GELANG PENGUKUR DETAK JANTUNG DAN SUHU TUBUH MANUSIA …repository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/50374/1/DIAH E… · FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI

GELANG PENGUKUR DETAK JANTUNG DAN SUHU

TUBUH MANUSIA BERBASIS INTERNET of THINGS (IoT)

Skripsi

Oleh

Diah Eka Savitri

11150970000012

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI

SYARIF HIDAYATULLAH

JAKARTA

1441 H/2020 M

i



Skripsi

Diajukan kepada Fakultas Sains dan Teknologi untuk Memenuhi Persyaratan

Memperoleh Gelar Sarjana Sains (S.Si)

Oleh

Diah Eka Savitri

NIM: 11150970000012

PROGRAM STUDI FISIKA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI

SYARIF HIDAYATULLAH

JAKARTA

1441 H/2020 M

ii

LEMBAR PERSETUJUAN PEMBIMBING



Skripsi

Diajukan kepada Fakultas Sains dan Teknologi untuk Memenuhi Persyaratan

Memperoleh Gelar Sarjana Sains (S.Si)

Oleh

Diah Eka Savitri

NIM: 11150970000012

Menyetujui

iii

LEMBAR PENGESAHAN UJIAN

Skripsi yang berjudul “GELANG PENGUKUR DETAK JANTUNG

DAN SUHU TUBUH MANUSIA BERBASIS INTERNET of THINGS (IoT)”

yang ditulis oleh Diah Eka Savitri dengan NIM. 11150970000012 telah diuji di

hadapan dewan penguji dan dinyatakan lulus dalam sidang Munaqasah Fakultas

Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta pada

tanggal 9 Januari 2020. Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu syarat

memperoleh gelar sarjana Strata Satu (S1) Program Studi Fisika.

Menyetujui,

iv

LEMBAR PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa:

1. Skripsi ini merupakan hasil karya asli saya sendiri yang diajukan untuk

memenuhi salah satu persyaratan memperoleh gelar Sarjana Sains (S.Si) di

UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.

2. Semua sumber yang saya gunakan dalam penelitian ini telah dicantumkan

sesuai dengan ketentuan yang berlaku di UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.

3. Jika di kemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan hasil karya asli saya

sendiri atau merupakan hasil jiplakan dari karya orang lain, maka saya

bersedia menerima sanksi yang berlaku di UIN Syarif Hidyatullah Jakarta.

v

ABSTRAK

Jantung bekerja sebagai alat pemompa darah akan menjadi organ yang

sangat fatal jika jantung tidak bekerja secara optimal. Kondisi inilah yang dapat

menyebabkan terjadinya gangguan jantung yang diakibatkan oleh terhambatnya

suplai darah ke otot-otot jantung karena pembuluh darah yang tersumbat ataupun

irama denyut jantung yang tidak normal. Salah satu alat yang dapat mendiagnosa

gangguan jantung adalah elektrokardiograf, namun seiring berkembangnya

teknologi telah banyak yang merancang alat pengukur detak jantung digital.

Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan membangun, melakukan

karakterisasi perangkat keras (hardware), dan menganalisis hasil perancangan

gelang pengukur detak jantung dan suhu tubuh manusia yang menggunakan

metode photoplethysmograph Reflectance. Hasil perancangan dibuat

menggunakan sensor MAX30102 dan Arduino Nano yang telah diinterfacekan

menuju aplikasi RemoteXY pada android menggunakan modul bluetooth HC-05.

Batas jangkauan yang diterima oleh android melalui bluetooth HC-05 sebesar

46,5 m pada ruangan terbuka dan tanpa halangan apapun. Pengukuran data pada

penelitian ini memiliki tingkat ketelitian rata-rata diatas 90% dengan akurasi

perbandingan sensor MAX30102 dan Pulse Oximetry sebesar 98,594%, akurasi

perbandingan sensor MAX30102 dan sensor MAX30100 sebesar 98,754% serta

akurasi perbandingan sensor MAX30102 dan termometer digital sebesar 99,52%.

Kata kunci : Arduino Nano, Detak Jantung, Photoplethysmograh, Sensor

MAX30102, Suhu Tubuh

vi

ABSTRACT

The heart works as a blood pumping device will become a very fatal organ

if the heart does not work optimally. This condition can cause heart problems

caused by blocked blood supply to the heart muscles due to blocked blood vessels

or abnormal heart rhythms. One tool that can diagnose heart problems is an

electrocardiograf, but as technology develops, many have designed digital heart

rate measuring devices. This study aims to design and build, characterize

hardware (hardware), and analyze the results of the design of heart rate and

human body temperature measuring wristbands using the Photoplethysmograph

Reflectance method. The design results were made using the MAX30102 sensor

and Arduino Nano that have been interfaced to the RemoteXY application on

android using the HC-05 bluetooth module. The range of limits received by

android via bluetooth HC-05 is 46,5 m in open spaces and without any

obstruction. Measurement data in this study has an average level of accuracy

above 90% with an accuracy of MAX30102 sensor comparison and Pulse

Oximetry of 98,594%, accuracy of MAX30102 sensor ratio and MAX30100 sensor

of 98,754% and accuracy of comparison of MAX30102 sensors and digital

thermometer of 99,52%.

Keywords : Arduino Nano, Bluetooth, Body Temperature, Heartbeat,

Photoplethysmograph

vii

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur bagi Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya

kepada penulis. Sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik,

guna memenuhi persyaratan memperoleh gelar Sarjana Sains di Universitas Islam

Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta. Shalawat dan salam senantiasa tercurahkan

kepada baginda Nabi Muhammad SAW yang mengantarkan manusia dari zaman

kegelapan ke zaman yang terang benderang saat ini.

Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini tidak dapat terselesaikan

tanpa dukungan dari berbagai pihak, baik moril maupun materil. Oleh karena itu,

penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada semua pihak yang telah

membantu penulis dalam penyusunan skripsi ini, terutama kepada:

1. Kedua orang tua yang telah memberikan dukungan moril maupun materiil

serta do’a yang tiada henti- hentinya kepada penulis.

2. Segenap keluarga besar yang telah memberikan support dalam penyelesaian

skripsi ini.

3. Ibu Tati Zera, M.Si selaku Ketua Program Studi Fisika dan Pembimbing

Akademik yang telah memberikan arahan kepada penulis.

4. Bapak Dr. Ambran Hartono, M.Si selaku pembimbing I yang telah

membimbing penulis dan banyak memberikan pengarahan terkait penelitian

skripsi ini, juga memberikan banyak ilmu-ilmu baru serta solusi pada setiap

permasalahan dalam penulisan skripsi ini.

5. Ibu Elvan Yuniarti, M.Si selaku pembimbing II yang telah sabar

membimbing penulis dan memberikan banyak masukan dan solusi kepada

viii

penulis terkait permasalahan penulisan skripsi ini.

6. Seluruh dosen-dosen Program Studi Fisika, atas seluruh ilmu yang telah

diberikan kepada penulis selama melakukan studi.

7. Teman-teman Fisika Instrumentasi UIN 2015 yang selama kuliah selalu

memberikan semangat dan bantuannya kepada penulis.

8. Teman-teman Fisika UIN 2015 yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu

yang selalu senantiasa memberikan semangat dan bantuannya kepada penulis.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna

dikarenakan terbatasnya pengalaman dan pengetahuan yang dimiliki penulis. Oleh

karena itu, penulis mengharapkan segala bentuk saran serta masukan bahkan kritik

yang membangun dari berbagai pihak yang dapat disampaikan melalui alamat e-

mail penulis [email protected]. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat

bagi para pembaca dan semua pihak khususnya dalam bidang instrumentasi.

Jakarta, 03 Januari 2020

Diah Eka Savitri

ix

DAFTAR ISI

LEMBAR PERSETUJUAN PEMBIMBING ..................................................... ii

LEMBAR PENGESAHAN UJIAN .................................................................... iii

LEMBAR PERNYATAAN ................................................................................. iii

ABSTRAK ..............................................................................................................v

KATA PENGANTAR ......................................................................................... vii

DAFTAR ISI ......................................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xii

DAFTAR TABEL .............................................................................................. xiv

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

Latar Belakang ......................................................................................... 1

Rumusan Masalah .................................................................................... 5

Batasan Masalah ....................................................................................... 5

Tujuan ....................................................................................................... 6

Manfaat ..................................................................................................... 6

Sistematika Penulisan ............................................................................... 7

BAB II KAJIAN PUSTAKA .................................................................................8

2.1 Jantung ...................................................................................................... 8

2.2 Suhu .......................................................................................................... 9

x

2.3 Photoplethysmography (PPG) ................................................................ 11

2.4 Sensor MAX30102 ................................................................................. 14

2.5 Termometer ............................................................................................ 17

2.6 Arduino Nano ......................................................................................... 18

2.7 Arduino IDE ........................................................................................... 19

2.8 Bluetooth HC-05 .................................................................................... 21

2.9 RemoteXY ............................................................................................... 22

2.10 Internet of Things (IoT) .......................................................................... 23

BAB III METODE PENELITIAN .....................................................................25

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ................................................................ 25

3.2 Alat dan Bahan ....................................................................................... 25

3.2.1 Perangkat Keras (Hardware) .......................................................... 25

3.2.2 Perangkat Lunak (Software) ............................................................ 25

3.3 Tahapan dan Alur Penelitian .................................................................. 26

3.4 Tahapan Perancangan Alat ..................................................................... 28

3.4.1 Perancangan Perangkat Keras (Hardware) ..................................... 28

3.4.2 Perancangan Perangkat Lunak (Software) ...................................... 29

3.5 Metode Pengambilan Data ..................................................................... 30

3.6 Metode Pengolahan Data ........................................................................ 30

3.6.1 Perhitungan Statistik ....................................................................... 31

xi

3.6.2 Uji Akurasi ...................................................................................... 31

3.6.3 Uji Ketelitian ................................................................................... 31

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................32

4.1 Perancangan Hardware .......................................................................... 32

4.2 Perancangan Software ............................................................................ 34

4.3 Hasil Pengujian Karakterisasi Perangkat Keras (Hardware) Gelang

Pengukur Detak Jantung dan Suhu Tubuh ........................................................ 36

4.3.1 Bluetooth HC-05 ............................................................................. 37

4.3.2 Sensor MAX30102 ......................................................................... 38

4.4 Hasil Pengujian Gelang Pengukur Detak Jantung dan Suhu Tubuh ...... 40

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ...............................................................46

5.1 Kesimpulan ............................................................................................. 46

5.2 Saran ....................................................................................................... 47

DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................48

LAMPIRAN ..........................................................................................................53

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Anatomi Fisiologi Jantung ................................................................. 9

Gambar 2.2 Jenis-jenis Metode Photoplethysmograph ....................................... 12

Gambar 2.3 Modul Sensor MAX30102 .............................................................. 14

Gambar 2.4 Photoplethysmography menggunakan metode Reflectance ........... 15

Gambar 2.5 Reaksi Heart Rate (Panjang Gelombang) ........................................ 16

Gambar 2.6 Macam-macam Termometer ............................................................ 17

Gambar 2.7 Tampilan Arduino Nano .................................................................. 18

Gambar 2.8 Tampilan Software Arduino IDE..................................................... 19

Gambar 2.9 Bluetooth Module HC-05 ................................................................ 21

Gambar 2.10 Tampilan RemoteXY ..................................................................... 23

Gambar 2.11 Konsep IoT .................................................................................... 24

