PERANCANGAN SISTEM AKUISISI DATA BERBASIS ARDUINO UNTUK PENGENALAN CIRI SINYAL SUARA PARU DAN JANTUNG SKRIPSI NIERA PUTRI KURNIASIH PROGRAM STUDI S-1 TEKNOBIOMEDIK DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS AIRLANGGA 2016 ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA SKRIPSI PERANCANGAN SISTEM AKUISISI... NIERA PUTRI KURNIASIH
19
Embed
PERANCANGAN SISTEM AKUISISI DATA BERBASIS …repository.unair.ac.id/30078/1/1. HALAMAN DEPAN.pdf · tindihan antara komponen frekuensi 20 Hz - 400 Hz sinyal suara jantung dengan suara
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
PERANCANGAN SISTEM AKUISISI DATA BERBASIS ARDUINO
UNTUK PENGENALAN CIRI SINYAL SUARA PARU DAN JANTUNG
SKRIPSI
NIERA PUTRI KURNIASIH
PROGRAM STUDI S-1 TEKNOBIOMEDIK
DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS AIRLANGGA 2016
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI PERANCANGAN SISTEM AKUISISI... NIERA PUTRI KURNIASIH
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI PERANCANGAN SISTEM AKUISISI... NIERA PUTRI KURNIASIH
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI PERANCANGAN SISTEM AKUISISI... NIERA PUTRI KURNIASIH
iv
PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI
Skripsi ini tidak dipublikasikan, namun tersedia di perpustakaan dalam
lingkungan Universitas Airlangga, diperkenankan untuk digunakan sebagai
referensi kepustakaan, tetapi pengutipan harus seizin penulis dan harus
menyebutkan sumbernya sesuai kebiasaan ilmiah. Dokumen skripsi ini
merupakan hak milik Universitas Airlangga.
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI PERANCANGAN SISTEM AKUISISI... NIERA PUTRI KURNIASIH
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI PERANCANGAN SISTEM AKUISISI... NIERA PUTRI KURNIASIH
vi
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah SWT karena rahmat dan hidayah-Nya, penulis
mampu menyelesaikan naskah skripsi yang berjudul “Perancangan Sistem
Akuisisi Data Berbasis Arduino untuk Pengenalan Ciri Sinyal Suara Paru
dan Jantung”. Perlu kiranya dengan ini penulis menjelaskan bahwa naskah
skripsi ini ditulis sebagai salah satu syarat kelulusan dalam menempuh studi S-1
Teknobiomedik, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga.
Auskultasi merupakan teknik non-invasif yang sudah lama digunakan oleh
ahli medis untuk mendiagnosis disfungsi pada paru-paru dengan mendengarkan
suara paru-paru menggunakan stetoskop. Berdasarkan WHO pada tahun 2014,
estimasi angka kematian yang disebabkan oleh penyakit paru-paru cukup tinggi
dan merupakan salah satu penyebab kematian tertinggi di Indonesia. Upaya untuk
mengurangi angka kematian akibat adanya penyakit paru dapat dilakukan secara
dini dengan memperhatikan gejalanya, salah satu gejalanya yang dapat diamati
adalah suara paru. Penelitian ini merupakan salah satu solusi dan langkah awal
untuk mendiagnosis kelainan yang terjadi pada paru.
Penulis menyadari bahwa naskah skripsi ini masih banyak kekurangan.
Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan untuk
mengembangkan penelitian ini.
Surabaya, 10 Februari 2016
Penulis,
Niera Putri Kurniasih
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI PERANCANGAN SISTEM AKUISISI... NIERA PUTRI KURNIASIH
vii
UCAPAN TERIMAKASIH
Puji Syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas rahmat dan
hidayah-Nya, sehingga penulisan skripsi yang berjudul “Perancangan Sistem
Akuisisi Data Berbasis Arduino untuk Pengenalan Ciri Sinyal Suara Paru
dan Jantung” dapat terselesaikan dengan baik. Sholawat serta salam selalu
tercurahkan kepada Nabi Muhammad SAW yang telah mengajarkan kita
kebenaran serta kebaikan.
