perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PENGEMBANGAN DETEKTOR FISIOLOGI BERBASIS INSTRUMENTASI WEARABLE UNTUK BAJU KERJA
Skripsi
MELANI SUKIRMAN I 0312041
PROGRAM STUDI TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2016 commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
PENGEMBANGAN DETEKTOR FISIOLOGI BERBASIS INSTRUMENTASI WEARABLE UNTUK BAJU KERJA
Skripsi Sebagai Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
MELANI SUKIRMAN I 0312041
PROGRAM STUDI TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2016 commit to user
i
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ABSTRAK
Melani Sukirman, I0312041. PENGEMBANGAN DETEKTOR FISIOLOGI BERBASIS INSTRUMENTASI WEARABLE UNTUK BAJU KERJA. Skripsi. Surakarta: Program Studi Sarjana Teknik Industri, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Oktober 2016. UU No I Tahun 1970 menjelaskan tentang penjaminan kondisi kesehatan pekerja. Saat ini belum ada bantu monitoring yang dapat membantu pengawas untuk mengawasi kondisi pekerjanya. Fasilitas seragam kerja yang disediakan perusahaan saat ini tidak dapat menginformasikan kondisi fisik pekerja yang sebenarnya. Jika hal tersebut tidak ditindak lanjuti, maka akan mengganggu pekerjaan dan lini produksi pun juga terhambat. Disamping itu, monitoring kondisi pekerja hanya dapat dilakukan di laboratorium dan tidak bisa dilakukan secara langsung di tempat kerja. Oleh karena itu, perlu adanya alat bantu monitoring kondisi fisiologis yang dapat dipakai dengan mudah. Instrumentasi wearable merupakan salah satu solusi untuk permasalahan tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan detektor fisiologi berbasis instrumentasi wearable yang dapat memantau kondisi fisik pekerja secara realtime. Hasil dari penelitian ini adalah baju kerja yang didesain sederhana dan mudah dipakai. Rangkaian instrumen yang sudah terpasang pada seragam kerja benar dan mampu menampilkan nilai temperatur serta denyut jantung pekerja secara langsung di LCD (Liquid Crystal Display). Selain itu, indikator lampu LED (Light Emmiting Diode) akan menyala ketika kondisi tubuh pekerja berada di atas batas normal. Hasil pengukuran menggunakan thermometer digital dan simulasi menggunakan sensor suhu, rata-rata selisih pengukurannya yaitu 0,166 oC serta hasil pengukuran menggunakan tensimeter dan simulasi menggunakan sensor denyut jantung, ratarata se1isihnya adalah 1 denyut/menit. Dari hasil tersebut diketahui bahwa sensor TMP 36 memiliki nilai pengukuran yang cukup akurat karena hanya berbeda 0.1oC-0.2 oC dari suhu yang sebenarnya. Kata kunci: detektor fisiologi, instrumentasi wearable, sensor xv + 58 halaman; 33 gambar; 15 tabel Daftar Pustaka: 28 (1982-2016)
commit to user
v
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
ABSTRACT Melani Sukirman, I0312041. DESIGN OF PHYSIOLOGICAL DETECTOR BASED ON WEARABLE INSTRUMENTATION FOR WEAR PACK. Thesis. Surakarta: Industrial Engineering Department, Faculty of Engineering, Sebelas Maret University, Oktober 2016. UU No I 1970 tell about the assurance for workers' health conditions. Current years, there is no monitoring aids that can help supervisors to monitor the workers condition. Wear pack which is provided by the company have been quite safe and comfortable fit with the job, however, it cannot deliver the actual physical condition of workers. If there is no act to solve those problems, it will interfere the operation and production line also be hampered. In addition, monitoring of labor conditions can only be done in a laboratory and it cannot be done directly in the workshop. Therefore, it is necessary a device to supervise physiological conditions that can be used easily. Wearable instrumentation is one solution to face these problems. This research aims to develop a physiological detector based on wearable instrumentation that able to indicate physical conditions of workers in real time. This research produces the wear pack which simply designed and easy to use. The instrument series were correctly mounted on the wear pack and able to show the value of temperature and heart rate of workers directly on the LCD (Liquid Crystal Display). In addition, the LED light indicator (Light Emitting Diode) lights when the condition of the worker's body is on the abnormal condition. The measurement results employed a digital thermometer and simulation utilized a temperature sensor, the average difference measurement is 0.166 ° C and the results of measurement used a sphygmomanometer and simulations engaged a heart rate sensor, the average difference is 1x/minute. From these results, it is known that the TMP 36 sensor has a fairly accurate measurement values for different only 0.1oC-0.2oC from the actual temperature. Key words: physiological detector, wearable instrumentation, sensors xv + 58 pages; 33 figures; 15 tables Reference: 28 (1982-2016)
