RANCANG BANGUN ELEKTROMIOGRAF BERBASIS PERSONAL COMPUTER SKRIPSI

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

RANCANG BANGUN ELEKTROMIOGRAF BERBASIS PERSONAL COMPUTER

SKRIPSI

RIZKY JUSTITIAN

PROGRAM STUDI S1 TEKNOBIOMEDIK FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS AIRLANGGA 2012

Skripsi

Rancang Bangun Elektromiograf Berbasis Personal Computer.

Rizky Justitian


RANCANG BANGUN ELEKTROMIOGRAF BERBASIS PERSONAL COMPUTER

SKRIPSI

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Bidang Teknobiomedik Pada Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga

Disetujui oleh:

Pembimbing I,

Pembimbing II,

Dr. Retna Apsari, M.Si NIP. 19680626 199303 2 003

Franky Chandra S.A, S.T, M.T NIP. 19830128 200912 1 004

ii Skripsi


Rizky Justitian


LEMBAR PENGESAHAN NASKAH SKRIPSI Judul Penyusun NIM Pembimbing I Pembimbing II Tanggal ujian

: Rancang Bangun Elektromiograf Berbasis Personal Computer : Rizky Justitian : 080810722 : Dr. Retna Apsari, M.Si : Franky Chandra Satria Arisgraha S.T, M.T : 11 September 2012

Disetujui oleh

:

Pembimbing I,

Pembimbing II,

Dr. Retna Apsari, M.Si NIP. 19680626 199303 2 003

Franky Chandra S.A, S.T, M.T NIP. 19830128 200912 1 004

Mengetahui : Ketua Departemen Fisika Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga

Ketua Prodi S-1 Teknobiomedik Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga

Drs. Siswanto, M.Si NIP . 19640305 198903 1 003

Dr. Retna Apsari, M.Si NIP . 19680626 199303 2 003

iii Skripsi


Rizky Justitian


PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI Skripsi ini tidak dipublikasikan, namun tersedia di perpustakaan dalam lingkungan Universitas Airlangga, diperkenankan untuk dipakai sebagai referensi kepustakaan, tetapi pengutipan harus seizin penyusun dan harus menyebutkan sumbernya sesuai kebiasaan ilmiah. Dokumen skripsi ini merupakan hak milik Universitas Airlangga.

Dokumen skripsi ini merupakan hak milik Universitas Airlangga

iv Skripsi


Rizky Justitian


KATA PENGANTAR

Puji syukur ke hadirat Allah SWT yang senantiasa memberikan kemudahan dalam penyusunan skripsi ini sehingga penyusun dapat menyelesaikan naskah skripsi yang berjudul “Rancang Bangun Elektromiograf Berbasis Personal Computer”. Pada kesempatan ini, penyusun menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1.

Ketua Departemen Fisika, Bapak Drs. Siswanto, M.Si, yang telah mengijinkan penggunaan laboratorium untuk pelaksana penelitian skripsi ini.

2.

Ibu Dr. Retna Apsari, M.Si selaku ketua Program Studi S1 Teknobiomedik dan pembimbing I yang telah memberikan informasi tentang penyusunan naskah skripsi dan selalu memberikan masukan serta meluangkan waktu bagi penyusun untuk berkonsultasi.

3.

Bapak Franky Chandra Satria Arisgraha, S.T, M.T selaku pembimbing II yang selalu memberikan masukan dan meluangkan waktu bagi penyusun untuk berkonsultasi

4.

Ibu Ir. Wellina Ratnayanti Kawitana selaku penguji proposal skripsi dan penguji skripsi yang telah memberikan masukan dan pengarahan mengenai naskah skripsi

5.

Bapak Supadi S.Si, M.Si selaku penguji skripsi yang telah memberikan masukan dan pengarahan mengenai naskah skripsi

v Skripsi


Rizky Justitian


6.

Bapak Triwiyanto, S.Si, M.T yang telah memberi pengarahan, bimbingan serta ide kepada penyusun mengenai rancangan alat elektromiograf.

7.

Ayah dan Ibu tersayang yang telah mendukung penyusun untuk tetap berusaha mencapai target yang diinginkan dan selalu mendoakan dalam menghadapi banyak tekanan terkait penyelesaian naskah skripsi ini.

8.

Fendy Purwanda, Kiki, Gilang, Tyas, Theara, Taufik dan teman-teman yang lain yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu atas bantuan dan masukannya dalam penyelesaian naskah skripsi ini.

9.

Teman-teman

Lapantech yang telah banyak memberikan masukan dan

solusi dalam penyelesaian naskah skripsi ini. 10.

Dosen-dosen, staf, karyawan, dan teman-teman angkatan 2008 Program Studi S1 Teknobiomedik, Universitas Airlangga serta semua pihak yang telah membantu penyusun selama proses penyusunan naskah skripsi ini.

11.

Farah Febrina Haris yang senantiasa mendukung dan memberikan semangat demi terselesaikannya naskah skripsi ini Penyusun menyadari bahwa naskah skripsi ini masih ada kekurangan.

Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan untuk perbaikan naskah skripsi ini.

Surabaya, Agustus 2012 Penyusun

Rizky Justitian

vi Skripsi


Rizky Justitian


Justitian, Rizky, 2012, Rancang Bangun Elektromiograf Berbasis Personal Computer. Skripsi ini dibawah bimbingan Dr. Retna Apsari, M.Si dan Franky Chandra Satria Arisgraha S.T, M.T, Program Studi S1 Teknobiomedik Departemen Fisika Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga.