Gambar 3.1 Flowchart Tahapan dan Alur Penelitian .......................................... 26

Gambar 3.2 Desain Perancangan Perangkat Keras (Hardware) ......................... 28

Gambar 3.3 Flowchart Perancangan Perangkat Lunak (Software) .................... 29

Gambar 4.1 Desain Hasil Perancangan Hardware............................................... 32

Gambar 4.2 Tampilan Gelang Pengukur Detak Jantun dan Suhu Tubuh dengan

(a) Gelang Sensor (b) Gelang Mikrokontroler dan (c) Tampilan Kedua Gelang

pada Pergelangan Tangan ..................................................................................... 33

Gambar 4.3 Tampilan Menu Library Manager ................................................... 35

Gambar 4.4 Tampilan GUI pada Aplikasi RemoteXY........................................ 35

Gambar 4.5 Grafik Perbandingan Karakterisasi Bluetooth HC-05 dengan Sensor

MAX30102 dan Pulse Oximetry ........................................................................... 38

xiii

Gambar 4.6 Grafik Nilai Detak Jantung pada Relawan ...................................... 43

Gambar 4.7 Grafik Nilai Detak Jantung pada Relawan Jika Diperjelas ............. 43

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Kategori Suhu Tubuh Manusia ............................................................ 10

Tabel 2.2 Fitur dan Keuntungan Modul Sensor MAX30102 ............................... 15

Tabel 2.3 Spesifikasi Board Arduino Nano .......................................................... 19

Tabel 2.4 Bagian-bagian Software Arduino IDE ................................................. 20

Tabel 2.5 Spesifikasi Modul Bluetooth HC-05 .................................................... 22

Tabel 4.1 Deskripsi Gelang Pengukur Detak Jantung dan Suhu Tubuh 33

Tabel 4.2 Karakterisasi Bluetooth HC-05 terhadap Jarak .................................... 37

Tabel 4.3 Karakterisasi sensor MAX30102 dengan Pulse Oximetry ................... 39

Tabel 4.4 Karakterisasi sensor MAX30102 dengan Termometer Air Raksa ....... 39

Tabel 4.5 Pengolahan Data Detak Jantung (BPM) ............................................... 41

Tabel 4.6 Pengolahan Data Suhu Tubuh (°C) ...................................................... 42

1

BAB I

PENDAHULUAN

Latar Belakang

“Dan sesungguhnya Kami telah menciptakan manusia dan mengetahui

apa yang dibisikkan oleh hatinya, dan Kami lebih dekat kepadanya

daripada urat lehernya.” (QS Al Qaaf : 16)

Di dalam tubuh manusia terdapat organ-organ yang memiliki peranannya

tersendiri, salah satunya adalah jantung. Jantung terletak pada rongga dada

sebelah kiri dan merupakan salah satu organ yang berperan dalam sistem

peredaran darah yang terdiri dari pembuluh darah arteri dan vena. Jantung yang

bekerja sebagai alat pemompa darah menjadi organ yang sangat fatal jika jantung

tidak bekerja secara optimal. Kondisi inilah yang dapat menyebabkan terjadinya

gangguan jantung yang diakibatkan oleh terhambatnya suplai darah ke otot-otot

jantung karena pembuluh darah yang tersumbat ataupun irama denyut jantung

yang tidak normal.

Salah satu gangguan jantung yang sering terjadi di masyarakat adalah

gangguan irama denyut jantung atau yang biasa disebut dengan aritmia. Aritmia

merupakan suatu perubahan mekanisme penghantar impuls listrik irama jantung di

luar batas normal yang dapat menyebabkan kelainan pada elektrofisiologi. Pada

2

umumnya, denyut irama jantung normal pada manusia usia dewasa berkisar 60-

100 beats per minute (bpm). Namun dalam hal ini, denyut jantung yang terjadi

pada dua keadaan yaitu repolarisasi dan depolarisasi nodus sinus mengalami

gangguan frekuensi atau yang biasa disebut aritmia. Keadaan ketidaknormalan

denyut irama jantung yang berada di atas batas normal yakni >100 bpm termasuk

ke dalam jenis gangguan jantung takikardia, sedangkan keadaan tidak normalnya

irama jantung yang berada di bawah batas normal yakni <60 bpm disebut

bradikardia[1]–[3].

Penyakit yang disebabkan oleh gangguan ataupun ketidak normalan irama

jantung diperkirakan dapat mencapai angka 50% kematian di negara-negara

berkembang. Gejala-gejala awal yang dapat dirasakan yakni pusing, sesak napas,

menurunnya intensitas kemampuan berolahraga bahkan dapat menyebabkan

stroke. Pada penelitian yang dilakukan oleh Putri Anggraini, Abdurrahman

Wahid, dan Noor Diani menjelaskan bahwa data yang terdapat pada Rumah Sakit

Umum Daerah Ulin Banjarmasin pada Januari-Oktober 2015 mencapai 93 pasien

dengan 40 pasien menderita aritmia dengan jenis sinus takikardia. Namun, setelah

dilakukan penelitian dengan 17 responden dapat dibuktikan bahwa 11 responden

mengalami komplikasi aritmia [4]. Hal-hal tersebut dapat dicegah dengan

menjaga pola makan yang sehat, mengurangi kadar garam, gula, lemak, menjalani

olahraga secara rutin, serta melakukan pemeriksaan dini teratur melalui dokter.

Tindak penanganan kejadian dan penyakit seperti diatas, umumnya para

dokter akan melakukan tindakan diagnosa menggunakan alat-alat medis bidang

kedokteran. Cara termudah bagi paramedis mendeteksi kondisi kesehatan manusia

3

terlebih jantung adalah menggunakan stetoskop akustik dengan mendengarkan

suara tubuh dan jantung manusia. Teknik tersebut dinamakan auskultasi, akan

tetapi cara tersebut kurang akurat karena dapat terganggu oleh bunyi sekitar

dimana cara ini harus membutuhkan konsentrasi tinggi agar suara detak dapat

terdengar. Selain menggunakan stetoskop, paramedis juga memiliki alat medis

yang lebih akurat yang dapat mendeteksi secara real time kondisi jantung

manusia, yakni Elektrokardiograf (EKG). EKG dalam bidang kedokteran ini

hanya dapat digunakan oleh tenaga medis profesional dan berpengalaman pada

bidangnya. Alat kedokteran tersebut juga hanya dapat ditemukan di berbagai

rumah sakit ataupun klinik kesehatan lainnya. Oleh karena itu, diperlukan suatu

alat yang dapat mengukur laju detak jantung secara tepat dan bersifat real time

serta dapat dimiliki oleh setiap keluarga sebagai alat pemeriksaan dini [5].

Dengan berkembangnya ilmu dan pengetahuan saat ini, semakin

bertambah pesat pula teknologi-teknologi canggih dalam berbagai bidang. Salah

satu bidang yang menunjukkan kemajuan teknologinya sangat pesat terdapat pada

bidang elektronika medis. Dengan adanya elektronika medis dapat membantu

kerja bidang kedokteran dalam mendiagnosa pasien secara cepat dan tepat, seperti

salah satu alat yang dapat mengukur detak jantung yaitu pengukur laju detak

jantung menggunakan pulse sensor. Alat ini dapat mendiagnosa kondisi normal

maupun tidak normalnya detak jantung melalui peletakan alat deteksi atau sensor

pada beberapa bagian denyut nadi, yakni di belakang lutut, kunci paha, leher, sisi

atas atau bagian dalam kaki, pelipis, pergelangan tangan, atau di bagian arteri

dekat kulit dengan hasil keluaran berupa nilai digital bpm. Selain itu, pengukur

4

laju detak jantung ini juga digunakan sebagai monitoring kondisi jantung manusia

yang sedang dalam perawatan intensif, perekaman tingkat kegiatan fisik baik

dalam bidang olahraga kesehatan maupun terapi agar dapat diperoleh kondisi

optimum detak jantung tersebut.

Raka Agung yang merupakan staf pengajar teknik elektro di Fakultas

Teknik UNUD melakukan penelitian dengan merealisasikan elektrokardiograf

berbasis komputer personal untuk akuisisi data karakterisasi sinyal elektris

jantung pada alat elektrokardiograf komersial. Beliau juga melakukan pengujian

perancangan perangkat keras menggunakan amplifier dan filter yang bekerja serta

tampilan pada komputer yang menunjukkan karakteristik sinyal jantung dalam

waktu nyata. Namun berbeda dengan penelitian yang dilakukan oleh Rijal

Abdurrohman et al., mereka menggunakan notebook sebagai media pembacaan

data sinyal elektrokardiograf yang dikirimkan melalui wi-fi. Sinyal listrik jantung

yang disadap menggunakan elektroda akan langsung terbaca oleh modul sensor

AD8232 yang selanjutnya akan disimpan datanya menggunakan Wemos D1 mini

sebagai jaringan wi-fi. Tujuan penelitian ini adalah membantu kerja dokter dalam

menindak lanjuti pemeriksaan EKG yang pengiriman data sinyalnya dapat

langsung dikirim menuju notebook di ruangan dokter dengan keamanan privasi

yang terjamin karena terenkripsi [6], [7].

Penelitian lainnya yang dilakukan oleh Fajar Ahmad Fauzi mengenai

pengukuran laju detak jantung dan suhu tubuh, beliau menggunakan pulse sensor

dan sensor LM35 sebagai bahan penelitian yang diintegrasikan dengan Atmega 16

dan ditampilkan melalui lcd [8].

5

Dari penelitian-penelitian sebelumnya tersebut yang melatarbelakangi

penulis untuk melakukan pengembangan alat pengukur laju detak jantung yang

dilengkapi dengan pendeteksi suhu tubuh berbasis mikrokontroler yang dapat

langsung dihubungkan menggunakan bluetooth dengan interface perangkat lunak

RemoteXY pada android dan bersifat portable, sehingga sinyal-sinyal yang

dihasilkan dari pengukuran terhadap pasien dapat terdeteksi secara real time

dalam bentuk digital serta langsung terlihat pada monitor android tanpa harus

memeriksakan diri terlebih dahulu ke rumah sakit. Gelang pengukur detak jantung

dan suhu tubuh ini dapat diintegrasikan dengan alat yang dapat memberikan

respon secara tepat dan cepat terhadap gejala ketidaknormalan jantung.

Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang dipaparkan, dapat ditarik beberapa

rumusan masalah, sebagai berikut :

1. Bagaimana merancang dan membangun alat pengukur laju detak jantung dan

suhu tubuh manusia menggunakan sensor MAX30102 berbasis Internet o

Things (IoT)?

2. Bagaimana cara mengkarakterisasi hardware yang digunakan?

3. Apakah perancangan alat dengan metode tersebut lebih akurat dan lebih baik

daripada metode lainnya?

Batasan Masalah

Pada penyusunan tugas akhir ini, permasalahan mengenai perancangan

gelang pengukur detak jantung dan suhu tubuh manusia akan dibatasi pada :

6

1. Melakukan pengukuran hanya pada lengan

2. Melakukan pengukuran dengan relawan laki-laki dan perempuan yang

berusia 46 tahun, 45 tahun, 22 tahun, 21 tahun, dan 16 tahun.