Penulisan skripsi ini tidak lepas dari bimbingan, dukungan, serta bantuan
dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan
ucapan terima kasih kepada:
1. Kedua orang tua tercinta, Mama Sri Mulyati dan Papa Mujiono, S.Pd.
yang selalu memberikan do’a yang tiada henti, dukungan, motivasi selama
proses penulisan naskah skripsi, serta kedua kakak, Nieka Adara Andriani
dan Nanda Langgeng Wintoko yang selalu memberikan semangat hingga
terselesaikannya naskah skripsi ini,
2. Dr. Moh. Yasin, M.Si selaku Ketua Departemen Fisika, Fakultas Sains dan
Teknologi, Universitas Airlangga,
3. Dr. Khusnul Ain, M.Si selaku Ketua Program Studi S-1 Teknobiomedik,
Departemen Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga,
4. Imam Sapuan, S.Si., M.Si selaku dosen pembimbing I yang selalu
memberikan kritik, saran, arahan, motivasi, bimbingan yang membangun
dan meluangkan waktu bagi penulis untuk berkonsultasi sehingga naskah
skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik,
5. Akif Rahmatillah, S.T., M.T selaku dosen pembimbing II yang selalu
memberikan bimbingan, masukan, dan meluangkan waktu bagi penulis
untuk berkonsultasi,
6. Franky Chandra Satria Arisgraha, S.T., M.T selaku dosen penguji I atas
saran dan perbaikannya dalam penulisan naskah skripsi ini,
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI PERANCANGAN SISTEM AKUISISI... NIERA PUTRI KURNIASIH
Tia, Ijus, Husni, Ewing, Dzihan, dan Hafidh yang selalu memberikan do’a,
semangat, masukan, dan bersama dalam suka dan duka,
11. Kakak-kakak Teknobiomedik angkatan 2008, 2009, dan 2010, serta adik-
adik Teknobiomedik angkatan 2012, 2013, 2014, dan 2015 yang tidak
bisa disebutkan satu per satu atas bantuan dan dukungannya,
12. Mbak Nada Fitrieyatul Hikmah, Mbak Nita, dan Mbak Zilvanhisna, serta
teman-teman laboratorium biomedis, Teknik Elektro ITS yang telah
banyak memberikan bantuan, masukan, dan motivasi,
13. Sahabatku, Nuriyah Halida, Nur Putri Rahardiyanti, Febriyanti Anggraeni,
Ichmi Alif Safitri yang selalu memberikan doa dan motivasi,
14. Adik Manikya Pramudya, Kiki Agustin Fatmala, dan Silfia Desi
Anggraeni yang selalu memberikan do’a, dukungan, bantuan, hiburan,
kenangan yang tidak terlupakan,
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI PERANCANGAN SISTEM AKUISISI... NIERA PUTRI KURNIASIH
ix
15. Kakak Muhamad Arifin yang selalu memberikan semangat, do’a, dan
dukungan, serta menjadi teman diskusi yang paling sabar,
16. Pak Samidi, Pak Riski, dan Bu Endang, yang selalu memberikan informasi
kepada penulis dan dukungannya di Lab setiap hari,
17. Serta berbagai pihak yang telah membantu proses terselesaikannya skripsi
ini yang tidak dapat disebutkan satu per satu.
Semoga Allah SWT memberikan yang terbaik kepada saudara-saudara
semua. Tentunya masih banyak kekurangan dalam penulisan skripsi ini, oleh
karenanya penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dalam
memperbaiki skripsi ini sehingga menjadi lebih baik lagi. Diharapkan skripsi ini
dapat bermanfaat dalam dunia kesehatan, khususnya pada bidang teknik biomedis
sendiri di Indonesia.
Surabaya, 10 Februari 2016
Penulis,
Niera Putri Kurniasih
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI PERANCANGAN SISTEM AKUISISI... NIERA PUTRI KURNIASIH
x
Kurniasih, Niera Putri. 2016. Perancangan Sistem Akuisisi Data Berbasis Arduino untuk Pengenalan Ciri Sinyal Suara Paru dan Jantung. Skripsi ini dibawah bimbingan Imam Sapuan, S.Si., M.Si. dan Akif Rahmatillah, S.T., M.T., Program Studi S-1 Teknobiomedik, Departemen Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga.