ABSTRAK Telah dilakukan penelitian dengan judul “Rancang Bangun Elektromiograf Berbasis Personal Computer “ dengan tujuan merancang alat elektromiograf untuk menyadap aktifitas listrik otot lengan bawah. Alat elektromiograf yang dirancang dilengkapi dengan tampilan sinyal pada personal computer. Pada penelitian ini pengiriman data dari hardware elektromiograf menuju personal computer dirancang melalui dua mekanisme yang berbeda yaitu dengan memanfaatkan ADC internal dari mikrokontroler ATmega 328 pada board arduino nano dan menggunakan soundcard internal dari personal computer. Pada software untuk pengiriman data dari hardware elektromiograf menuju personal computer menggunakan ADC internal dari mikrokontroler, proses akusisi data dari hardware elektromiograf menuju PC digunakan arduino software sedangkan untuk menampilkan tampilan sinyal dari hardware elektromiograf digunakan bahasa delphi. Software untuk pengiriman data dari hardware elektromiograf menuju personal computer menggunakan soundcard internal dari PC menggunakan software dengan bahasa pemrograman delphi. Alat elektromiograf yang berhasil dibuat pada penelitian ini memiliki persentase nilai error alat saat mekanisme relaksasi sebesar 0 %, nilai error alat saat mekanisme kontraksi sedang sebesar 5 % dan nilai error alat saat mekanisme kontraksi kuat sebesar 2,04 %.

Kata Kunci

: Elektromiograf, EMG, Arduino, Biopotensial

vii Skripsi


Rizky Justitian


Justitian, Rizky, 2012, Design of A Personal Computer-Based Electromyograph. This thesis was under the guidance of Dr. Retna Apsari, M.Si and Franky Chandra Satria Arisgraha S.T, M.T, Biomedical Engineering Undergraduate Program, Physics Department, Faculty of Science and Technology, Airlangga University.

ABSTRACT A study entitled "Design of A Personal Computer-Based Electromyograph" has been conducted with the goal of designing an electromyograph device to tap the electrical activity of the lower forearm muscles. The designed electromyograph was equipped with a signal display on a personal computer. In this study, the data transmission from the electromyograph hardware towards the personal computer was designed through two different mechanisms such as the usage of the internal ADC of ATmega 328 microcontroller on an arduino board and the usage of the internal soundcard of a personal computer. On the software, the internal ADC of ATmega 328 microcontroller with an arduino nano microcontroller board was used to send the data from the electromyograph hardware towards the personal computer, an arduino software was used in the process of data acquisition from the electromyograph hardware towards the PC, while Delphi language was used in displaying the signal from the electromyograph hardware. On the software as well, the internal soundcard of a PC was used to send the data from the electromyograph hardware towards the personal computer. A software using Delphi language was also used in the process of data acquisition from the electromyograph hardware towards the PC. The electromyograph device that was created in this study has respectively the percentage error values of 0 % at a relaxation mechanism, 5 % at a medium contraction mechanism and 2.04 % at a strong contraction mechanism.

Keywords: Electromyograph, EMG, Arduino, Biopotential

viii Skripsi


Rizky Justitian


DAFTAR ISI LEMBAR JUDUL ........................................................................................... i LEMBAR PERNYATAAN ....................................................................................... ii LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................................ iii LEMBAR PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI .................................................... iv KATA PENGANTAR................................................................................................ v ABSTRAK ................................................................................................................ vii ABSTRACT .............................................................................................................. viii

DAFTAR ISI ................................................................................................... ix DAFTAR TABEL............................................................................................... xii DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xiii DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................................. xv BAB I PENDAHULUAN .......................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang .................................................................................. 1 1.2 Perumusan Masalah ........................................................................... 5 1.3 Batasan Masalah........................................................................... ........ 6 1.4 Tujuan Penelitian ............................................................................... 6 1.5 Manfaat Penelitian ............................................................................. 7 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................ 8 2.1 Otot……………………. ................................................................... 8 2.1.1 Otot Rangka ............................................................................. 9 2.1.2 Kerja dan Kontraksi Otot .......................................................... 10 2.1.3 Potensial Aksi Otot…………………………………………… 11 2.2 Elektromiografi ................................................................................. 14 2.2.1 Rangkaian Penguat ................................................................... 16 2.2.2 Rangkaian Filter....................................................................... 17 2.3 Elektroda………….. .......................................................................... 19 2.3.1 Pengukuran Sinyal EMG .......................................................... 21 2.4 Soundcard…….................................................................................. 21 2.5 Mikrokontroler .................................................................................. 22 2.5.1 Fitur AVR ATmega 328 ........................................................... 23 2.6 Arduino………. ................................................................................. 26 ix Skripsi


Rizky Justitian


2.6.1 Arduino Software...................................................................... 27 2.7 Bahasa Pemrograman Delphi ............................................................. 29 2.8 Komponen Pendukung ....................................................................... 31 2.8.1 Instrumentation Amplifier AD620 ........................................... 31 2.8.1.1Gain AD620 ........................................................................... 33 2.8.1 IC OP07 .................................................................................. 34 BAB III METODE PENELITIAN ............................................................................. 36 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian ............................................................ 36 3.2 Peralatan dan Bahan Penelitian .......................................................... 36 3.2.1 Peralatan Penelitian .................................................................. 36 3.2.2 Bahan Penelitian....................................................................... 37 3.3 Prosedur Penelitian ............................................................................ 38 3.3.1 Tahap Perancangan ................................................................... 39 3.3.1.1 Perancangan Perangkat Keras (Hardware) ............................ 39 3.3.1.1.1 Rangkaian Catu Daya………………………………………. 40 3.3.1.1.2 Rangkaian Pre-Amplifier .................................................... 41 3.3.1.1.3 Rangkaian Highpass Filter.................................................. 42 3.3.1.1.4 Rangkaian Lowpass Filter................................................... 42 3.3.1.1.5 Rangkaian Notch Filter ....................................................... 43 3.3.1.1.6 Rangkaian Adder ................................................................ 44 3.3.1.2 Perancangan Perangkat Lunak (Software) .............................. 45 3.3.1.2.1 Perancangan Perangkat Lunak (Software) untuk Pengiriman Data Menggunakan ADC Internal dari Mikrokontroler ATmega328………………………… . 45 3.3.1.2.2 Perancangan Perangkat Lunak (Software) Untuk Pengiriman Data Menggunakan Soundcard Internal Dari PC……….…………..…………… ............................ 47 3.3.2 Tahap Pembuatan ..................................................................... 48 3.3.3 Tahap Pengujian Rangkaian...................................................... 51 3.3.4 Tahap Uji Coba Sistem Secara Keseluruhan ............................. 53 3.3.5 Tahap Kalibrasi Alat dan Analisis Data .................................... 54 3.3.5.1 Kalibrasi Alat Elektromiograf ................................................ 54 3.3.5.2 Analisis Data ......................................................................... 55 x Skripsi