3. Melakukan analisis perbandingan hasil pengukuran dengan sensor

MAX30100 dan Pulse Oximetry

4. Perancangan alat menggunakan Mikrokontroler Arduino Nano, bluetooth

HC-05, dan modul sensor MAX30102

Tujuan

Tujuan dari pengembangan alat pada tugas akhir ini adalah sebagai

berikut:

1. Merancang dan membangun gelang pengukur detak jantung dan suhu tubuh

sebagai monitoring kondisi tubuh dengan sensor yang terpasang pada

pergelangan tangan menggunakan mikrokontroler.

2. Melakukan karakterisasi pada hardware yang digunakan dalam perancangan

alat.

3. Menganalisis hasil pengukuran pada alat yang dibuat dengan alat yang sudah

ada menggunakan metode yang berbeda.

Manfaat

Pada penelitian ini, alat yang dibuat diharapkan dapat menjadi solusi

alternatif sebagai monitoring kondisi tubuh berbasis mikrokontroler pada

pemeriksaan dini melalui aktivitas sehari-hari.

7

Sistematika Penulisan

Untuk memberikan gambaran ringkasan pada skripsi ini, peneliti

menyajikan dalam bentuk sistematika penulisan skripsi. Sistem yang digunakan

sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN, berisi latar belakang, tujuan, batasan masalah,

rumusan masalah, manfaat penelitian, sistematika penulisan.

BAB II KAJIAN PUSTAKA, berisi bab-bab yan mengandung dasar teori

sesuai dengan penelitian yang dilakukan, sehingga dasar teori ini akan menjadi

acuan dalam penelitian.

BAB III METODE PENELITIAN, menjelaskan mengenai tempat dan

waktu penelitian, alat dan bahan yang digunakan, tahapan dan alur penelitian,

tahapan perancangan alat, metode pengambilan data, dan metode pengolahan data.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN, menyajikan hasil dan

pembahasan berupa hasil rancangan perangkat lunak dan perangkat kerasnya,

hasil uji coba alat, hasil rancangan serta pembahasan mengenai hasil rancangan

tersebut.

BAB V PENUTUP, berisi tentang kesimpulan penelitian secara

keseluruhan yang telah dilakukan serta saran-saran yang diberikan penulis untuk

peneliti selanjutnya.

8

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.1 Jantung

Jantung termasuk ke dalam sistem kardiovaskuler sebagai organ utamanya.

Jantung adalah organ otot berongga dan memiliki ukuran sebesar kepalan tangan.

Ukuran jantung dewasa panjangnya kira-kira 12 cm dengan lebar 8-9 cm serta

tebal kira-kira 6 cm. Jantung memiliki berat sekitar 7-15 ons atau 200 sampai 425

gram dan sedikit lebih besar dari kepalan tangan. Jantung terletak diantara paru-

paru dan berada ditengah dada, bertumpu pada diaphragma thoracis. Selaput yang

membungkus jantung disebut perikardium dimana terdiri antara lapisan fibrosa

dan serosa. Epikardium adalah lapisan paling luar dari jantung. Pada setiap

harinya, jantung berdetak sebanyak 100.000 kali dan dalam masa periode itu

jantung memompa 2.000 galon darah atau sekitar 7.571 liter darah.

Jantung merupakan organ tubuh manusia yang dapat menghasilkan muatan

listrik dan berfungsi untuk memompa darah ke seluruh tubuh melalui pembuluh

darah (arteri dan vena) dengan kontraksi jantung berulang dan berirama.

Pembuluh arteri memiliki gelombang yang dapat teraba jika arteri melintasi tulang

dekat permukaan kulit melalui pemompaan darah oleh jantung yang disebut

dengan denyut nadi. Denyut nadi yang di lewati oleh arteri radialis terdapat di

bagian depan pergelangan tangan, arteri temporalis pada bagian atas tulang

temporal, serta arteri dorsalis pedis pada bagian siku mata kaki. Jantung dibentuk

9

oleh organ-organ muscular, apex dan basis cordis, serambi kanan dan kiri serta

bilik kanan dan kiri [9].

Pada bagian serambi kanan atas, jantung memiliki alat pacu alami bernama

simpul Sino Atrial (SA). Nodus SA menciptakan listrik yang membuat jantung

dapat berdetak serta menghasilkan sinyal listrik normal sebesar 60-100 bpm.

Dengan otot jantung yang berkontraksi akan menghasilkan arus listrik ataupun

konduksi jantung serta ritme jantung yang dapat di kontrol karena rangsangan

elektrik yang akan berjalan dari arah Sino Atrial (SA) node menuju ke

Atriventrikular (AV) node dan selanjutnya menuju ke bundle of his yang akan

bercabang di serat purkinje menuju ujung masing-masing ventrikel [10].

Metode yang dapat dilakukan untuk mengukur laju detak jantung seperti

elektrokardiogram (EKG), Photoplethysmography (PPG), Phonocardiogram

(PCG), maupun Auskultasi [11].

Gambar 2.1 Anatomi Fisiologi Jantung [12]

2.2 Suhu

Suhu merupakan sebuah unit panas yang biasa disebut derajat untuk

mengukur keadaan panas atau dinginnya suatu substansi. Suhu tubuh diperoleh

dari keseimbangan antara produksi dan pengeluaran panas dari tubuh yang hilang

10

ke lingkungan. Manusia memiliki suhu tubuh normal yang berkisar antara 36°C

hingga 37,5°C yang dapat diukur pada beberapa bagian anggota tubuh, misalnya

ketiak, telinga, mulut, dahi, leher, dan dubur. Dalam keadaan beraktivitas, sistem

pengontrolan suhu dalam tubuh manusia akan tetap menjaga suhu utama pada

nilai yang relatif konstan, meskipun suhu di luar tubuh berfluktuasi. Suhu tubuh

akan tetap bergantung pada aliran darah menuju kulit yang diimbangi dengan suhu

panas di lingkungan luar. Tubuh manusia memiliki suhu tubuh rata-rata untuk

mengontrol suhu agar tetap normal sebesar 35°C [13], [14].

Tabel 2.1 Kategori Suhu Tubuh Manusia

KATEGORI

Hipotermia Normal Febris/Pireksia Hipertermia

<36°C 36°C-37,5°C 37,5°C-40°C >40°C

Hipotermia merupakan kondisi saat suhu tubuh berada di titik bawah

normal, sedangkan hipertemia merupakan kondisi saat suhu tubuh berada di atas

titik normal. Pada dua kondisi tubuh tersebut, artinya tubuh manusia sedang

mengalami kelainan pada sistem termoregulasi (sistem pengaturan adaptasi suhu

tubuh terhadap lingkungan). Febris atau pireksia merupakan kondisi tubuh saat

suhu berkisar antara 37,5°C-40°C. Suhu tubuh mempunya korelasi positif pada

proporsi langsung dengan jumlah panas yang disimpan dalam tubuh. Ketika

jumlah panas yang disimpan dalam tubuh meningkat maka suhu tubuh akan

meningkat pula, seperti pada saat tubuh sedang demam ataupun sedang

melakukan aktivitas fisik yang berat (olahraga). Ketika panas yang disimpan

11

mengalami penurunan, maka kondisi suhu tubuh pun akan mengalami penurunan

pula [15], [16].

2.3 Photoplethysmography (PPG)

Salah satu metode yang dapat digunakan untuk mengukur laju detak

jantung adalah menggunakan metode Photoplethysmography (PPG).

Photoplethysmography (PPG) merupakan metode optik sederhana yang dapat

mendeteksi perubahan volume darah dari pemompaan jantung secara non-

invasive. Metode PPG ini membutuhkan cahaya dengan panjang gelombang yang

dapat disesuaikan sehingga photodetektor akan mengubah radiasi gelombang

cahaya menjadi sama dengan perubahan pada volume darah yang mengalir. LED

merah memancarkan gelombang cahaya menuju darah yang akan diserap sebagian

oleh hemoglobin pada darah, sedangkan sisa dari gelombang cahaya akan

diteruskan dan diterima oleh photodetektor. Sisa gelombang cahaya selanjutnya

dibandingkan dengan nilai awal gelombang cahaya dari sebelum diserap darah.

Pada setiap pemompaan darah oleh jantung ke seluruh tubuh, denyut jantung pun

akan ikut terjadi disertai gelombang pulsa yang merambat melewati pembuluh

arteri hingga ke ujung pembuluh kapiler. Photoplethysmogram adalah sinyal yang

dihasilkan dari sensor yang menggunakan metode Photoplethysmograph (PPG)

yang berbentuk gelombang seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2 dibawah ini

[17].

12

Gambar 2.2 Jenis-jenis Metode Photoplethysmograph [18]

Di dalam metode pengukuran Photoplethysmpgraph, hukum Lambert-

Beer menjadi landasan dalam metode ini yang berbunyi “jumlah radiasi cahaya

tampak yang diserap atau ditransmisikan oleh suatu larutan merupakan suatu

fungsi eksponen dari konsentrasi zat dan tebal larutan”. Intensitas cahaya berperan

dalam pengiriman cahaya-cahaya yang masuk menuju suatu titik tertentu dengan

satuan waktu. Intensitas cahaya dibagi menjadi dua, yakni intensitas cahaya yang

datang menuju bahan uji atau jari tangan dinamakan dengan 𝐼𝑜 atau intensitas

cahaya awal. Sedangkan untuk intensitas cahaya hasil dari pantulan ataupun

penerusan cahaya oleh bahan uji dinamakan dengan 𝐼𝑡 atau intensitas cahaya

akhir. Menurut hukum Lambert-Beer, hubungan antara transmitansi dengan

intensitas cahaya ditunjukkan dengan rumus sebagai berikut [19]:

𝑅 =𝐼𝑡

𝐼𝑜= 10−𝑎𝑏𝑐 (1)

𝑇 = 1 −𝐼𝑡

𝐼𝑜 (2)

𝐴 = log 𝑇 =𝐼𝑡

𝐼𝑜= −𝑎𝑏𝑐 (3)

Dengan keterangan :

𝑅 = Reflektansi

𝑇 = Transmitansi

𝐼𝑜 = Intensitas cahaya datang

𝐼𝑡 = Intensitas cahaya akhir yang diteruskan

𝑎 = Tetapan absorptivitas

𝑏 = Jarak tempuhh optik

𝑐 = Konsentrasi

13

𝐴 = Absorptivitas

Absorptivitas (A) merupakan suatu konstanta yang bergantung pada

struktur molekul, pelarut, suhu, dan panjang gelombang pancar radiasi serta

mengabaikan konsentrasi, intensitras radiasi, dan tebal kuvet [20].

Terdapat dua jenis pengukuran Photoplethysmographhy, yakni secaraf

reflectance dan transmittance. Photoplethysmographhy secara transmittance

menggunakan sensor cahaya sebagai media pembaca perubahan volume darah

yang kemudian akan diteruskan gelombang tersebut akan diteruskan menuju ke

photodetector yang terletak berhadapan dengan LED. Pada perangkat medis

seperti rumah sakit dan klinik, umumnya menggunakan sensor dengan metode

transmittance karena cenderung lebih akurat. Namun, kelemahan yang dimiliki

dari penggunaan metode tersebut adalah ketidak nyamanannya pasien karena

sensor yang harus diletakkan terjepit pada jari dan kurang cocok untuk

pemantauan berkala karena terhalang mobilitas.