commit to user
vi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
KATA PENGANTAR Assalamualaikum Wr.Wb. Puji dan syukur penulis tujukan ke hadirat Allah SWT, atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya, penulis dapat menyelesaikan laporan Skripsi dengan judul “Perancangan Seragam Kerja Dengan Fitur Detektor Fisiologi Berbasis Instrumentasi Wearable” ini dengan baik. Laporan ini disusun untuk memperoleh gelar Sarjana dari Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Dengan selesainya pengerjaan laporan Skripsi ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Allah SWT yang telah melimpahkan berkah dan rahmat-Nya sehingga penulis diberikan kelancaran dan kemudahan dalam menyelesaikan Skripsi. 2. Bapak, Ibu, Kakak, dan Adik tercinta yang selalu memberikan doa, perhatian, semangat, dan nasehat selama melaksanakan Skripsi. 3. Keluarga Bapak Rektor UNS Prof. Dr. Ravik Karsidi, M.S. beserta istri Ibu Dra. Handayani yang selalu memberikan motivasi, informasi, bimbingan, arahan, wawasan, dan saran dari waktu masih duduk di bangku SMA hingga penulis menyelesaikan skripsi dan lulus Sarjana Teknik dari Universitas Sebelas Maret Surakarta tercinta ini. 4. Pemerintah yang sudah membiayai kuliah dan memberikan biaya hidup kepada penulis melalui Beasiswa Bidikmisi 2012 agar penulis tetap semangat dan berjuang menyelesaikan skripsi ini. 5. Bapak Pringgo Widyo Laksono, S.T., M.Eng. selaku dosen pembimbing akademik atas bimbingan, motivasi, nasehatnya dalam menyelesaikan Laporan Skripsi menjadikan saya sebagai asisten di PKPTKI (Pusat Kajian dan Pengembangan Teknologi dan Kolaborasi Industri) serta memberikan proyek untuk Skripsi dan mensupport dana dari awal pengerjaan Skripsi hingga akhir publikasi paper internasional. 6. Dr. Wahyudi Sutopo, S.T., M.Si. selaku Ketua Program Studi Sarjana Teknik Industri Universitas Sebelas Maret Surakarta (UNS). commit to user
vii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
7. Bapak Pringgo Widyo Laksono, S.T., M.Eng. dan Ilham Priadythama, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing, atas segala bimbingan, arahan, dan waktu selama menyelesaikan laporan skripsi. 8. Ibu Prof. Dr. Ir. Susy Susmartini, M.SIE dan Bapak Dr. Ir. Bambang Suhardi, M.T. selaku dosen penguji yang telah memberikan kritik dan saran terhadap penelitian ini. 9. Ibu Prof. Dr. Ir. Susy Susmartini, M.SIE, Bapak Dr. Lobes Herdiman, M.T., Bapak Ilham Priadythama, S.T., M.T., dan Bapak Ir. Hari Setyono, atas bimbingan dan arahannya selama saya menjadi asisten laboratorium Perencanaan dan Perancanagan Produk hingga penyelesaian laporan Skripsi ini. 10. Seluruh Bapak/Ibu Dosen Program Studi Sarjana Teknik Industri UNS atas semua ilmu dan motivasi selama penulis mengikuti proses perkuliahan di TI UNS. 11. Seluruh Karyawan TU TI UNS atas segala bantuan administrasi dari awal sampai akhir perkuliahan. Terimakasih mbak Tutik, mbak Rina, dan mbak Yayuk yang sudah baik terhadap penulis. 12. Keluarga besar ATILAS 2012 yang selalu memotivasi dan mendukung dalam menyelesaikan laporan Skripsi, serta terimakasih atas segala waktu, kehangatan, dan kebersamaan yang luar biasa. Sukses untuk kita semua! 13. Sahabatku Finda, Virda, Nabil, Febri, Helma, Galuh yang selalu support dalam keadaan apapun. Terimakasih selalu jadi partner dan teman terbaik disaat suka maupun duka dan memberikan keceriaan selama kuliah di UNS. 14. Ariyo Nurachman Satiya Permata, S.T. atas segala waktu, dukungan, semangat, dan motivasinya. 15. Welly Noppi Heltanto yang sudah membantu dalam pembuatan prototype rangkaian instrumentasi Skripsi ini. 16. Mas Agung selaku kakak tingkat sekaligus motivator yang selalu memberikan masukan, arahan dan semangat selama pengerjaan skripsi. 17. Teman-teman seperjuangan Skripsi Asisten P3 2012 Alviandi, Yudi, Iksan, Febri, Ayik, Poppy, dan toDurkes commit user atas kebersamaan, dukungan,
viii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
wawasan, arahan positif dan kerjasamanya. Khususnya Ayik yang selalu ada disaat suka maupun duka, selalu mendukung kegiatanku selama dikampus,
menemani,
memberikan
tempat
tinggal
di
kos,
dan
mengantarkan kemana saja. 18. Adik-adik asisten P3 2013 dan 2014 yang sudah membantu dalam melakukan pengujian prototype seragam kerja Skripsi ini. 19. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan Laporan Skripsi ini. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan Laporan Skripsi ini masih terdapat kekurangan. Oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat berguna bagi penulis untuk menyempurnakan penulisan yang akan datang. Semoga laporan ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua.