Rizky Justitian


BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................................... 56 4.1 Hasil Perancangan Alat ...................................................................... 56 4.1.1 Perangkat Keras (Hardware) .................................................... 56 4.1.1.1 Rangkaian Catu Daya ............................................................ 57 4.1.1.2 Rangkaian Pre-Amplifier ....................................................... 57 4.1.1.3 Rangkaian Highpass Filter .................................................... 58 4.1.1.4 Rangkaian Lowpass Filter ..................................................... 60 4.1.1.5 Rangkaian Notch Filter .......................................................... 63 4.1.1.6 Rangkaian Adder ................................................................... 65 4.1.1.7 Rangkaian Mikrokontroler ATmega 328 dengan Board Arduino Nano ....................................................................... 66 4.1.2 Perangkat Lunak (Software)...................................................... 66 4.1.2.1 Perangkat Lunak (Software) untuk Pengiriman Data Menggunakan ADC Internal dari Mikrokontroler ATmega328……………………………………………......... 67 4.1.2.2 Perangkat Lunak (Software) untuk Pengiriman Data Menggunakan Soundcard Internal dari PC………………………….…………..…………… ...... 69 4.2 Analisis Data ..................................................................................... 71 4.2.1 Analisis Data Hasil Alat Elektromiograf dengan Mekanisme Pengiriman Data Menggunakan ADC Internal dari Mikrokontroler ATmega 328................................ 71 4.2.2 Analisis Data Hasil Alat Elektromiograf dengan Mekanisme Pengiriman Data Menggunakan ADC Internal dari Mikrokontroler ATmega 328................................ 74 4.2.3 Uji Kinerja Alat Elektromiograf................................................ 77 4.3 Pembahasan....................................................................................... 81 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ...................................................................... 88 5.1 Kesimpulan........................................................................................ 88 5.2 Saran................... ............................................................................... 89 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................ 90 LAMPIRAN………………………………………………………………………. ...... 93 xi Skripsi


Rizky Justitian


DAFTAR TABEL Nomor 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5

Judul Tabel

Halaman

Data Hasil Pengamatan Rangkaian Pre-Amplifier………………………… .58 Data Hasil Pengamatan Rangkaian Highpass Filter……………………… ..59 Data Hasil Pengamatan Rangkaian Lowpass Filter……………………… ...61 Data Hasil Pengamatan Rangkaian Notch Filter………………………… ... 64

Tegangan Sinyal Peak To Peak pada Saat Relaksasi, Kontraksi Sedang dan Kontraksi Kuat……………………………………………………………………. . 77 4.6 Perbandingan Tegangan Sinyal Peak To Peak pada Alat Elektromiograf Terkalibrasi dengan Nilai pada Alat Elektromiograf Hasil Penelitian Saat Relaksasi ................................................................................................ 79 4.7 Perbandingan Tegangan Sinyal Peak To Peak pada Alat Elektromiograf Terkalibrasi dengan Nilai pada Alat Elektromiograf Hasil Penelitian Saat Kontraksi Sedang...................................................................................... 79 4.8 Perbandingan Tegangan Sinyal Peak To Peak pada Alat Elektromiograf Terkalibrasi dengan Nilai pada Alat Elektromiograf Hasil Penelitian Saat Kontraksi Kuat...................................................................................... 79

xii Skripsi


Rizky Justitian


DAFTAR GAMBAR Nomor 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 2.17 2.18 2.19 2.20 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10

Judul Gambar

Halaman

Struktur Organisasi Otot ............................................................................10 Tahapan Potensial Aksi Dan Konduktansi Ion Na+ dan K+ …………. ......13 Tampilan Sinyal Keluaran Elektromiograf (Cadwell Sierra II) dalam Domain Waktu. ……… ..................................................................15 Rangkaian Penguat Diferensial…………………………………………… 16 Pola Grafik Hubungan Tegangan Output dengan Frekuensi dari Rangkaian Highpass dengan cut-off 20 Hz…………………………… ......17 Pola Grafik Hubungan Tegangan Output dengan Frekuensi (a)dari Rangkaian Lowpass Filter dengan cut-off 500 Hz (b)dari Rangkaian Lowpass Filter dengan cut-off 40 Hz…………….. .......18 Pola Grafik Hubungan Tegangan Output dengan Frekuensi dari Rangkaian Notch Filter dengan cut-off 50 Hz ……………………. 18 Distribusi Muatan Pada Elektroda Permukaan……………………… 19 Susunan Instrumen EMG Dengan Surface Electrodes Dan Prinsip Perekaman Potensial Aksi Ekstrasellular ...................................................21 Blok Diagram Soundcard ALC888S-VC ...................................................22 Konfigurasi Pin ATmega 328……………………………………………...24 Blok Diagram ATmega 328……………………………………………… .25 Arduino Nano…………………………………………………………… ...27 Tampilan Software Editor Arduino……………………………………… ..28 Contoh Output Tampilan Program dari Software Delphi………………… .30 Rangkaian Instrumentation Amplifier…………………………………… ..31 Rangkaian Instrumentation Amplifier Pada IC AD620……………… .......33 Konfigurasi Pin Pada AD620…………………………………………… ...33 Konfigurasi Pin Pada IC OP07…………………………………………… .34 Skematik IC OP07………………………………………………………… 35 Diagram Alir Prosedur Penelitian ..............................................................38 Blok Diagram Hardware Elektromiograf dengan Mekanisme Pengiriman Data Menggunakan ADC Internal Mikrokontroler ATmega 328 .............................................................................................40 Blok Diagram Hardware Elektromiograf dengan Mekanisme Pengiriman Data Menggunakan Soundcard Internal dari PC…………………………................................................................40 Rangkaian Catu Daya………………………………………………… .......40 Rangkaian Pre-Amplifier…………………………… .....................................41 Rangkaian High Pass Filter………………………………………………. 42 Rangkaian Low Pass Filter……………………………………………….. 43 Rangkaian Notch Filter…………………………………………………… 44 Rangkaian Adder…………………………………….………………………… ....45 Diagram Alir Program Mikrokontroler ATmega 328 pada Arduino Software…………………………………… ................................46