Berbeda dengan transmittance, Photoplethysmographhy secara reflectance

akan memantulkan sinar LED dengan hasil gelombang yang didapatkan dari

perubahan volume darah menuju ke Photodetector yang kemudian akan di tindak

lanjuti melalui mikrokontroler arduino. Metode ini dapat digunakan pada area

yang lebih luas dan mobilitas yang lebih besar. Seperti yang digunakan pada

rumah sakit, metode ini masih cukup banyak digunakan karena sistem mobilitas

peletakan sensor yang lebih besar dan kenyamanan pasien seperti pada ruang

NICU (Neuroslogy Intensive Care Unit) dengan hasil penerimaan jumlah cahaya

14

utuh oleh photodetector lebih sedikit jika dibandingkan dengan metode

transmittance [21].

2.4 Sensor MAX30102

Gambar 2.3 Modul Sensor MAX30102 [22]

Modul sensor MAX30102 merupakan salah satu jenis sensor yang dapat

mendeteksi laju detak jantung sekaligus suhu tubuh manusia yang di produksi

oleh Maxim Integrated. Seperti yang terlihat pada gambar 2.3 di atas, sensor ini

memiliki sumber LED merah dan inframerah dengan dilengkapi photodetector

yang letaknya bersebelahan serta memiliki noise yang rendah dengan penolakan

cahaya di sekitar sensor. Pada umumnya, sensor MAX30102 digunakan sebagai

perangkat asisten kebugaran unuk memonitoring secara berkala kondisi tubuh

selama proses olahraga yang melalui interface smartphone, tablet, maupun

perangkat-perangkat yang dapat menunjang sensor tersebut.

MAX30102 beroperasi pada catu daya tunggal sebesar 1,8V dan catu daya

3,3V yang terpisah untuk LED internal. Modul sensor ini dilengkapi dengan I2C

sebagai antarmuka standar yang kompatibel antara perangkat seluler dengan

mikrokontroler. Modul ini dapat dimatikan melalui perangkat lunak (software)

dengan arus siaga nol dan memungkinkan daya tetap menyala setiap saat.

15

Tabel 2.2 Fitur dan Keuntungan Modul Sensor MAX30102

Fitur dan Keuntungan

Monitor detak jantung dan sensor Pulse Oximeter dalam solusi

Refleksi LED

Berukuran 5.6mm x 3.3mm x 1.55mm modul optik 14 pin yang

dilapisi kaca penutup untuk kinerja yang kuat dan optimal

Operasi daya Ultra-Low untuk perangkat seluler

Sample Rate yang dapat diprogram dengan arus pada LED

untuk penghematan daya

Monitor detak jantung berdaya rendah (<1mW)

Arus mati sangat rendah (0.7μA, typ)

Kemampuan keluaran data yang cepat

Sample rates yang tinggi

Ketahanan terhadap Motion Artifact yang kuat

High SNR

Rentang temperatur operasi sebesar -40°C sampai dengan +85°C

Gambar 2.4 Photoplethysmography menggunakan metode Reflectance [23]

Sensor ini dibuat menggunakan LED infrared dan photodiode

menggunakan metode reflektifitas. Pada gambar 2.4 di atas, LED akan

memancarkan sinyal cahaya yang dapat menembus pembuluh kapiler pada kulit

yang digunakan sebagai permukaan reflektif. Proses pemompaan darah oleh

jantung akan mengalirkan darah menuju pembuluh arteri besar hingga kecil,

seperti pada ujung jari. Jika terdapat perubahan intensitas cahaya karena

16

terjadinya pemompaan darah ke seluruh tubuh oleh jantung, disitulah photodiode

akan menangkap perubahan volume darah atau dengan kata lain kepadatan darah

meningkat melalui pantulan sinar infrared yang di lewatinya. Photodiode akan

mengirimkan sinyal analog dari perubahan intensitas cahaya tersebut menuju

arduino yang akan diproses lebih lanjut agar didapatkan nilai laju detak jantung

secara real time [24]. Berbeda dengan pengukuran suhu tubuh, LED merah pada

sensor tidak berfungsi bila sensor di program untuk mengukur suhu tubuh. Hal

tersebut terjadi karena pengukuran temperatur hanya membutuhkan pendeteksian

suhu sekitar sensor ataupun suhu saat terdapat benda yang mendekat ataupun

menempel padanya.

Hasil keluaran sensor ini berupa nilai digital laju detak jantung dengan

satuan bpm dan suhu tubuh dengan satuan celcius ataupun kelvin. Pada gambar

2.5 di bawah ini, pulse wave event menunjukkan aktivitas depolarisasi dan

dichrotic notch menunjukkan aktivitas repolarisasi dengan peningkatan kecil dan

singkat dalam tekanan darah arteri yang muncul ketika katup aorta menutup.

Gambar 2.5 Reaksi Heart Rate (Panjang Gelombang) [25]

Keadaan normal atau tidaknya suatu jantung dapat diukur mealui irama

jantung dalam satuan waktu yang dinyatakan dalam beat per menit (BPM) dan

dikategorikan dalam beberapa tipe, yakni sebagai berikut [26]:

17

1. Normal

Laju detak jantung berkisar antara 60 – 100 bpm

2. Bradikardia

Laju detak jantung melambat kurang dari 60 bpm

3. Takikardia

Laju detak jatntung meningkat melebihi 100 bpm

2.5 Termometer

Gambar 2.6 Macam-macam Termometer [27]

Lingkungan dan tubuh manusia memiliki kondisi temperatur yang

berbeda. Pengukuran temperatur keduanya dapat dilakukan dengan menggunakan

satu alat, yakni termometer. Termometer merupakan suatu alat ukur yang dapat

mendeteksi aktivitas perubahan suhu yang terjadi pada lingkungan maupun tubuh

manusia. Pengukuran pada tubuh manusia dapat dilakukan hanya dengan

meletakkan penghantar panas pada ujung termometer dengan permukaan kulit

seperti ketiak, telinga, mulut, siku tangan, dan siku kaki sehingga pada beberapa

detik kemudian besarnya kondisi tubuh dapat terdeteksi pada lcd maupun

tingginya air raksa ataupun alkohol. Termometer yang terdapat dipasaran dan

sudah digunakan oleh kebanyakan orang sebagai keperluan medis di rumah sakit,

18

alat ukur penelitian pada laboratorium, serta monitoring dini kondisi tubuh pada

setiap keluarga. Beberapa jenis termometer yang sering digunakan yakni,

termometer air raksa, termometer alkohol, dan termometer digital.

2.6 Arduino Nano

Gambar 2.7 Tampilan Arduino Nano [28]

Arduino Nano merupakan sebuah sistem fisik yang interaktif dengan

penggunaan software dan hardware yang dapat mendeteksi serta merespon

situasi dan kondisi yang ada di dunia nyata. Board yang diproduksi oleh

Gravitech ini adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open-source

dengan ukuran kecil yang membuat board ini menjadi populer di kalangan

masyakarat. Arduino Nano adalah board berbasis mikrokontroler Atmega 328

ataupun Atmega168 yang memiliki 14 pin digital input dan output (6 pin

digunakan sebagai output PWM), koneksi menggunakan USB, osilator kristal

sebesar 16 MHz, sebuah ISP header, serta tombol reset seperti yang terlihat pada

gambar 2.7 di atas. Namun, Arduino Nano ini tidak memiliki port untuk power

DC sehingga hanya bekerja dengan Mini-B USB cable. Berikut dibawah ini

merupakan spesifikasi Arduino Nano, antara lain [29], [30]:

19

Tabel 2.3 Spesifikasi Board Arduino Nano

Mikrokontroler Atmega328 atau Atmega168

Tegangan Input (disarankan) 7 – 12V

Tegangan Input (limit) 6 – 20V

Tegangan Operasi 5V

Pin Input Analog 8

Pin I/O Digital 14

Pin I/O Digital untuk PWM 6

Arus DC per pin I/O 40mA

Flash Memory 16 KB (Atmega168) atau 32 KB

(Atmega328)

SRAM 1 KB (Atmega168) atau 2 KB

(Atmega328)

EEPROM 512 Bytes (Atmega168) atau 1 KB

(Atmega328)

Clock Speed 16 MHz

Dimensi 0,73 cm x 1,70 cm

Panjang 45 mm

Berat 5 gr

Lebar 18 mm

2.7 Arduino IDE

Gambar 2.8 Tampilan Software Arduino IDE

20

Arduino IDE (Integrated Development Environment) merupakan tampilan

perangkat lunak bawaan arduino yang digunakan sebagai awal dari pemrosesan

program. Software ini berfungsi sebagai pembuat program, pembuka program,

serta proses-proses editing hingga tidak ada error dan perangkat keras dapat

berjalan. Pada gambar 2.8, tampilan IDE disebut sebagai sketch, merupakan

source code yang berisi program-program tertulis dengan algoritma dan logika

yang akan dijalankan melalui ikon button compile and run. Dengan software

arduino ini, semua pemrograman mikrokontroler akan secara otomatis

diterjemahkan ke dalam pemrograman bahasa C. Dalam penggunaannya,

pengguna juga dimudahkan dengan berbagai examples untuk bermacam-macam

jenis program dengan sensor berbeda serta libraries dari setiap sensor yang

memiliki program bawaannya tersendiri.

Terdapat menu-menu bagian di dalam isi perangkat lunak tersebut,

diantaranya adalah :

Tabel 2.4 Bagian-bagian Software Arduino IDE

Nama Bagian Keterangan

Compile Langkah awal untuk mendeteksi terlebih dahulu program yang

dibuat pada suatu sketch, apakah terjadi kesalahan/error atau

tidak

Upload/Run Berfungsi sebagai tombol untuk menjalankan sketch program ke

papan arduino. Namun, tombol ini memiliki kelebihan yang

dapat sekaligus melakukan compiling serta jalannya program

Serial Monitor Sebagai interface komunikasi serial dalam bentuk digital

Serial Plotter Sebagai interface komunikasi serial dalam bentuk sinyal analog

New Membuat sketch baru

Save Menyimpan sketch yang telah dibuat dalam bentuk .ino

Open Membuka sketch yang pernah dibuat

21

Port Penentuan port yang akan digunakan oleh papan arduino

Board Penentuan jenis arduino yang akan digunakan (Uno, Nano,

Mega, dan sebagainya)

Include Library Pemilihan library dari sensor yang akan dimasukkan ke dalam

pemograman pada board arduino

2.8 Bluetooth HC-05

Teknologi bluetooth sejak tahun 1994 telah dianggap sebagai media

alternatif nirkabel untuk bertukar data menggunakan transmisi radio. Sehingga

pada saat ini, teknologi bluetooth merupakan tipe teknologi komunikasi wireless

tanpa kabel dan beroperasi pada frekuensi 2,4 GHz unlicensed ISM

(Industrial,Scientific, and Medical). Bluetooth digunakan untuk komunikasi

gelombang radio dengan jarak pendek antar tipe devices yang berbeda, mobile

phones, maupun jenis elektronik lainnya [17], [31].

Gambar 2.9 Bluetooth Module HC-05 [32]

Modul bluetooth HC-05 memiliki spesifikasi global dengan bentuk yang

kecil, biaya rendah, solusi gelombang radio yang menyediakan tautan antar

kompuer, ponsel, dan perangkat portable lainnya sebaik konektivitas melalui

internet. Modul ini memiliki kecepatan data sebesar 1 Mbps dan memiliki ukuran

22

modul sebesar 9mm x 9mm sehingga dapat terpasang pada komputer, printer,

ponsel, dan sebagainya. Sebagai komunikasi wireless, modul ini dapat

menjangkau jarak pengiriman dan penerimaan data sejauh 10m dengan daya

pancar sebesar 1m watt. Namun, jika tanpa penghalang jarak tersebut dapat

diperpanjang hingga 100m dengan daya pancar meningkat hingga 100m watt.