Wassalamualaikum wr.wb
Surakarta, 20 Oktober 2016
Melani Sukirman
commit to user
ix
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR ISI ABSTRAK ................................................................................................ v ABSTRACT .............................................................................................. vi KATA PENGANTAR .............................................................................. vii DAFTAR ISI ............................................................................................. x DAFTAR TABEL .................................................................................... xiii DAFTAR GAMBAR ................................................................................ xiv
BAB I
PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah ................................................... I-1 1.2 Perumusan Masalah ......................................................... I-3 1.3 Tujuan Penelitian ............................................................. I-4 1.4 Manfaat Penelitian ........................................................... I-4 1.5 Batasan Masalah ............................................................... I-4 1.6 Asumsi ............................................................................. I-4 1.7 Sistematika Penulisan ...................................................... I-5
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Beban Kerja ...................................................................... II-1 2.2 Denyut Jantung ................................................................ II-2 2.3 Temperatur Tubuh ............................................................ II-4 2.4 Instrumentasi Wearable ................................................... II-4 2.4.1 Technology Google Health Tracker di Bidang Kesehatan ................................................................. II-5 2.4.2 Google Glass ........................................................... II-5 2.4.3 Apple Watch ............................................................. II-6 2.5 Komponen Rangkaian Instrumentasi Wearable ............... II-6 2.5.1 Arduino .................................................................... II-6 2.5.2 Arduino Lilypad....................................................... II-7 2.5.3 Breadboard .............................................................. II-9 2.5.4 FTDI Board (FT232RL USB to Serial IC) .............. II-10 to user 2.5.5 Kabel USB commit ............................................................... II-10
x
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
2.5.6 Kabel UTP RJ45 ...................................................... II-10 2.5.7 LCD (Liquid Crystal Display) ................................. II-11 2.5.8 Lampu LED ............................................................. II-11 2.5.9 Sensor ...................................................................... II-11 2.5.10 Sensor Temperatur TMP 36..................................... II-14 2.5.11 Sensor Denyut Jantung (Pulse Heart Rate Sensor XD-58C) ...................................................... II-15 2.6 Software Arduino Integrated Development Environtment (IDE) ................................................................................ II-15 2.7 Algoritma Dasar untuk Pemrograman Arduino ............... II-16 2.8 Penggunaan Software SPSS ............................................. II-18 BAB III
METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Flowchart Metodologi Penelitian .................................... III-1 3.2 Uraian Penjelasan Flowchart ........................................... III-2 3.2.1 Tahap Studi Awal ................................................... III-2 3.2.2 Konsep Awal Desain Rangkaian Instrumen ........... III-2 3.2.3 Uji Rangkaian Instrumen ........................................ III-3 3.2.4 Kalibrasi .................................................................. III-3 3.2.5 Penempatan Komponen pada Baju Kerja ............... III-3 3.2.6 Pembuatan Prototype Baju Kerja ........................... III-3 3.2.7 Uji Prototype Baju Kerja ........................................ III-4 3.2.8 Analisis .................................................................... III-4
BAB IV
PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA 4.1 Konsep Awal Desain Rangkaian Instrumen .................... IV-1 4.2 Uji Rangkaian Instrumen .................................................. IV-5 4.3 Kalibrasi ............................................................................ IV-12 4.4 Penempatan Komponen pada Baju Kerja ......................... IV-13 4.5 Pembuatan Prototype Baju Kerja ...................................... IV-15 4.6 Uji Prototype Baju Kerja ................................................. IV-17
BAB V
ANALISIS DAN INTERPRETASI HASIL 5.1 Analisis Pembuatan Prototype Baju Kerja ....................... V-1 5.2 Analisis Pengujian Prototype Baju Kerja ......................... V-2 commit to user
xi
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
5.3 Usulan Penempatan Komponen pada Baju Kerja ............ V-3 BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN 6.1 Kesimpulan ...................................................................... VI-1 6.2 Saran ................................................................................. VI-1