xiii Skripsi


Rizky Justitian


3.11 Diagram Alir Software Tampilan Sinyal Elektromiograf Dengan Software Delphi…………………..............................................................47 3.12 Diagram Alir Software Pengiriman Data Menggunakan Soundcard Internal Dari PC………………………………………………… ...............48 3.13 Blok Diagram Elektromiograf dengan Mekanisme Pengiriman Data Menggunakan ADC Internal Mikrokontroler ATmega 328 .............................................................................................49 3.14 Blok Diagram Elektromiograf dengan Mekanisme Pengiriman Data Menggunakan Soundcard Internal dari PC…………….. 49 4.1 Hardware Elektromiograf Yang Telah Dibuat……………… ....................56 4.2 Hubungan Tegangan Output dengan Frekuensi Rangkaian Highpass Filter…. ....................................................................................60 4.3 Hubungan Tegangan Output dengan Frekuensi Rangkaian Lowpass Filter. ........................................................................................................62 4.4 Hubungan Tegangan Output dengan Frekuensi Rangkaian Notch Filter. ...64 4.5 Pilihan Serial Port pada Software Arduino…………. ................................67 4.6 Tombol Verify, Save, dan Upload pada Software Arduino. .......................68 4.7 Tampilan Muka Software Elektromiograf dengan Mekanisme Pengiriman Data Menggunakan ADC Internal Mikrokomtroler…… .........69 4.8 Komponen-Komponen yang Digunakan dalam Pembuatan Software Elektromiograf pada Delphi …. ..................................................70 4.9 Tamplian Muka Software Elektromiograf dengan Mekanisme Pengiriman Data Menggunakan Soundcard Internal dari PC......................71 4.10 Sinyal Aktifitas Otot Saat Relaksasi dari Elektromiograf dengan Mekanisme Pengiriman Data Menggunakan ADC Internal Mikrokontroler ATmega 328. .......................................................72 4.11 Sinyal Aktifitas Otot Saat Kontraksi Sedang dari Elektromiograf dengan Mekanisme Pengiriman Data Menggunakan ADC Internal Mikrokontroler ATmega 328…………….....................................73 4.12 Sinyal Aktifitas Otot Saat Kontraksi Kuat dari Elektromiograf dengan Mekanisme Pengiriman Data Menggunakan ADC Internal Mikrokontroler ATmega 328…………………… .........................73 4.13 Sinyal Aktifitas Otot Saat Relaksasi dari Elektromiograf dengan Mekanisme Pengiriman Data Menggunakan Soundcard Internal dari PC……… .............................................................................75 4.14 Sinyal Aktifitas Otot Saat Kontraksi Sedang dari Elektromiograf dengan Mekanisme Pengiriman Data Menggunakan Soundcard Internal dari PC. ........................................................................................76 4.15 Sinyal Aktifitas Otot Saat Kontraksi Kuat dari Elektromiograf dengan Mekanisme Pengiriman Data Menggunakan Soundcard Internal dari PC. ........................................................................................76

xiv Skripsi


Rizky Justitian


DAFTAR LAMPIRAN Nomor

Judul Lampiran

Halaman

1 2 3 4 5

Skematik Rangkaian Elektromiograf Hasil Alat Elektromiograf

93 94

Gambar Penguatan Sinyal Rangkaian Amplifier

96

6 7

Gambar Sinyal Keluaran Rangkaian Highpass Filter

8 9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

Elektromiograf Cadwell Sierra II

Perhitungan Besaran Nilai Komponen Resistor dan Kapasitor serta Besar Gain Pada Rangkaian Highpass Filter

95

98

100

Perhitungan Besaran Nilai Komponen Resistor dan Kapasitor serta Besar Gain Pada Rangkaian Lowpass Filter

104

Perhitungan Besaran Nilai Komponen Resistor dan Kapasitor serta Besar Gain Pada Rangkaian Notch Filter

110

Gambar Sinyal Keluaran Rangkaian Lowpass Filter

Gambar Sinyal Keluaran Rangkaian Notch Filter Listing Program Pada Software Arduino Nano Listing Program Pada Software Delphi untuk Menampilkan Tampilan Sinyal Listing Program Pada Software Delphi untuk Menampilkan Tampilan Sinyal Pada Alat Elektromiograf dengan Mekanisme Pengiriman Data Menggunakan Soundcard Internal Dari PC Hasil Pengambilan Data Menggunakan Elektromiograf Cadwell Sierra II Gambar Perbandingan Nilai Tegangan Sinyal Peak To Peak Pada Gambar Sinyal Alat Elektromiograf Terkalibrasi Dengan Nilai Pada Alat Elektromiograf Hasil Penelitian Perhitungan % error Alat Elektromiograf dan Nilai Deviasi Alat Elektromiograf Pada Aktifitas Otot Saat Relaksasi, Kontraksi Sedang dan Kontraksi Kuat Daftar Harga Habis Pakai Datasheet AVR ATmega 328 Datasheet Arduino Nano Datasheet AD620 Datasheet OP07

106

112 115

116 118 120 124 126 130 131 134 137 142

xv Skripsi


Rizky Justitian


BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi pada dasarnya adalah untuk mempermudah manusia dalam melakukan kegiatan atau upaya dalam memenuhi kebutuhan sehari-hari. Upaya pengembangan tersebut dapat dilakukan dengan

cara

menciptakan

suatu

sistem peralatan

yang

baru

maupun

pengembangan alat yang telah ada sebelumnya atau gabungan dari keduanya. Pengembangan ini telah merambah berbagai aspek kehidupan manusia, terutama perkembangan peralatan elektronika untuk berbagai keperluan. Salah satu penerapannya yaitu pada bidang kedokteran (medis), penerapan teknologi ini sangat membantu para tenaga medis untuk mendiagnosis penyakit dan kelainan pada organ-organ vital tubuh manusia yang mempunyai fungsi ganda dan kompleks, sehingga diperlukan upaya dalam pengadaan peralatan medis dan sarana lainnya untuk meningkatkan pelayanan kesehatan. Salah satu organ tubuh manusia yang mempunyai fungsi ganda dan kompleks adalah otot. Otot merupakan

organ gerak tubuh aktif karena mampu mengendalikan organ tubuh yang lain sehingga kita dapat bergerak. Kekuatan otot mempengaruhi aktifitas dari gerak tubuh, aktifitas tubuh yang tinggi didukung adanya kekuatan otot yang besar. Pada tubuh manusia, pengetahuan mengenai gaya pada otot dan sendi merupakan nilai besar dalam dunia kedokteran dan terapi fisik, dan juga merupakan studi yang sangat berguna dalam aktifitas atletik (Giancoli, 1998).