Berikut dibawah ini terdapat beberapa spesifikasi modul bluetooth HC-05, antara

lain [33]:

Tabel 2.5 Spesifikasi Modul Bluetooth HC-05

Fitur Keuntungan

Typical -80dBm sensitivity Mudah digunakan

Up to +4dBm RF transmit power No LOS (Line of Sight) untuk transfer

data

Low power 1.8V Operation, 1.8 sampai

3.6V I/O

Konsumsi daya rendah

PIO control Frekuensi radio 2.4 GHz

UART interface with programmable baud

rate

Kecepatan data tinggi sekitr 3Mbps

Integrated antena

Default baud rate 38400, data bits 8, stop

bit 1, no parity, has data control

Supported baud rate : 9600, 19200,

38400, 57600, 115200, 230400, 460800

2.9 RemoteXY

Salah satu aplikasi dukungan arduino yang digunakan untuk membuat

serta menjalankan program dan mengelolanya melalui graphical user interface

(GUI) adalah RemoteXY. Perangkat-perangkat yang didukung selain arduino oleh

23

RemoteXY antara lain ESP8266, ESP32, android, iOS, bluetooth (HC-05 dan HC-

06), Wi-Fi, Ethernet, USB, serta jaringan internet dari manapun.

Terdapat dua tahap sistem untuk mengelola RemoteXY ini yaitu membuat

desain board yang akan ditampilkan pada perangkat seluler (smartphone)

menggunakan menu toolbar Editor. Menu-menu yang terdapat pada Editor

meliputi Controls (Button, Switch, Select, Slider, Joystick, RGB Color, dan Edit

Field), Indication ( LED, Linear level, Arc level, Linear division level, Arc

division level, Text String, Online graph), serta Decoration (Label, Panel, dan

Page).

Gambar 2.10 Tampilan RemoteXY

2.10 Internet of Things (IoT)

Internet of Things (IoT) merupakan sebuah teknologi komunikasi dengan

koneksi jaringan global yang berinteraksi dengan memanfaatkan jaringan internet

tanpa interaksi manusia dengan manusia atau manusia dengan komputer. Elemen

utama yang terdapat pada IoT terdiri dari koneksi internet sebagai media

komunikasi, bentuk fisik seperti modul sensor, nirkabel, maupun kode QR sebagai

media media pengumpulan data, serta pusat data pada server untuk menyimpan

24

data. Dengan ketiga elemen tersebut, IoT dapat dengan mudah mengidentifikasi

objek dan modul sensor, serta kemampuan koneksi sebagai aplikasi koperatif [35],

[36].

Gambar 2.11 Konsep IoT [36]

Internet of Things (IoT) bekerja dengan memanfaatkan setiap perintah

pemrograman untuk mendapatkan sebuah interaksi sesama mesin secara otomais

dalam cakupan jarak berapapun. Implementasi yang dapat diterapkan

menggunakan IoT terdapat pada beberapa bidang, diantaranya pada bidang

keamanan yang memanfaatkan internet untuk mengontrol rumah, jalan, dan

gedung melalui CCTV. Sedangkan pada bidang properti, dimanfaatkan melalui

eskalator, sistem pendingin, sistem kemanan, kelistrikan, administrasi dengan

menghubungkannya lewat internet yang dapat dikontrol dimana saja. Dalam

bidang medis dan kedokteran, IoT dimanfaatkan sebagai pengontrol kondisi

pasien melalui sensor detak jantung dan sensor lainnya yang langsung terhubung

ke ruang pusat kontrol secara otomatis [37].

25

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilakukan selama dua bulan, terhitung dari tanggal 17

September 2019 – 31 November 2019 yang bertempat di gedung Pusat

Laboratorium Terpadu (PLT) Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah

Jakarta.

3.2 Alat dan Bahan

Dalam perancangan gelang pengukur detak jantung dan suhu tubuh

digunakan beberapa alat dan bahan untuk merancang perangkat keras dan

perangkat lunak, yaitu :

3.2.1 Perangkat Keras (Hardware)

Pada perancangan gelang pengukur detak jantung dan suhu tubuh manusia

digunakan beberapa peralatan dan komponen yang menunjang pembuatan

perangkat keras ini diantaranya adalah Arduino Nano, laptop, sensor MAX30102,

project board, resistor 4.7kΩ, kabel male-female, kabel male-male, baterai

2200mAh, dan USB cable serial A/B.

3.2.2 Perangkat Lunak (Software)

Pada perancangan gelang pengukur detak jantung dan suhu tubuh manusia

digunakan dua perangkat lunak (software) sebagai media interface antara lain

Arduino IDE dan RemoteXY.

26

3.3 Tahapan dan Alur Penelitian

Gambar 3.1 Flowchart Tahapan dan Alur Penelitian

Pada permulaan penelitian, peneliti mempersiapkan alat dan bahan yang

akan digunakan dalam penelitian, studi pustaka beberapa buku, jurnal serta tugas

akhir yang berhubungan dengan alat pengukur laju detak jantung dan suhu tubuh.

27

Setelah mempersiapkan semua alat, bahan serta studi pustaka yang

diperlukan, peneliti melakukan karakterisasi data dari sensor MAX30102 yang

akan digunakan sebagai kalibrasi data, ketepatan pembacaan data, serta

sensitivitas sensor serta karakterisasi bluetooth HC-05 sebagai batasan seberapa

jauh jangkauan pembacaan modul bluetooth HC-05.

Pada tahap pembuatan perangkat keras (hardware), peneliti mulai

menyusun rancangan yang terdiri dari sensor MAX30102, bluetooth HC-05, satu

set arduino beserta PC, mobile phone untuk menampilkan data. Perancangan

perangkat keras harus diimbangi dengan perancangan perangkat lunak agar

pengujian dapat dilakukan sehingga menghasilkan data yang sesuai pada android.

Pada perancangan perangkat lunak, peneliti melakukan perancangan Graphical

User Interface (GUI) pada aplikasi RemoteXY yang di sinkronisasi dengan

Arduino IDE.

Setelah perancangan dan pengujian telah dilaksanakan, data yang

diperoleh akan di analisis untuk mengetahui kondisi jantung dan suhu tubuh

dalam keadaan normal ataupun tidak, kesesuaian perancangan alat dengan alat

konvensional yang sudah ada, serta mengetahui nilai kesalahan yang terjadi saat

pembuatan dan pengujian alat.

28

3.4 Tahapan Perancangan Alat

3.4.1 Perancangan Perangkat Keras (Hardware)

Gambar 3.2 Desain Perancangan Perangkat Keras (Hardware)

Perancangan perangkat keras (hardware) membutuhkan tubuh manusia

sebagai bahan uji dari perangkat keras yang dibuat menggunakan sensor

MAX30102, Arduino Nano, serta bluetooth HC-05. Oleh karena itu, dalam hal ini

tubuh manusia memiliki peranan utama dalam pembuatan perangkat keras ini.

Setelah bahan uji tersedia, dilakukan pemasangan perangkat keras buatan peneliti

pada salah satu lengan dengan keadaan mati. Pengukuran dilakukan sesaat

sebelum melakukan aktivitas dan sesaat setelah melakukan aktivitas. Pembacaan

data analog yang diterima oleh photodetector akan dikirimkan menuju arduino

melalui LED merah dan infrared setelah dilakukan proses Analog to Digital

Converter (ADC) menggunakan software Arduino IDE. Setelah pengiriman data

menuju mikrokontroler berhasil, modul bluetooth HC-05 akan digunakan sebagai

interface mikrokontroler menuju android. Sehingga, data tampilan yang terdapat

pada android sudah berupa nilai digital suhu dengan satuan °C dan bpm. Setelah

penerimaan data ke dalam mikrokontroler dan android berhasil, dilakukan analisis

data untuk membandingkan dengan alat konvensional dan menganalisis apakah

keadaan jantung dan tubuh dalam kondisi normal ataupun tidak.

MAX30102 Arduino Nano HC-05

29

3.4.2 Perancangan Perangkat Lunak (Software)

Gambar 3.3 Flowchart Perancangan Perangkat Lunak (Software)

Pada tahapan perancangan perangkat lunak (software), program akan

berjalan jika peneliti melakukan instalasi library sensor MAX30102 dan aplikasi

RemoteXY pada menu include library pada Arduino IDE. Arduino berperan

sebagai perangkat yang menerima hasil keluaran sensor dan harus dilengkapi

30

dengan program yang didapat setelah membuat tampilan GUI pada situs aplikasi

resmi RemoteXY sebagai interface dan menginput source code menggunakan

Arduino IDE. Setelah melakukan pembuatan program pada software Arduino

IDE, diperlukan konektivitas bluetooth antara android dengan modul bluetooth

yang akan menghubungkan mikrokontroler dengan RemoteXY sebagai perangkat

pembacaan data keluaran sensor. Ketika perangkat komunikasi tak terkoneksi,

diperlukan pendeteksian ulang terhadap perangkat keras yang digunakan.

3.5 Metode Pengambilan Data

Pengambilan data untuk alat pengukur laju detak jantung ini menggunakan

lengan sebagai media yang telah dilengkapi rangkaian mikrokontroler dengan

sensor yang terpasang menempel pada kulit, yang bertujuan agar sensor dapat

langsung membaca perubahan volume darah yang mengalir melalui cahaya merah

pada MAX30102 dan dapat membaca perubahan suhu tubuh yang terjadi.

Pengambilan data dilakukan pada responden dengan menghidupkan rangkaian

mikrokontroler dan menghubungkan konektivitas bluetooth dengan android. Data

akan langsung terbaca pada tampilan aplikasi apabila konektivitas antara

keduanya telah terhubung.

3.6 Metode Pengolahan Data

Pada pembuatan alat ini, terdapat beberapa tahap pengolahan data,

diantaranya adalah :

31

3.6.1 Perhitungan Statistik

Pada pengolahan data menggunakan perhitungan statistik, dilakukan

perhitungan nilai rata-rata untuk menentukan standar deviasi data yang ada [38].

=1

𝑛∑ 𝑥𝑖

𝑛𝑖=1 (4)

𝑠 = √∑ (𝑥𝑖−)2𝑛

𝑖=1

𝑛−1 (5)

3.6.2 Uji Akurasi

Akurasi merupakan titik ukur yang menunjukkan derajat kedekatan hasil

analisis dengan analit yang sebenarnya. Untuk mengetahui hasil keadaan

perancangan alat dapat ditentukan melalui tingkat akurasi yang dibandingkan

dengan alat konvensional yang sudah ada, dengan persamaan sebagai berikut :

%𝐴𝑘𝑢𝑟𝑎𝑠𝑖 = 100% − |ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑎𝑙𝑎𝑡 𝑘𝑜𝑛𝑣𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙−ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑎𝑙𝑎𝑡 𝑝𝑒𝑟𝑎𝑛𝑐𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛

ℎ𝑎𝑠𝑖𝑙 𝑎𝑙𝑎𝑡 𝑘𝑜𝑛𝑣𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑎𝑙| 𝑥100% (6)

3.6.3 Uji Ketelitian

Pada setiap pengukuran, diperlukan perhitungan hasil kesalahan pengujian

serta ketelitiannya sebagai pengukur tingkat keberhasilan alat dengan persamaan

sebagai berikut :

𝐾𝑒𝑡𝑒𝑙𝑖𝑡𝑖𝑎𝑛 = (1 − |𝑋𝑛−𝑛

𝑛|) 𝑥100% (7)

Keterangan :

= rata-rata

𝑠 = standar deviasi

𝑥𝑖 = nilai sampel ke-i

𝑋𝑛 = data ke-n

𝑛 = rata-rata

𝑛 = banyaknya data

32

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Gelang pengukur detak jantung dan suhu tubuh manusia ini bertujuan

untuk mengukur jumlah denyut nadi per menit dan kondisi temperatur tubuh

sebagai monitoring dini kondisi tubuh dalam keadaan normal atau tidak.

