………………….18

3.2 Rangkaian Digital……………………………………………………………19

3.2.1 Mikrokontroler…………………………………………………………19

3.3 Sofware………………………………………………………………………21

3.3.1 Flowchart Program…………………………………………………….22

ix

BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA……………………………………24

4.1 Pendahuluan………………………………………………………………….24

4.2 Hasil Pengujian Alat…………………………………………………………24

4.3 Hasil Pengukuran 10 Otot Keadaan Rileksasi dan Kontraksi……………….25

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN……………………………………………..62

5.1 Kesimpulan…………………………………………………………………..62

5.2 Saran…………………………………………………………………………62

DAFTAR PUSTAKA………………………………………………………………..63

LAMPIRAN…………………………………………………………………………66

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Blok Diagram Dari Perancangan System………………………………2

Gambar 2.1 Proses Penghasilan Energi....…………………………………………..7

Gambar 2.2 Tata Letak Otot Badan…………………………………………………8

Gambar 2.3 Elektroda Gel…………………………………………………………..9

Gambar 2.4 LCD…………………………………………………………………...10

Gambar 2.5 Volmeter Digital DC………………………………………………….11

Gambar 2.6 Simbol OP-AMP……………………………………………………...11

Gambar 2.7 Arduino Uno…………………………………………………………..12

Gambar 3.1 Diagram Blok Alur sinyal EMG……………………………………...13

Gambar 3.2 Rangkaian EMG sensor……………………………………………….15

Gambar 3.3 Pinout AD620 dan Bentuk fisik AD620……………………………...16

Gambar 3.4 Rangkaian TL084……………………………………………………..17

Gambar 3.5 Elektroda Gel…………………………………………………………19

Gambar 3.6 Bentuk fisik dan pinout Arduino uno berbasis ATmega328………….20

Gambar 3.7 Bentuk Fisik Sistem Minimum……………………………… ……….21

Gambar 3.8 Flowchart Program……………………………………………………22

Gambar 4.1 Penempelan Elektroda Pada Otot Trapezius………………………….25

Gambar 4.2 Hasil Pengukuran Otot Trapezius Rilek Setelah AD620……….…….26

Gambar 4.3 Hasil Pengukuran Otot Trapezius Kontraksi setelah AD620…………26

Gambar 4.4 Hasil Pengukuran Otot Trapezius Rilek High Pass Filter…………….27

xi

Gambar 4.5 Hasil Pengukuran Otot Trapezius Kontraksi High Pass Filter………..27

Gambar 4.6 Hasil Output Pengukuran Otot Trapezius…………………………….28

Gambar 4.7 Hasil Output Pengukuran Otot Trapezius Kontraksi…………………28

Gambar 4.8 Penempelan Elektroda Pada Otot Pectoralis Major…………………….29

Gambar 4.9 Hasil Pengukuran Otot Pectoralis Major Rilek Setelah AD620……..29

Gambar 4.10 Hasil Pengukuran Otot Pectoralis Major Kontraksi Setelah AD620...30

Gambar 4.11 Hasil Pengukuran Otot Pectoralis Major Rilek High Pass Filter…….30

Gambar 4.12 Hasil Pengukuran Otot Pectoralis Major Kontraksi High Pass Filter..31