1 Skripsi


Rizky Justitian


2

Peran otot pada olahragawan atau atlet sangat penting dalam meraih prestasi dan kesuksesan. Salah satu contoh peran kekuatan otot pada seorang atlet adalah kekuatan otot lengan bawah pada atlet basket, voli, bulutangkis, tenis dan olahraga lainnya yang menggunakan otot lengan bawah sebagai tumpuan kekuatan. Tidak berfungsinya otot dengan baik, dalam hal ini otot lengan bawah, merupakan permasalahan signifikan pada manusia khususnya olahragawan. Kerusakan otot ini diperlukan penanganan khusus, maka untuk mengetahui adanya kerusakan otot yang terjadi pada tubuh diperlukan adanya teknologi instrumentasi medis yang dapat mendiagnosa dan memonitoring aktifitas otot tubuh. Informasi diagnostik mengenai aktifitas otot dapat diperoleh dari aktifitas listriknya (Cameron, 1992). Salah satu instrumentasi medis yang berfungsi menampilkan bentuk dan mengukur aktifitas otot adalah elektromiograf. Dengan elektromiograf diperoleh informasi tentang kondisi otot seseorang, apakah ototnya terlalu tegang, terlalu lemas atau mengalami kerusakan-kerusakan yang cukup berat semacam stroke, lumpuh dan sebagainya (Regarsari, 2002). Sebuah elektromiograf mendeteksi potensial listrik yang dihasilkan oleh sel-sel otot ketika sel-sel ini elektrik atau neurologis diaktifkan. Rekaman sinyal elektromiograf dapat digunakan untuk mendiagnosis beberapa penyebab kelemahan otot atau kelumpuhan, masalah otot atau motorik seperti tremor atau berkedut, kerusakan saraf motorik dari cedera atau osteoarthesis, dan patologi yang mempengaruhi motor end plates (Northrop, 2004). Menurut Nomiyasari (2011) pada surface elektromiograf, sinyal yang didapatkan memiliki kisaran frekuensi antara 20 Hz sampai 500 Hz. Potensial

Skripsi


Rizky Justitian


3

listrik pada permukaan otot tubuh memiliki kisaran tegangan 0,4 mV sampai 5 mV, dan terdapat amplitudo tegangan yang lebih tinggi lagi apabila terjadi kontraksi yang kuat (Nomiyasari, 2011). Penelitian Rusmawati (2006) dan Mariam S.K (2006) menunjukkan aspek kualitatif profil potensial otot manusia saat berkontraksi dan berelaksasi. Pada penelitian tersebut didapatkan bahwa sinyal pengganggu atau noise 50 Hz yang merupakan noise dari jala-jala PLN belum mampu dihilangkan. Hasil tampilan sinyal pada alat yang dihasilkan dari penelitian tersebut belum akurat dimana profil potensial otot yang sebenarnya belum diketahui secara pasti. Instrumen yang dirancang belum dilengkapi dengan mikrokontroler sebagai pengendali sistem. Penelitian lain terkait alat elektromiograf juga telah dilakukan oleh Nomiyasari (2011). Alat elektromiograf yang dihasilkan pada penelitian tersebut masih terdapat kekurangan dimana filter yang dirancang belum sesuai dengan perhitungan. Hasil tampilan sinyal pada alat yang dihasilkan belum akurat dengan tingkat % error alat sebesar 26,67%. Kinerja ADC dari alat yang dihasilkan belum optimal sehingga proses interface antara hardware elektromiograf dengan personal computer menjadi terganggu. Pada penelitian ini diteliti profil aktifitas listrik otot manusia ketika relaksasi dan kontraksi. Otot tubuh manusia yang menjadi fokus obyek penelitian ini adalah otot lengan bawah. Bagian otot lengan bawah yang disadap aktifitas listriknya adalah bagian antebrachium anterior. Dalam penelitian ini dirancang suatu elektromiograf berbasis personal computer yang mampu menyadap sinyal otot tubuh, dengan demikian instrumen ini dapat menghasilkan data digital untuk

Skripsi


Rizky Justitian


4

diproses dan ditampilkan pada komputer. Data diolah dengan bahasa pemrograman delphi sehingga dapat menampilkan hasil tampilan sinyal. Dalam penelitian ini pengiriman data dari hardware elektromiograf menuju personal computer dirancang melalui dua mekanisme yaitu dengan memanfaatkan ADC internal dari mikrokontroler ATmega 328 dengan board mikrokontroler arduino nano dan menggunakan soundcard internal dari personal computer. Hasil pengiriman data yang ditampilkan di personal computer melalui dua mekanisme yaitu dengan menggunakan ADC internal dari mikrokontroler ATmega 328 dengan board mikrokontroler arduino nano dan menggunakan soundcard internal dari personal computer, dalam penelitian ini kedua mekanisme dibandingkan satu dengan yang lainnya. Tampilan sinyal dari elektromiograf merupakan sinyal yang bersifat acak atau random (Nomiyasari, 2011). Tampilan sinyal pada penelitian ini berada dalam kawasan waktu, dengan kata lain hasil tampilan sinyal keluaran merupakan hubungan antara waktu dengan tegangan potensial listrik otot tubuh. Dikarenakan besar aktifitas listrik otot lengan bawah yang sangat kecil, menurut Nomiyasari (2011) yakni berkisar antara 0,4 mV hingga 5 mV, maka perlu dilakukan penguatan, besar penguatan total yang dirancang pada penelitian ini adalah berkisar antara 5000

hingga 6000 kali. Alat elektromiograf yang

dirancang diberi filter untuk meloloskan sinyal dengan frekuensi 20 Hz sampai 250 Hz, hal ini didasarkan penelitian Nomiyasari (2011), frekuensi tersebut merupakan frekuensi sinyal aktifitas listrik otot yang paling sering muncul. Disamping itu untuk menghilangkan interferensi sinyal dari tegangan jala-jala listrik PLN yaitu frekuensi 50 Hz maka alat yang di rancang dilengkapi dengan