Dalam proses pembuatannya, peneliti melakukan dua tahap perancangan

yakni perancangan hardware dan perancangan software. Berikut di bawah ini

adalah hasil perancangan antara keduanya.

4.1 Perancangan Hardware

Perancangan hardware dalam penelitian ini akan menghasilkan nilai detak

jantung dalam satuan bpm dan nilai temperatur dalam satuan (°C). Komponen-

komponen yang terdapat di dalam perangkat keras (hardware) gelang pengukur

detak jantung dan suhu tubuh ini meliputi modul sensor MAX30102, Arduino

Nano, modul bluetooth HC-05, resistor 4.7kΩ, baterai 2200 mAh, kabel jumper,

serta kabel USB tipe mini. Berikut di bawah ini merupakan desain hasil

perancangan perangkat keras (hardware), deskripsi, dan tampilan gelang

pengukur detak jantung dan suhu tubuh, antara lain :

Gambar 4.1 Desain Hasil Perancangan Hardware

33

Tabel 4.1 Deskripsi Gelang Pengukur Detak Jantung dan Suhu Tubuh

Jenis Gelang Sensor Gelang Mikrokontroler

Berat 6 gr 75 gr

Dimensi (P x L x T) 3,39 cm x 2,7 cm x 0,6 cm 10,6 cm x 4,95 cm x 2,3 cm

Material Filament Polylactid Acid Filament Polylactid Acid

Input Voltage 5V

Connection Jumper Kabel USB Mini

Power Supply Baterai 2200 mAh

Terlihat pada gambar 4.1, baterai digunakan sebagai power supply untuk

memudahkan penggunaan alat tanpa harus memerlukan kabel USB, sedangkan

kabel USB digunakan untuk pengisian ulang baterai. Pada pin SDA dan SCL

sensor MAX30102 diberikan masing-masing resistor senilai 4.7kΩ yang

disambungkan dengan pin input Vcc sebagai pull-up agar keluaran dari sensor

dapat terbaca.

(a) (b)

(c)

Gambar 4.2 Tampilan Gelang Pengukur Detak Jantun dan Suhu Tubuh dengan (a)

Gelang Sensor (b) Gelang Mikrokontroler dan (c) Tampilan Kedua Gelang pada

Pergelangan Tangan

34

Pada gambar 4.2, terlihat tampilan perancangan gelang pengukur detak

jantung dan suhu tubuh dengan dua gelang. Gelang sensor (a) yang berisi sensor

MAX30102 dibuat secara terpisah bertujuan agar mengurangi gangguan (noise)

baik dari intensitas cahaya luar maupun gangguan lainnya. Sedangkan gelang (b)

yang berisi mikrokontroler dibuat secara terbuka dengan lentur bertujuan agar

bentuk gelang mengikuti bentuk lengan serta memudahkan untuk dilakukan

pengecekan jika terjadi masalah pada proses jalannya program. Meskipun power

supply yang digunakan pada perancangan gelang ini menggunakan baterai,

memungkinkan pula gelang pengukur detak jantung dan suhu tubuh ini

menggunakan kabel USB mini yang terdapat pada mikrokontroler Arduino Nano

untuk berkomunikasi secara langsung dengan software Arduino IDE pada laptop.

4.2 Perancangan Software

Perancangan perangkat lunak (software) gelang pengukur detak jantung

dan suhu tubuh manusia ini menggunakan dua aplikasi yaitu software Arduino

IDE dan RemoteXY sebagai tampilannya.

Sebelum program pada software Arduino IDE dibuat, terlebih dahulu

dilakukan penginstalan library untuk sensor MAX30102 dan RemoteXY pada

menu library manager pada Arduino IDE seperti yang terdapat pada gambar di

bawah ini.

35

Gambar 4.3 Tampilan Menu Library Manager

Setelah proses pembuatan program pada software Arduino IDE selesai,

langkah selanjutnya adalah membuat tampilan Graphical User Interface (GUI)

pada aplikasi RemoteXY yang digunakan sebagai interface antara mikrokontroler

dan android untuk perancangan gelang pengukur detak jantung dan suhu tubuh

ini. Berikut di bawah ini merupakan hasil perancangan tampilan GUI pada

aplikasi RemoteXY.

Gambar 4.4 Tampilan GUI pada Aplikasi RemoteXY

Tampilan GUI pada RemoteXY merupakan desain dalam bentuk gambar

dan label yang nantinya akan didapatkan source code setelah menyelesaikan

36

proses pembuatan tampilan, sedangkan proses pembuatan pemrograman pada

Arduino IDE dilakukan setelah menerima kode dari aplikasi. Dapat dilihat pada

gambar 4.4 terdapat beberapa indikator utama dan indikator pendamping.

Indikator utama pada aplikasi ini adalah indikator Heart Rate dengan satuan bpm

yang di lengkapi nilai digital dan arc level serta indikator temperatur yang

ditunjukkan oleh nilai digital dengan satuan celcius. Pada sisi kiri atas, terdapat

indikator pendamping berupa LED merah, hijau, dan biru yang menunjukkan

fungsi jantung sedang dalam keadaan normal ataupun tidak. Jika jantung berdetak

lebih dari 100 bpm maka LED merah akan menyala menandakan bahwa kondisi

jantung mengalami kelainan dengan jenis tachycardia. Begitupun dengan

bradycardia, jika jantung berdetak kurang dari 60 bpm maka LED biru akan

menyala. Namun, jika jantung dalam keadaan normal maka LED hijau yang akan

menyala menandakan bahwa jantung berdetak sebanyak 60-100 bpm.

Pada sisi kanan atas, terdapat indikator pendamping pula yang

menunjukkan pilihan. Pilihan yang dimaksudkan adalah jika ingin melakukan

pengukuran heart rate maka bisa menekan switch untuk pilihan A, namun jika

ingin melakukan pengukuran suhu tubuh maka bisa menekan switch pada pilihan

B.

4.3 Hasil Pengujian Karakterisasi Perangkat Keras (Hardware) Gelang

Pengukur Detak Jantung dan Suhu Tubuh

Karakterisasi perangkat keras (Hardware) pada perancangan alat tersebut

dilakukan dengan komponen modul bluetooth HC-05 dan modul sensor

37

MAX30102. Pengujian karakterisasi perangkat keras ini dilakukan agar dapat

ditentukan nilai batasan yang dicakup oleh setiap modul.

4.3.1 Bluetooth HC-05

Pengujian karakterisasi bluetooth HC-05 dilakukan dengan cara mengukur

batas jangkauan pembacaan data yang diterima oleh android serta

membandingkannya dengan pulse oximetry dan termometer. Android akan

dijauhkan dengan gelang pengukur detak jantung dan suhu tubuh, pulse oximetry,

dan termometer sesuai dengan jarak yang telah ditentukan hingga android tidak

dapat lagi membaca data yang dikirim dari bluetooth HC-05. Pengujian ini

dilakukan pada ruang terbuka yang tidak terhalang oleh apapun. Di bawah ini

terdapat hasil pengujian karakterisasi bluetooth HC-05 yang dilakukan, antara

lain:

Tabel 4.2 Karakterisasi Bluetooth HC-05 terhadap Jarak

Jarak

(m)

Detak Jantung

(BPM)

Pulse Oximetry

(BPM)

Suhu

(°C)

Termometer

(°C)

5 75 76 36 37

10 80 80 36 36,5

20 76 74 37 36,5

30 74 77 36 36

40 85 84 37 36,5

46,5 83 85 37 36,5

47 Tak Terbaca Tak Terbaca Tak Terbaca Tak Terbaca

38

Gambar 4.5 Grafik Perbandingan Karakterisasi Bluetooth HC-05 dengan Sensor

MAX30102 dan Pulse Oximetry

Terlihat pada grafik 4.5 menunjukkan bahwa detak jantung yang terbaca

pada android dengan pengukuran menggunakan sensor MAX30102 hanya

memiliki sedikit perbedaan terhadap pengukuran yang dilakukan menggunakan

pulse oximetry. Pada tabel 4.2 juga menunjukkan bahwa nilai suhu tubuh yang

diukur menggunakan sensor MAX30102 memiliki nilai yang tidak jauh berbeda

dengan pengukuran yang dilakukan menggunakan termometer digital. Selain itu,

dapat diketahui pula jangkauan bluetooth HC-05 yang digunakan sebagai media

pengiriman data menuju android memiliki batas jangkauan sejauh ±46,5 m tanpa

halangan apapun. Sedangkan pada jarak 47 m, tampilan GUI pada aplikasi

RemoteXY yang terhubung oleh bluetooth secara otomatis akan terputus dan

menyebabkan pengiriman data dari sensor pun terputus pula.

4.3.2 Sensor MAX30102

Pengujian karakterisasi sensor MAX30102 dilakukan dengan cara

membandingkan pengukuran sensor dengan alat konvensional yang sudah ada.

0

25

50

75

100

0 10 20 30 40 50

Det

ak J

antu

ng

(BP

M)

Jarak (m)

Karakterisasi Bluetooth HC-05 terhadap Jarak

MAX30102 Pulse Oximetry

39

Karakterisasi sensor MAX30102 terbagi dua, yakni karakterisasi nilai detak

jantung dan suhu tubuh manusia. Nilai detak jantung dikarakterisasi menggunakan

Pulse Oximetry dan sensor MAX30100 sedangkan nilai suhu dikarakterisasi

menggunakan termometer air raksa. Hal ini bertujuan agar dapat mengetahui nilai

rata-rata BPM ataupun suhu tubuh antara kedua alat sebagai pembanding akurasi.

Tabel 4.3 Karakterisasi sensor MAX30102 dengan Pulse Oximetry

KARAKTERISTIK

No MAX30102

(BPM)

Pulse Oximetry

(BPM)

MAX30100

(BPM)

1 81 76 78

2 81 88 75

3 93 89 79

4 77 88 85

5 88 74 89

6 78 89 83

Rata-rata 83 84 81,5

Akurasi (%)

MAX30102 dan Pulse

Oximetry

MAX30102 dan

MAX30100

98,8 98,2

Tabel 4.4 Karakterisasi sensor MAX30102 dengan Termometer Air Raksa

KARAKTERISTIK

No MAX30102

(°C)

Termometer

(°C)

1 35 34,7

2 35 34,8

3 36 34,7

4 35 34,6

5 36 35,8

6 35 36

Rata-rata 35,3 35,1

Akurasi (%) 99,43

Pada kedua tabel di atas dapat dilihat bahwa nilai karakterisasi masing-

masing alat memiliki nilai yang berfluktuasi, namun nilai rata-rata yang

didapatkan sensor MAX30102 tidak jauh berbeda dengan Pulse Oximetry, sensor

40

MAX30100 dan termometer. Hal tersebut dibuktikan dengan besarnya nilai

akurasi pada kedua jenis karakterisasi yaitu sebesar 98,8% dengan Puse Oximetry,

sebesar 98,2% dengan sensor MAX30100 dan sebesar 99,43% dengan termometer

air raksa. Dengan demikian, perancangan gelang pengukur detak jantung dan suhu

tubuh manusia ini dikatakan akurat dan dapat digunakan sebagai pemeriksaan dini

kondisi tubuh maupun pengecekan kesehatan secara berkala.