Gambar 4.13 Hasil Output Pengukuran Otot Pectoralis Major Rilek………………31

Gambar 4.14 Hasil Output Pengukuran Otot Pectoralis Major Kontraksi…………32

Gambar 4.15 Penempelan Elektroda Pada Otot Deltoid……………………………32

Gambar 4.16 Hasil Pengukuran Otot Deltoid Rilek Setelah AD620………………..33

Gambar 4.17 Hasil Pengukuran Otot Deltoid Kontraksi Setelah AD620…………...33

Gambar 4.18 Hasil Pengukuran Otot Deltoid Rilek High Pass Filter……………….34

Gambar 4.19 Hasil Pengukuran Otot Deltoid Kontraksi High Pass Filter…………..34

Gambar 4.20 Hasil Output Pengukuran Otot Deltoid Rilek………………………...35

Gambar 4.21 Hasil Output Pengukuran Otot Deltoid Kontraksi……………………35

Gambar 4.22 Penempelan Elektroda Pada Otot Platysma…………………………..36

Gambar 4.23 Hasil Pengukuran Otot Platysma Rilek Setelah AD620……………...36

Gambar 4.24 Hasil Pengukuran Otot Platysma Kontraksi Setelah AD620…………37

Gambar 4.25 Hasil Pengukuran Otot Platysma Saat Rilek High Pass Filter………..37

xii

Gambar 4.26 Hasil Pengukuran Otot Platysma Saat Kontraksi High Pass Filter…...38

Gambar 4.27 Hasil Output Pengukuran Otot Platysma Saat Rilek………………….38

Gambar 4.28 Hasil Output Pengukuran Otot Platysma Saat Kontraksi…………….39

Gambar 4.29 Penempelan Elektroda Pada Otot Braciodialis……………………….39

Gambar 4.30 Hasil Pengukuran Otot Braciodialis Rilek Setelah AD620…………..40

Gambar 4.31 Hasil Pengukuran Otot Braciodialis Kontraksi Setelah AD620……...40

Gambar 4.32 Hasil Pengukuran Otot Braciodialis Rilek High Pass Filter………….41

Gambar 4.33 Hasil Pengukuran Otot Braciodialis Kontraksi High Pass Filter……..41

Gambar 4.34 Hasil Output Pengukuran Otot Braciodialis Rilek…………………...42

Gambar 4.35 Hasil Output Pengukuran Otot Braciodialis Kontraksi……………....42

Gambar 4.36 Penempelan Elektroda Pada Otot Latissimus Dorsi…………………..43

Gambar 4.37 Hasil Pengukuran Otot Latissimus Dorsi Rilek Setelah AD620……...43

Gambar 4.38 Hasil Pengukuran Otot Latissimus Dorsi Kontraksi Setelah AD620…44

Gambar 4.39 Hasil Pengukuran Otot Latissimus Dorsi Rilek High Pass Filter…….44

Gambar 4.40 Hasil Pengukuran Otot Latissimus Dorsi Kontraksi High Pass

Filter…………………………………………………………………..45

Gambar 4.41 Hasil Output Pengukuran Otot Latissimus Dorsi Rilek………………45

Gambar 4.42 Hasil Output Pengukuran Otot Latissimus Dorsi Kontraksi………….46

Gambar 4.43 Penempelan Elektroda Pada Otot Rhomboid………………………….46

Gambar 4.44 Hasil Pengukuran Otot Rhomboid Rilek Setelah AD620…………….47

Gambar 4.45 Hasil Pengukuran Otot Rhomboid Kontraksi Setelah AD620………..47

Gambar 4.46 Hasil Pengukuran Otot Rhomboid Rilek High Pass Filter……………48

xiii

Gambar 4.47 Hasil Pengukuran Otot Rhomboid Kontraksi High Pass Filter……….48

Gambar 4.48 Hasil Output Pengukuran Otot Rhomboid Rilek……………………...49

Gambar 4.49 Hasil Output Pengukuran Otot Rhomboid Kontraksi…………………49

Gambar 4.50 Penempelan Elektroda Pada Otot Serratus Anterior………………….50

Gambar 4.51 Hasil Pengukuran Otot Serratus Anterior Rilek Setelah AD620……..50

Gambar 4.52 Hasil Pengukuran Otot Serratus Anterior Kontraksi Setelah AD620...51

Gambar 4.53 Hasil Pengukuran Otot Serratus Anterior Rilek High Pass Filter……51

Gambar 4.54 Hasil Pengukuran Otot Serratus Anterior Kontraksi High Pass

Filter......................................................................................................52

Gambar 4.55 Hasil Output Pengukuran Otot Serratus Anterior Rilek……………..52

Gambar 4.56 Hasil Output Pengukuran Otot Serratus Anterior Kontraksi………...53

Gambar 4.57 Penempelan Elektroda Pada Otot Extensor Carpi Ulnaris…………...53

Gambar 4.58 Hasil Pengukuran Otot Extensor Carpi Ulnaris Rilek Setelah

AD620………………………………………………………………...54

Gambar 4.59 Hasil Pengukuran Otot Extensor Carpi Ulnaris Kontraksi Setelah

AD620………………………………………………………………...54

Gambar 4.60 Hasil Pengukuran Otot Extensor Carpi Ulnaris Rilek High Pass

Filter…………………………………………………………………..55

Gambar 4.61 Hasil Pengukuran Otot Extensor Carpi Ulnaris Kontraksi High Pass

Filter…………………………………………………………………..55

Gambar 4.62 Hasil Output Pengukuran Otot Extensor Carpi Ulnaris Rilek……….56

Gambar 4.63 Hasil Output Pengukuran Otot Extensor Carpi Ulnaris Kontraksi…..56

Gambar 4.64 Penempelan Elektroda Pada Otot Trisep……………………………..57

Gambar 4.65 Hasil Pengukuran Otot Trisep Rilek Setelah AD620………………...57

xiv

Gambar 4.66 Hasil Pengukuran Otot Trisep Kontraksi Setelah AD620…………....58

Gambar 4.67 Hasil Pengukuran Otot Trisep Rilek High Pass Fiter………………...58

Gambar 4.68 Hasil Pengukuran Otot Trisep Kontraksi High Pass Fiter……………59

Gambar 4.69 Hasil Output Pengukuran Otot Trisep Rilek…………………………59

Gambar 4.70 Hasil Output Pengukuran Otot Trisep Kontraksi…………………….60

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Spesifikasi pin LCD 16x2………………………………………………….10

Tabel 2. Tabel Nilai Titik Puncak Pengukuran……………………………………...61