Skripsi


Rizky Justitian


5

filter yang mampu menghilangkan frekuensi 50 Hz. Untuk menyadap sinyal aktifitas listrik otot lengan bawah digunakan surface electrode. Hal ini dikarenakan surface electrode mudah pemasangannya juga tidak terlalu mengganggu aktifitas dari orang yang diteliti (Setioningsih, 2010). Desain elektromiograf pada penelitian ini dilengkapi dengan tampilan sinyal sehingga dapat mempermudah pekerja medis untuk mengetahui tegangan pada aktifitas listrik otot lengan pasien. Desain penelitian elektromiograf ini diharapkan dapat menjadi teknologi tepat guna dengan harga yang terjangkau dan dapat dikembangkan oleh produsen instrumentasi medis di Indonesia.

1.2 Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang telah disebutkan, maka perumusan masalah dalam penelitian ini adalah: 1. Bagaimana merancang instrumen elektromiograf berbasis personal computer beserta komponen pendukungnya sehingga dapat menyadap aktifitas listrik otot lengan bawah yang sangat kecil? 2. Bagaimana proses akuisisi data dari hardware elektromiograf menuju personal computer baik menggunakan ADC internal mikrokontroler maupun dengan menggunakan soundcard internal personal computer sehingga dapat menampilkan tampilan sinyal aktifitas listrik otot tubuh? 3. Bagaimana kinerja alat elektromiograf pada penelitian ini dibandingkan dengan alat elektromiograf yang sudah terkalibrasi?

Skripsi


Rizky Justitian


6

1.3 Batasan Masalah Batasan masalah dalam penelitian ini adalah pengiriman data dari hardware elektromiograf menuju personal computer mekanisme yaitu dengan menggunakan ADC internal

dirancang melalui dua dari mikrokontroler

ATmega 328 pada board mikrokontroler arduino nano dan menggunakan soundcard internal dari personal computer (Acer 4736).

1.4 Tujuan Penelitian Berdasarkan latar belakang yang telah disebutkan, tujuan dalam penelitian ini adalah: 1. Merancang dan membuat elektromiograf berbasis personal computer sebagai alat yang mampu mendeteksi adanya efek elektris pada otot manusia yang dilengkapi dengan tampilan sinyal. 2. Mengetahui tentang proses akuisisi data dari hardware elektromiograf menuju komputer baik menggunakan ADC internal dari mikrokontroler maupun dengan menggunakan soundcard internal personal computer sehingga didapatkan hasil tampilan sinyal aktifitas listrik otot tubuh. 3. Mengetahui kinerja alat elektromiograf yang dirancang dibandingkan dengan alat elektromiograf yang sudah terkalibrasi.

Skripsi


Rizky Justitian


7

1.5 Manfaat Penelitian Adapun manfaat dari penelitian ini antara lain: 1. Rancang bangun elektromiograf hasil penelitian ini diharapkan dapat mempermudah pembacaan sinyal elektris otot tubuh dan juga membantu petugas medis dalam melakukan perekaman dan menganalisa suatu gejala penyakit dari otot tubuh lengan bawah seperti tremor ataupun neuroprosthesis. 2. Diharapkan dapat menjadi sebuah teknologi alternatif yang tepat guna dengan harga murah, kompetitif dan produktif. 3. Di bidang akademik, hasil rancang bangun elektromiograf berguna untuk praktikum reguler mahasiswa serta pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi khususnya di Program Studi S1 Teknobiomedik Universitas Airlangga.

Skripsi


Rizky Justitian


BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Otot Otot manusia dapat diklasifikasikan menjadi tiga kategori, yaitu otot rangka atau striated, otot jantung dan otot polos. Otot rangka adalah otot yang berhubungan dengan gaya luar, otot rangka bekerja di bawah kontrol sistem syaraf badan, sehingga dinamakan otot sadar (a voluntary muscle). Otot rangka merupakan jaringan yang bertanggung jawab dan mengendalikan semua daya gerakan dan manipulasi (Marieb, 2010). Otot jantung dan otot polos dioperasikan oleh sistem syaraf otomatis. Untuk kontraksi otot sadar diperlukan stimulan dari sistem saraf (Setioningsih, 2010). Menurut Marieb (2010), pada dasarnya setiap jenis otot yang menyusun tubuh memiliki tiga kemampuan yaitu: 1. Kontraksibilitas : kemampuan otot melakukan perubahan menjadi lebih pendek dari ukuran semula 2. Ekstensibilitas : kemampuan otot melakukan perubahan menjadi lebih panjang dari ukuran semula 3. Elastisitas : kemampuan otot untuk bisa kembali pada ukuran semula setelah mengalami kontraksi atau ekstensi. Pada saat otot kembali pada ukuran semula, otot dikatakan dalam keadaan relaksasi. Pada penelitian ini, yang dijadikan fokus objek pengamatan adalah otot pada lengan bawah tubuh manusia yang merupakan otot rangka. Bagian otot lengan bawah yang disadap aktifitas listriknya adalah bagian antebrachium anterior.