4.4 Hasil Pengujian Gelang Pengukur Detak Jantung dan Suhu Tubuh

Pada pengujian gelang pengukur detak jantung dan suhu tubuh ini,

dilakukan dengan beberapa orang sebagai sampel yang memiliki rentang umur

berbeda. Pengujian ini dilakukan bertujuan untuk membandingkan hasil

pengukuran yang didapatkan oleh gelang perancangan menggunakan sensor

MAX30102 dengan Pulse Oximetry dan sensor MAX30100. Metode yang

digunakan oleh sensor MAX30102 dan MAX30100 adalah metode

photolethysmograph (PPG) reflectance, sedangkan Pulse Oximetry menggunakan

metode photolethysmograph (PPG) transmittance. Pengujian pada penelitian ini

dilakukan dengan 5 orang relawan, yakni laki-laki dengan usia 46 tahun,

perempuan dengan usia 45 tahun, perempuan dengan usia 22 tahun, laki-laki

dengan usia 21 tahun, serta perempuan dengan usia 16 tahun. Hasil pengolahan

data dari 5 orang relawan yang meliputi nilai rata-rata dari keseluruhan sampel,

standar deviasi, serta ketelitian ditujukan untuk menentukan perbedaan kualitas

kerja masing-masing sensor menggunakan nilai akurasi. Berikut di bawah ini

merupakan hasil pengolahan data, yakni :

41

Tabel 4.5 Pengolahan Data Detak Jantung (BPM)

Jenis Pengolahan MAX30100 Pulse

Oximetry MAX30102

Perempuan / 45 Tahun

Rata-rata (bpm) 71 71,5 71,625

Standar Deviasi 6,44 2,56 4,84

Ketelitian (%) 92,25 97,025 94,45

Laki-laki / 46 Tahun

Rata-rata (bpm) 76,375 77 75,75


Ketelitian (%) 98,025 97,4 98,35


Rata-rata (bpm) 85 82,25 83,875


Ketelitian (%) 97,35 96,35 95,95


Rata-rata (bpm) 69,625 70,875 70,125


Ketelitian (%) 94,3 98,075 94,44


Rata-rata (bpm) 85,5 85,25 83,375


Ketelitian (%) 97,06 95,83 92,41

Tingkat Akurasi (%)

MAX30100 dan

MAX30102

MAX30102 dan

Pulse Oximetry

98,754 98,594

42

Tabel 4.6 Pengolahan Data Suhu Tubuh (°C)

Jenis Pengolahan Temometer MAX30102


Rata-rata (°C) 36,625 36,875

Standar Deviasi 0,44 0,35

Ketelitian (%) 99 99,44


Rata-rata (°C) 36,25 36,375


Ketelitian (%) 99,13 98,74


Rata-rata (°C) 36,625 36,5


Ketelitian (%) 98,93 98,6


Rata-rata (°C) 36,25 36,125


Ketelitian (%) 98,6 99,44


Rata-rata (°C) 36,375 36,125


Ketelitian (%) 98,74 99,44

Tingkat Akurasi (%) 99,52

43

Gambar 4.6 Grafik Nilai Detak Jantung pada Relawan

Gambar 4.7 Grafik Nilai Detak Jantung pada Relawan Jika Diperjelas

Pada tabel 4.5 dapat dilihat bahwa nilai detak jantung yang dimiliki oleh

relawan berusia 16 tahun cenderung lebih rendah. Hal tersebut terjadi karena pada

usia remaja normal, detak jantung cenderung tetap dan iramanya teratur.

Sedangkan pada usia dewasa, efek fisiologi dan pertambahan usia juga dapat

mempengaruhi sistem kardiovaskulernya. Nilai ketelitian setiap relawan memiliki

angka yang berfluktuasi dan tidak stabil, yang diakibatkan dari jantung yang

0

20

40

60

80

100

16 21 22 45 46

BP

M

Usia

Perbandingan Nilai Detak Jantung (BPM)

Terhadap Usia

MAX30100 Pulse Oximeter MAX30100

65

70

75

80

85

90

16 21 22 45 46

BP

M

Usia

Perbandingan Nilai Detak Jantung (BPM)

Terhadap Usia

MAX30100 Pulse Oximeter MAX30100

44

selalu memompa darah setiap detiknya sehingga pembacaan data bersifat acak dan

cepat.

Jika dibandingkan dengan alat pengukur saturasi oksigen dengan sensor

MAX30100 dan Pulse Oximetry, nilai ketelitian pada sensor MAX30102 terbilang

lebih rendah karena terdapat gangguan (noise). Noise ini terjadi karena bahan dan

warna yang digunakan untuk membuat gelang tempat meletakkan sensor berwarna

cerah, sehingga memungkinkan adanya pemancaran cahaya dari luar sensor yang

mengakibatkan gelombang cahaya yang dipancarkan oleh LED merah bercampur

dengan gelombang cahaya lainnya, serta tempat pengukuran yang berbeda dengan

alat pengukur saturasi oksigen dan Pulse Oximetry. Pengukuran yang dilakukan

pada gelang pengukur detak jantung dan suhu tubuh manusia diletakkan pada

lengan atas yang dimana setiap relawan memiliki bentuk tangan yang berbeda-

beda dengan kotak gelang yang sudah paten dan tidak dapat berubah bentuk. Juga

aliran darah yang mengalir pada lengan lebih besar dibandingkan dengan aliran

darah yang mengalir pada ujung jari dengan perbedaan luas permukaan, sehingga

photodiode menangkap lebih banyak gelombang cahaya yang dipancarkan oleh

LED merah.

Dari gambar grafik 4.6 di atas, dapat dilihat bahwa pengukuran yang

dilakukan pada setiap relawan menghasilkan nilai detak jantung yang hampir

sesuai dengan ketiga sensor, hal tersebut juga telah dibuktikan oleh tingginya

tingkat akurasi. Tingkat akurasi pada penelitian ini diukur dengan

membandingkan alat perancang dengan alat pengukur saturasi oksigen dan alat

perancang dengan Pulse Oximetry. Nilai tersebut didapatkan dengan cara

45

menentukan nilai akurasi setiap relawan dan mencari nilai rata-rata dari semua

relawan. Dari hasil perhitungan didapatkan bahwa nilai akurasi perbandingan alat

perancang dengan alat pengukur saturasi oksigen menggunakan sensor

MAX30100 sebesar 98,754% dan perbandingan alat perancang dengan Pulse

Oximetry sebesar 98,594%.

Sedangkan untuk pengukuran suhu tubuh yang membandingkan alat

perancang dengan termometer digital menghasilkan tingkat akurasi data oleh

kedua sensor sebesar 99,52%. Nilai akurasi yang tinggi terjadi karena suhu tubuh

bersifat stabil serta pengukuran kedua sensor dilakukan pada tempat yang sama

sehingga nilai yang didapatkan sesuai.

Menurut hasil pengamatan, pembuatan gelang pengukur detak jantung dan

suhu tubuh manusia menggunakan metode PPG reflectance memiliki banyak

kelebihan jika dibandingkan dengan metode PPG transmittance. Metode PPG

reflectance akan melakukan penguatan gelombang jika terjadi pemantulan cahaya

oleh sumber cahaya. Selain itu, tempat pengukuran yang dapat dilakukan oleh

metode PPG reflectance lebih fleksibel dan banyak karena sumber cahaya

diletakkan sejajar dengan sensor cahaya.

46

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil perancangan gelang pengukur detak jantung dan suhu

tubuh manusia, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Telah berhasil merancang dan membangun gelang pengukur detak jantung

dan suhu tubuh manusia bersifat portable yang dapat di monitoring melalui

aplikasi RemoteXY menggunakan bluetooth.

2. Hasil karakterisasi sensor MAX30102 dengan Pulse Oximetry menghasilkan

nilai kesalahan relatif sebesar 1,2% dengan perbandingan nilai 83 bpm dan 84

bpm. Sedangkan karakterisasi bluetooth HC-05 menghasilkan batas

jangkauan maksimal pengiriman data menuju android sejauh 46,5 meter.

3. Hasil pengukuran detak jantung yang dilakukan dengan membandingkan

dengan gelang pengukur detak jantung dan suhu tubuh dengan Pulse

Oximetry memiliki tingkat akurasi yang lebih tinggi sebesar 98,594%

dibandingkan dengan perbandingan gelang pengukur detak jantung dan suhu

tubuh dengan sensor MAX30100 yang memiliki nilai akurasi sebesar

98,754% serta hasil pengukuran suhu tubuh memiliki tingkat akurasi yang

tinggi dengan termometer digital sebesar 99,52%.

47

5.2 Saran

Berdasarkan penelitian yang telah dibuat, maka peneliti memiliki saran

untuk penelitian selanjutnya agar dapat mengembangkan perancangan gelang

pengukur detak jantung dan suhu tubuh manusia sebagai berikut :

1. Membuat desain dengan satu gelang seperti jam tangan dan menggunakan

OLED sebagai tampilan tambahan karena bluetooth hanya dapat dilihat

menggunakan satu perangkat.

2. Mengurangi gangguan (noise) untuk pembacaan detak jantung agar lebih

stabil dan tidak ada delay.

3. Tidak menggunakan kabel jumper untuk meminimalisir bentuk.

4. Menambahkan komponen lain seperti buzzer sebagai indikator

ketidaknormalan pengukuran dan membuat alat lebih menarik.

48

DAFTAR PUSTAKA

[1] E. Gustini, B. Rahmadya, dan F. Akbar, “Sistem Deteksi Penderita

Aritmania Berdasarkan Jumlah Detak Jantung Berbasis Smartphone,”

Pros. Semnastek, no. November, pp. 1–2, 2017.

[2] W. K. Danielle, S. A. Andreas, dan Ariosta, “Karena Hipertiroid,” J.

Kedokt. Diponegoro, vol. 6, no. 2, pp. 434–442, 2017.

[3] fendy Purwanda, Triwiyanto, dan W. Ratnayanti, “Rancang Bangun

Elektrokardiograf Menggunakan Mikrokontroler Untuk Mendeteksi

Ketidaknormalan Jantung.”

[4] G. Kejadian dan A. Dan, “Gambaran kejadian aritmia dan kejadian

mortalitas pada pasien STEMI di RSUD,” pp. 100–103, 2015.

[5] Uswatun Khasanah, “Perancangan Dan Implementasi Alat Pendeteksi

Denyut Nadi Berdasarkan Usia Menggunakan Pulse Sensor Berbasis,” pp.

1–7, 2016.

[6] R. Elektrokardiograf, B. Komputer, dan R. Agung, “Realisasi

Elektrokardiograf Berbasis Komputer Personal Untuk Akuisisi Data

Isyarat Elektris Jantung,” Maj. Ilm. Teknol. Elektro, vol. 4, no. 1, pp. 14–

19, 2009.

[7] R. Abdurrohman dan A. Rusdinar, “RANCANGBANGUN SISTEM

PENGIRIMAN DATA ELECTROCARDIOGRAPH DENGAN MEDIA WI-

FI,” vol. 4, no. 3, p. 3270, 2017.