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................ VII-1
commit to user
xii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR TABEL Hal Tabel 2.1 Klasifikasi Beban Kerja Berdasarkan Christensen ................. II-2 Tabel 2.2 Beban Kerja Menurut Denyut Nadi ........................................ II-3 Tabel 2.3 Spesifikasi Arduino Lilypad .................................................... II-8 Tabel 2.4 Karakteristik Sensor ................................................................. II-12 Tabel 2.5 Perintah Dasar pada Program Arduino..................................... II-17 Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian Temperatur Tubuh Menggunakan Termometer Digital .................................................................. IV-18 Tabel 4.2 Data Hasil Pengujian Temperatur Tubuh Menggunakan Sensor Temperatur TMP36 ...................................................... IV-19 Tabel 4.3 Data Hasil Pengujian Denyut Jantung Menggunakan Tensimeter ................................................................................ IV-20 Tabel 4.4 Data Hasil Pengujian Temperatur Tubuh Menggunakan Sensor Denyut Jantung XD-58C .............................................. IV-21 Tabel 4.5 Pengolahan Data Temperatur Menggunakan Analisis Deskriptif SPSS 20 ................................................................... IV-22 Tabel 4.6 Pengolahan Data Denyut Jantung Menggunakan Analisis Deskriptif SPSS 20 ................................................................... IV-22 Tabel 4.7 Hasil Analisis Crosstab Temperatur ........................................ IV-23 Tabel 4.8 Hasil Analisis Crosstab Denyut Jantung.................................. IV-23 Tabel 4.9 Hasil Uji Deskriptif Temperatur dan Denyut Jantung ............. IV-24 Tabel 4.10 Hasil Uji Normalitas ................................................................ IV-25
commit to user
xiii
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
DAFTAR GAMBAR Hal Gambar 2.1
Google Health Tracker ....................................................... II-5
Gambar 2.2
Google Glass ....................................................................... II-5
Gambar 2.3
Apple Watch ........................................................................ II-6
Gambar 2.4
Arduino Lilypad Main Board ............................................. II-9
Gambar 2.5
Arduino Lilypad USB.......................................................... II-9
Gambar 2.6
Arduino Lilypad Simple Board .......................................... II-9
Gambar 2.7
Breadboard .......................................................................... II-9
Gambar 2.8
FTDI Board (FT232RL USB to Serial IC) ......................... II-10
Gambar 2.9
Kabel USB .......................................................................... II-10
Gambar 2.10 Kabel UTP RJ45 .................................................................. II-10 Gambar 2.11 LCD (Liquid Crystal Display) ............................................. II-11 Gambar 2.12 Lampu LED ......................................................................... II-11 Gambar 2.13 Sensor Temperatur TMP36 ................................................ II-14 Gambar 2.14 Sensor Denyut Jantung XD-58C ........................................ II-15 Gambar 2.15 Area Utama Software IDE ................................................... II-15 Gambar 2.16 Tampilan Awal Software IDE ............................................ II-16 Gambar 3.1
Flowchart Metodologi Penelitian ....................................... III-1
Gambar 4.1
Skematik Rangkaian ............................................................ IV-3
Gambar 4.2
Algoritma Pemrograman Pengaktifan LCD ........................ IV-6
Gambar 4.3
Interface Algoritma Pemrograman Sensor ......................... IV-7
Gambar 4.4
Algoritma Pemrograman Mengaktifkan LED .................... IV-8
Gambar 4.5
Algoritma Pemrograman Menampilkan Nilai Temperatur dan Heart Rate pada layar LCD .......................................... IV-9
Gambar 4.6
Algoritma Pemrograman Display Monitoring Temperatur dan Heart Rate ..................................................................... IV-10
Gambar 4.7
Circuit Logic Programmable Diagram ............................... IV-11
Gambar 4.8
Display Monitoring Temperatur dan Denyut Jantung ......... IV-12
Gambar 4.9
Tensimeter .......................................................................... IV-12
Gambar 4.10 Termometer Digital ............................................................ IV-12 commit to user Gambar 4.11 Penempatan Komponen pada Baju Kerja ........................... IV-14
xiv
perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
Gambar 4.12 Prototype Baju Kerja ........................................................... IV-16 Gambar 4.13 Pengujian Prototype Seragam ............................................. IV-17 Gambar 4.14 Diagram Normal Q-Q Temperatur ...................................... IV-25 Gambar 4.15 Diagram Normal Q-Q Denyut Jantung................................ IV-26 Gambar 5.1
Desain Usulan Penempatan Komponen pada Baju Kerja ... V-3
commit to user
xv