8 Skripsi


Rizky Justitian


9

2.1.1 Otot Rangka Otot rangka membentuk daging anggota gerak dan badan yang menggerakkan rangka. Otot itu berdiri dari sel-sel yang panjang yang dikenal sebagai serat, panjangnya bervariasi dari beberapa milimeter di otot pendek sampai 30 cm atau lebih pada otot panjang. Otot rangka berada di bawah kendali volunteer (otot sengaja: otot-otot di bawah kendali langsung oleh pusaran frontal setengah bola selaput otak). Otot ini berkontraksi dengan kuat saat distimulasi oleh suatu serabut saraf, tetapi menjadi lelah dengan cepat (Watson, 2002). Menurut Nomiyasari (2011) potensial listrik pada permukaan otot tubuh memiliki kisaran tegangan 0,4 mV sampai 5 mV, dan terdapat amplitudo tegangan yang lebih tinggi lagi apabila terjadi kontraksi yang kuat. Pada otot rangka, setiap sel banyak mengandung serat seperti benang, yang disebut myofibril, yang lebarnya hanya 0,01 sampai 0,1 mm (Marieb, 2010). Myofibril ini tampak sebagai struktur lurik teratur dengan warna terang diselingi warna gelap sepanjang struktur tersebut dan tersusun sangat teratur sehingga bagian gelap dan terang tersusun berurutan. Setiap fibril terbungkus di dalam sebuah lapisan jaringan penyambung yang disebut sarkolema. Fibril tergabung bersama oleh jaringan penyambung menjadi berkas-berkas. Setiap berkas terbungkus dalam suatu sarung yang disebut endomisium. Berkas ini bersamasama dan terbungkus dalan suatu sarung, yang disebut perimisium, yang pada akhirnya membentuk otot individu, yang juga memiliki sarung fibrosa, yang disebut epimisium. Nukleus terletak pada sisi sel. Tingkat organisasi dari otot rangka (striated muscle) dapat dilihat pada Gambar 2.1.

Skripsi


Rizky Justitian


10

Gambar 2.1 Struktur Organisasi Otot (Petti, 2011). 2.1.2 Kerja dan Kontraksi Otot Pada jaringan otot rangka, tiap-tiap myofibril terdapat unit kontraksi yang disebut sarkomer, dalam sarkomer terdapat filamen tipis (aktin) dan filamen tebal myosin yang akan bergeser dan saling tumpang tindih ketika terjadi kontraksi (Effendi dkk, 2006). Bila saraf otot diberi rangsangan, maka otot akan berkontraksi atau mengerut. Bila suatu otot berkontraksi, salah satu ujungnya biasanya diam sedangkan ujung yang lain begerak ke ujung yang diam tersebut. Ujung yang diam disebut origo, sedangkan yang bergerak di sebut insersi. Bila perangsangan

bertubi-tubi,

kontraksi

akan

bertumpuk-tumpuk

(sumasi)

membentuk kontraksi yang berkepanjangan (tetani) (O’rahilly, 1995). Kontraksi pada otot rangka dimulai dengan potensial aksi dalam serabut-serabut otot.

Skripsi


Rizky Justitian


11

Potensial aksi ini merupakan fenomena keseluruhan atau tidak sama sekali (all or none) yang berarti bahwa begitu nilai ambang tercapai, peningkatan waktu dan amplitudo dari potensial aksi akan selalu sama (Gabriel, 1996). Potensial aksi ini menyebabkan pelepasan ion-ion kalsium dari reticulum sarkoplasma. Selanjutnya ion kalsium menimbulakan peristiwa-peristiwa kimia proses kontraksi (Guyton, 1997).

2.1.3 Potensial Aksi Otot Telah diketahui bahwa sel mempunyai lapisan yang disebut membran sel, di dalam sel ini terdapat ion Na+, Ca+, Cl- dan protein. Sel mempunyai kemampuan untuk memindahkan ion dari satu sisi ke sisi yang lain, kemampuan sel ini disebut aktifitas kelistrikan sel. Dalam keadaaan biasa konsentrasi ion Na + lebih besar daripada di dalam sel. Suatu saraf atau membran otot pada keadaan istirahat (tidak adanya proses konduksi impuls listrik), konsentrasi Na+ lebih banyak di luar sel daripada di dalam sel, di dalam sel akan lebih negatif dibandingkan dengan di luar sel. Apabila perbedaan potensial diukur dengan galvanometer akan mencapai -90 mV, membran sel ini disebut dalam keadaan polarisasi. Apabila suatu rangsangan terhadap membran dengan mempergunakan listrik, mekanik atau zat kimia, butir-butir membran akan berubah dan beberapa ion Na+ akan masuk dari luar sel ke dalam sel. Di dalam sel akan menjadi kurang negatif daripada di luar sel dan potensial membran akan meningkat. Keadaan membran ini dikatakan menjadi depolarisasi. Suatu rangsangan yang cukup kuat

Skripsi


Rizky Justitian


12

mencapai titik tertentu sehingga dapat menimbulkan depolarisasi membran, titik tertentu ini disebut nilai ambang, dan proses depolarisasi akan berkelanjutan serta irreversible, ion-ion Na+ akan mengalir ke dalam sel secara cepat dan dalam jumlah yang banyak. Pada keadaan ini potensial akan naik cepat mencapai +40 mV. Terjadinya depolarisasi sel membran secara tiba-tiba disebut potensial aksi, yang berlangsung kurang dari 1 detik. Potensial aksi merupakan fenomena keseluruhan atau tidak sama sekali (all or none) yang berarti bahwa begitu nilai ambang tercapai, peningkatan waktu dan amplitudo dari potensial aksi akan selalu sama (Gabriel, 1996). Segera setelah potensial aksi mencapai puncak, mekanisme pengangkutan di dalam sel membran dengan cepat mengembalikan ion Na+ ke luar sel sehingga mencapai potensial membran istirahat (-90 mV). Proses ini disebut polarisasi dan berakhir. Adapun gambar tahapan potensial aksi dan konduktansi ion Na+ dan K+ disajikan pada Gambar 2.2. Menurut Gabriel (1996), beberapa aspek kuantitatif dari potensial aksi otot adalah sebagai berikut: 1. Potensial membran istirahat berkisar antara -80 mV sampai dengan -90 mV pada serat otot rangka yang sama. 2. Lamanya potensial aksi berkisar sekitar 1 sampai dengan 5 milidetik pada otot rangka. 3. Kecepatan penghantaran berkisar antara 3 sampai dengan 5 mili/detik.