[8] F. A. Fauzi, “Alat Pendeteksi Detak Jantung Dan Suhu Tubuh

Menggunakan Ic Atmega 16,” Prodi D3 Tek. Elektromedik, Fak. Vokasi

49

Univ. Muhammadiyah Yogyakarta, pp. 1–59, 2016.

[9] A. F. T. Sanga dan D. Jantung, “PERANCANGAN SISTEM PENGUKUR

DETAK JANTUNG.”

[10] I. Yessianto, S. Setiawidayat, D. U. Effendy, dan S. Einthoven,

“Perancangan Alat Monitoring Sinyal Jantung,” no. September, p. 2016,

2016.

[11] D. Anugrah, A. B. Pantjawati, dan Y. Somantri, “Rancang Bangun

Pengukur Laju Detak Jantung Berbasis PLC Mikro,” ELINVO (Jurnal

Electron. Informatics, Vocat. Educ., vol. 1, no. November, 2016.

[12] “Anatomi fisiologi jantung,” 04.40 WIB. [Online]. Available:

https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Berkas:Jantung.jpg&filetimesta

mp=20051228044036.

[13] H. Isyanto dan I. Jaenudin, “Monitoring Dua Parameter Data Medik

Pasien ( Suhu Tubuh Dan Detak Jantung ) Berbasis Aruino Nirkabel,”

eLEKTUM, vol. 15, no. 1, pp. 19–24, 2017.

[14] M. A. Saputro, E. R. Widasari, dan H. Fitriyah, “Implementasi Sistem

Monitoring Detak Jantung dan Suhu Tubuh Manusia Secara Wireless,”

Pengemb. Teknol. Inf. Dan Ilmu Komput., vol. 1, no. 2, pp. 148–156, 2017.

[15] A. Satia Graha, “Adaptasi Suhu Tubuh Terhadap Latihan Dan Efek Cedera

Di Cuaca Panas Dan Dingin,” Jorpres, vol. 6, no. 2, pp. 123–134, 2010.

[16] N. S. Junaidi, I. Daruwati, Y. Febriani, R. G. Hatika, U. P. Pengaraian, dan

R. Hulu, “Keterkaitan Fisika Dalam Pembelajaran Sistem Adaptasi Tubuh

Manusia Terhadap Perubahan Suhu The Relation Of Physics Learning In

50

Human Body,” Jurnal, vol. 1, no. 3, pp. 10–23, 2018.

[17] H. H. Rachmat dan D. R. Ambaransari, “Sistem Perekam Detak Jantung

Berbasis Pulse Heart Rate Sensor pada Jari Tangan,” vol. 6, no. 3, pp.

344–356, 2018.

[18] T. Tamura, Y. Maeda, M. Sekine, dan M. Yoshida, “Wearable

Photoplethysmographic Sensors—Past and Present,” pp. 282–302, 2014.

[19] S. Fatimah, “PENGARUH KONSENTRASI PELARUT UNTUK

MENENTUKAN PADUAN U-Zr DENGAN MENGGUNAKAN METODE

SPEKTROFOTOMETRI UV-VIS,” no. 17, pp. 22–33, 2016.

[20] R. Gusnedi, “Analisis Nilai Absorbansi dalam Penentuan Kadar Flavonoid

untuk Berbagai Jenis Daun Tanaman Obat,” vol. 2, pp. 76–83, 2013.

[21] C. Phillips, D. Liaqat, M. Gabel, dan E. de Lara, “Wrist02 -- Reliable

Peripheral Oxygen Saturation Readings from Wrist-Worn Pulse

Oximeters,” pp. 1–15, 2019.

[22] “Sensor MAX30102.” [Online]. Available:

https://www.ezgiz.com/product/low-power-max30102-heart-rate-oxygen-

pulse-breakout-sensor-module-for-arduino/.

[23] “Reflectance-Based Organic Pulse Meter Sensor for Wireless Monitoring

of Photoplethysmogram Signal.” .

[24] P. Karina, A. H. Thohari, T. Informatika, dan P. N. Batam, “Perancangan

Alat Pengukur Detak Jantung Menggunakan Pulse Sensor Berbasis

Raspberry,” vol. 2, no. 2, pp. 57–61, 2018.

[25] M. Nurdin, N. Aminah, F. Djamil, dan M. F. Hamdani, “Deteksi Denyut

51

Jantung dengan Metode Sensor Pulsh Berbasis Ardiuno,” pp. 201–206,

2015.

[26] E. Purwanti, F. C. S. Arisgraha, P. Pujiyanto, dan M. A. Bustomi, “Desain

Sistem Klasifikasi Kelainan Jantung menggunakan Learning Vector

Quantization,” J. Fis. dan Apl., vol. 9, no. 2, p. 57, 2013.

[27] “Macam-macam alat ukur dan fungsinya.” [Online]. Available:

https://rumusrumus.com/macam-macam termometer/

[28] H. Muchtar dan A. Hidayat, “Implementasi Wavecom Dalam Monitoring

Beban Listrik Berbasis Mikrokontroler,” J. Teknol., vol. 9, no. 1, p. 1,

2017.

[29] E. D. Marindani dan B. W. Sanjaya, “Rancang Bangun Sistem Peringatan

Dini Dan Pelacakan Pada Kendaraan Sepeda Motor Dengan

Menggunakan Mikrokontroler Arduino Nano,” pp. 1–11, 2014.

[30] A. Dimas et al., “Perancangan Pengendali Rumah menggunakan

Smartphone Android dengan Konektivitas Bluetooth,” vol. 1, no. 5, pp.

415–425, 2017.

[31] F. Rozie, F. Hadary, F. T. P. W, D. Nadi, B. Berdasarkan, dan P. Terkait,

“Jumlah Denyut Nadi / Jantung Berbasis Android,” pp. 1–10.

[32] R. Electronics, “Bluetooth Module HC-05.” [Online]. Available:

https://ram-e-shop.com/product/kit-bluetooth-hc05/.

[33] A. Cotta, “HC-05 BLUETOOTH MODULE INTERFACED WITH

ARDUINO,” vol. 5, no. 4, pp. 869–872, 2016.

[34] P. RAHMIATI, G. FIRDAUS, dan N. FATHORRAHMAN, “Implementasi

52

Sistem Bluetooth menggunakan Android dan Arduino untuk Kendali

Peralatan Elektronik,” ELKOMIKA J. Tek. Energi Elektr. Tek. Telekomun.

Tek. Elektron., vol. 2, no. 1, p. 1, 2015.

[35] O. K. Sulaiman dan A. Widarma, “Sistem Internet Of Things ( IoT )

Berbasis Cloud Computing dalam Campus Area Network,” ReseachGate,

no. April, pp. 9–12, 2017.

[36] D. Setiadi dan M. N. A. Muhaemin, “PENERAPAN INTERNET OF

THINGS (IoT) PADA SISTEM MONITORING IRIGASI (SMART

IRIGASI),” J. Infotronik, vol. 3, no. 2, pp. 95–102, 2018.

[37] Y. Efendi, “Internet Of Things (Iot) Sistem Pengendalian Lampu

Menggunakan Raspberry Pi Berbasis Mobile,” J. Ilm. Ilmu Komput., vol. 4,

no. 2, pp. 21–27, 2018.

[38] E. Yusniyanti dan K. Kurniati, “Analisa Puncak Banjir Dengan Metode

MAF (Studi Kasus Sungai Krueng Keureuto),” EINSTEIN e-JOURNAL,

vol. 5, no. 1, 2017.

53

LAMPIRAN

Data Hasil Pengujian Gelang Pengukur Detak Jantung dan Suhu Tubuh

Manusia

Jenis

Kelamin/Umur

Detak Jantung (BPM) Suhu Tubuh (°C)

MAX30100 Pulse

Oximetry MAX30102

Termometer

Digital MAX30102

Laki-laki / 46

Tahun

72 72 75 36 36

75 75 76 36,5 37

79 77 78 36,5 36

78 79 74 36 36

77 78 74 36 37

77 76 75 36 36

77 79 78 37 36

76 80 76 36 37

Perempuan /

45 Tahun

65 70 73 36,5 37

65 68 65 36 37

65 71 72 37 37

78 74 69 37 37

81 75 77 36 37

76 74 65 36,5 36

69 71 76 37 37

69 69 76 37 37

Laki-laki / 21

Tahun

85 76 76 37 36

87 87 90 37 36

79 82 82 36 36

82 85 85 37 37

86 83 86 36,5 37

85 79 80 36,5 37

86 80 84 37 37

90 86 88 36 36

Perempuan /

22 Tahun

85 85 84 37 36

78 79 80 37 36

84 79 79 36 36

85 84 86 37 36

86 85 90 36 36

92 90 76 36 37

88 91 99 36 36

86 89 73 36 36

Perempuan / 65 73 75 36,5 36

54

16 Tahun 62 71 72 36,5 36

66 69 65 36 36

71 69 69 37 37

72 70 67 36 36

76 70 75 36 36

72 74 62 36 36

73 71 76 36 36

Gambar Grafik Hasil Nilai Detak Jantung

0

20

40

60

80

100

1 2 3 4 5 6 7 8

det

ak ja

ntu

ng

(bp

m)

Data ke-

Nilai Detak JantungPerempuan (45 Tahun)

MAX30100 Pulse Oximetry MAX30102

0

20

40

60

80

100

1 2 3 4 5 6 7 8

det

ak ja

ntu

ng

(bp

m)

Data ke-

Nilai Detak JantungLaki-laki (46 Tahun)


55

0

20

40

60

80

1 2 3 4 5 6 7 8

det

ak ja

ntu

ng

(bp

m)

Data ke-



0

20

40

60

80

100

120

1 2 3 4 5 6 7 8

det

ak ja

ntu

ng

(bp

m)

Data ke-



65

70

75

80

85

90

95

1 2 3 4 5 6 7 8det

ak ja

ntu

ng

(bp

m)

Data ke-

Nilai Detak JantungLaki-laki (21Tahun)


56

Database Relawan

Nama Usia Asal

Tempat,

Tanggal

Lahir

Tekanan

Darah

Golongan

Darah

Samsudin 46 Tahun Depok

Tegal, 7

Agustus

1973

130/95 A

Erni Yuliawati 45 Tahun Depok Bogor, 2

Juni 1974 125/75 O

Diah Eka

Savitri 22 Tahun Depok

Bogor, 9

Desember

1997

120/80 O

Jasmine

Kusuma 16 Tahun Depok

Depok, 23

Oktober

2003

110/85 A

Candra Rizki 21 Tahun Tangerang Tangerang,

12 Juli 1998 125/85

Dokumentasi Hasil Pengukuran

(Sensor MAX30100)

Laki-laki 46 tahun

Laki-laki 21 Tahun

57

Perempuan 16 Tahun

Perempuan 45 Tahun

Perempuan 22 Tahun

(Pulse Oximetry)

Perempuan 22 Tahun

Perempuan 45 Tahun

58

Laki-laki 46 tahun

Perempuan 16 Tahun

Laki-laki 21 Tahun

(Sensor MAX30102)

Laki-laki 46 tahun

59

Perempuan 45 Tahun

Laki-laki 21 Tahun

Perempuan 22 Tahun

60

Perempuan 16 Tahun

Source Code

61

62

63

64

Datasheet Sensor MAX30102

65

66

67

68

69

70

71

72

GELANG PENGUKUR DETAK JANTUNG DAN SUHU TUBUH MANUSIA …repository.uinjkt.ac.id/dspace/bitstream/123456789/50374/1/DIAH E… · FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI

Documents