ABSTRAK
Auskultasi merupakan teknik non-invasif yang digunakan oleh ahli medis untuk mendiagnosis disfungsi paru dengan cara mendengar menggunakan stetoskop. Masalah yang timbul pada auskultasi adalah kepekaan telinga, dan ada ketumpang tindihan antara komponen frekuensi 20 Hz - 400 Hz sinyal suara jantung dengan suara paru-paru yang terletak pada frekuensi 20 Hz - 1000 Hz. Suara jantung menjadi noise dalam pendiagnosaan suara paru-paru. Maka, untuk mengetahui ciri sinyal suara paru, harus mengetahui ciri sinyal suara jantung dengan metode yang tepat. Penelitian ini ditujukan untuk membuat perancangan sebuah sistem akuisisi data berbasis arduino untuk pengenalan ciri sinyal suara paru dan jantung menggunakan wavelet based denoising. Desain perancangan sistem terdiri atas bagian hardware berupa rangkaian amplifier, rangkaian notch filter, highpass
filter, dan lowpass filter, Arduino Uno sebagai pengakuisisi data, serta bagian software yang terdiri dari perekaman akuisisi data dan pengolahan sinyal menggunakan wavelet based denoising pada Personal Computer (PC) menggunakan pemrograman MATLAB 2013. Pengujian perangkat dilakukan dengan 2 cara yaitu pengujian secara instrumentasi dan pengujian kinerja perangkat sistem. Pada pengujian secara instrumentasi diperoleh bahwa nilai penguatan amplifier sebesar 10,017 kali dengan linearitas sebesar 0,9997. Selain itu diperoleh frekuensi cut-off rangkaian notch filter sebesar 49 Hz, 20 Hz untuk rangkaian Highpass filter, dan 1000 Hz untuk rangkaian Lowpass Filter. Untuk pengujian kinerja alat dilakukan perekaman pada seorang naracoba pada titik auskultasi anterior atas sebelah kiri dan kanan. Diperoleh hasil bahwa sinyal suara paru terdistorsi suara jantung memiliki frekuensi dibawah 1000 Hz, sinyal jantung hasil rekonstruksi terletak di bawah frekuensi 400 Hz, dan sinyal suara paru hasil diferensiasi terletak di bawah 1000 Hz. Secara kualitatif dan kuantitatif, fitur sinyal suara paru dan suara jantung diasumsikan berhasil dipisahkan dan dikenali cirinya menggunakan wavelet based denoising. Sistem akuisisi data berbasis Arduino telah memperoleh nilai amplitudo, rentang frekuensi, dan durasi waktu sinyal sebagai kandidat suara paru normal dan abnormal. Kata kunci: auskultasi, suara paru-paru, suara jantung, wavelet based denoising,
akuisisi data
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI PERANCANGAN SISTEM AKUISISI... NIERA PUTRI KURNIASIH
xi
Kurniasih, Niera Putri. 2016. Data Acquisition System Design Based Arduino for
Identifying Signal Characteristics of Lung Sounds and Heart Sounds. This
thesis was under guidances of Imam Sapuan, S.Si., M.Si. and Akif Rahmatillah, S.T., M.T., Biomedical Engineering, Department of Physic, Faculty of Science
and Technology, Airlangga University.
ABSTRACT
Auscultation is a non-invasive technique that has been used by physicians to
diagnose dysfunction in the lungs by listening sounds using a stetoschope. The
problems of lung auscultation are sensitivity of the ear, and there is an overlap
between the components of heart sound signals at the frequency of 20 Hz until 400
Hz to the lung sound signals that is located at the frequency of 20 Hz until 1000
Hz. Heart sounds becomes noise in lung sounds diagnosing. Therefore, to
determine the characteristics of the lung sound signals, should know the
characteristics of heart sound signals with appropriate methods. This research
was aimed to design a data acquisition system based Arduino for the recognition
characteristics of heart and lung sound signals using Wavelet Based Denoising.
In this acquisition system, we use amplifier circuit, notch filter, highpass filter,
and lowpass filter for the hardware circuit. Arduino Uno as data acquisition
device, and the signal processing are processed digitally using MATLAB 2013 on
Personal Computer (PC). There are 2 procedures for test this device, the
instrumentation test and the acquisition system test. The result of the
instrumentation test, gain of amplifier circuit is 10,017 with linearity 0,9997 and
the frequency responses for notch filter is 49 Hz, 20 Hz for highpass filter, and
1000 Hz for lowpass filter. For the performance test, signals were obtained by
recording from normal-male subject in the upper anterior region of the left and
right chest. The result, sounds of lung distorted by heart sound signals has a
frequency below 1000 Hz, heart sound of reconstruction signals is below the
frequency of 400 Hz, and lung sound of substraction signal is below 1000 Hz. The
feature of lung sound and heart sound signals were assumed to be successfully
separated and identified using wavelet based denoising method. Data acquisition
system based Arduino has obtained amplitude, range of frequency, and time
duration of the signals as a candidate of normal and abnormal lung sounds.
Keywords : auscultation, lung sounds, heart sounds, wavelet based denoising,
data acquisition
ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA
SKRIPSI PERANCANGAN SISTEM AKUISISI... NIERA PUTRI KURNIASIH
xii
DAFTAR ISI LEMBAR JUDUL ........................................................................................... i
LEMBAR PERNYATAAN ............................................................................. ii
LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................. iii
LEMBAR PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI ........................................ iv
SURAT PERNYATAAN TENTANG ORISINALITAS ................................ v
KATA PENGANTAR ..................................................................................... vi
UCAPAN TERIMAKASIH ............................................................................. vii
ABSTRAK ....................................................................................................... x
ABSTRACT ....................................................................................................... xi
DAFTAR ISI .................................................................................................... xii
DAFTAR TABEL ............................................................................................ xv
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xvi
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xix
BAB I PENDAHULUAN ................................................................................ 1
1.1 Latar belakang ................................................................................... 1