Skripsi


Rizky Justitian


13

5

6

4

3 1

2

7

8

9

Gambar 2.2 Tahapan Potensial Aksi Dan Konduktansi Ion Na+ dan K+ (Effendi dkk, 2006). Menurut Effendi dkk (2006), mekanisme tahapan potensial aksi dan konduktansi ion Na+ dan K+ yang tersaji pada Gambar 2.2 dijelaskan sebagai berikut: 1. Potensial membran istirahat yang besarnya -70 mV. 2. Rangsangan depolarisasi 3. Nilai ambang untuk depolarisasi membran. Terbukanya saluran ion Na + sehingga ion Na+ masuk ke dalam sel dan saluran ion K+ mulai terbuka secara perlahan. 4. Na+ masuk ke dalam sel, pada fase ini disebut depolarisasi. 5. Saluran ion Na+ tertutup dan saluran ion K+ terbuka secara perlahan. 6. Ion K+ keluar dari sel. Pada fase ini disebut repolarisasi.

Skripsi


Rizky Justitian


14

7. Terbukanya sisa saluran ion K+ dan adanya tambahan ion K+ yang meninggalkan sel (hiperpolarisasi). 8. Menutupnya saluran ion K+. 9. Sel kembali pada keadaan potensial membran istirahat.

2.2 Elektromiografi Otot dilayani banyak unit motor. Suatu unit motor terdiri dari cabang tunggal neuron/ saraf dari otak atau medulla spinalis. Ada 25 – 2000 serat otot (sel), dihubungkan dengan saraf via motor end plate, sehingga potensial istirahat yang melewati serat otot serupa dengan potensial istirahat yang melewati serat saraf. Oleh sebab itu gerakan otot berkaitan dengan satu potensial aksi yang merambat sepanjang akson dan diteruskan ke serat otot melalui motor end plate (Gabriel, 1996). Sinyal listrik yang dihasilkan oleh aktifitas otot tubuh dapat dianalisis dengan alat yang disebut elektromiograf. Pencatatan potensial otot atau biolistrik selama pergerakan otot disebut elektromiogram (EMG) (Subaidah, 2007). Tujuan analisis elektromiogram (EMG) adalah untuk mendapatkan informasi tentang status dan fungsi dari otot-otot melalui kuantifikasi dari kegiatan listrik otot (De Bel, 2007). Menurut Delsys (2001) tampilan sinyal keluaran elektromiograf permukaan merupakan hasil proses konversi data analog ke digital yang menghasilkan urutan angka, masing-masing angka mewakili amplitudo tegangan dari sinyal analog pada titik waktu spesifik. Tampilan sinyal elektromiograf permukaan merupakan hubungan antara tegangan potensial listrik otot tubuh dengan waktu. Tampilan sinyal dari elektromiograf merupakan sinyal

Skripsi


Rizky Justitian


15

yang bersifat acak atau random. Tampilan sinyal keluaran elektromiograf dalam domain waktu dapat dilihat pada Gambar 2.3. Sinyal EMG dapat dianalisis untuk mendeteksi kelainan medis, tingkat aktivasi, perintah rekrutmen atau untuk menganalisa biomekanik gerakan manusia atau hewan. Prinsip kerja elektromiograf adalah mengukur potensial otot, seperti diketahui adanya aktifitas otot menimbulkan potensial aksi. Potensial listrik dalam otot tersebut terjadi akibat adanya reaksi kimia dalam otot. Sinyal listrik otot atau sekolompok otot tunggal berbentuk gelombang acak atau random dengan amplitudo yang bervariasi terhadap aktifitas otot. Menurut Nomiyasari (2011) potensial listrik pada permukaan otot tubuh memiliki kisaran tegangan 0,4 mV sampai 5 mV. Pada kontraksi sedang besar amplitudo berkisar 1 mV (pada frekuensi 100 Hz sampai dengan 500 Hz) (Cameron 1992). Karena potensial listrik yang terjadi pada tubuh manusia ini sangat kecil maka diperlukan suatu rangkaian yang dapat memperjelas sinyal dari potensial listrik tersebut. Untuk memperjelas sinyal dari potensial listrik otot tubuh maka minimal diperlukan rangkaian penguat instrumentasi (amplifier) dan rangkaian filter.

Gambar 2.3 Tampilan Sinyal Keluaran Elektromiograf dalam Domain Waktu (Delsys, 2001).

Skripsi


Rizky Justitian


16

2.2.1 Rangkaian Penguat Sinyal otot umumnya memiliki amplitudo yang sangat kecil dalam jangkauan mikrovolt hingga milivolt. Amplifier (penguat) untuk memperkuat sinyal dikenal dengan diferensial amplifier. Gambar rangkaian penguat diferensial disajikan pada Gambar 2.4. Penguat operasional (Op-Amp) merupakan penguat diferensial dengan dua masukan yaitu masukan membalik (inverting) yang diberi simbol (-) dan masukan tak membalik (non-inverting) yang diberi simbol (+) serta satu keluaran.

Gambar 2.4 Rangkaian Penguat Diferensial (Carr, 1981). 𝑅

𝑉𝑂𝑢𝑡 = 𝑅2 𝑉2 − 𝑉1 1

.......................(2.1)

Maka penguatannya (G) ialah perbandingan antara Vout dan (V2-V1) : 𝑉

𝑅

𝐺 = 𝑉 𝑂𝑢𝑡 = 𝑅2 −𝑉 2

1

1

.......................(2.2)

Didalam tubuh manusia, selain biopotensial, terdapat sinyal-sinyal lain yang dapat turut terukur dan mengganggu pengukuran. Sinyal gangguan yang terbesar datang dari ‘interference’ sumber tegangan listrik jala-jala (PLN) yang disebabkan oleh efek kapasitansi antara tubuh manusia dengan jaringan tegangan listrik yang ada disekitar kita. Pengaruh gangguan dari luar tidak akan turut diperkuat karena gangguan tersebut berpengaruh pada input positif dan input negatif diferensial amplifier.

Skripsi


Rizky Justitian


17

2.2.2 Rangkaian Filter Rangkaian filter digunakan menyaring dan menghilangkan frekuensi tertentu. Dalam teori rangkaian, filter adalah jaringan listrik yang mengubah karakteristik amplitudo dan atau fase dari sebuah sinyal pada frekuensi tertentu. Setiap filter memiliki acuan karakteristik frekuensi yang dikenal dengan cut-off frekuensi, yaitu titik acuan batas frekuensi antara frekuensi yang akan dilewatkan dengan frekuensi yang akan dilemahkan (Wajiansyah, 2011). Menurut Nomiyasari (2011) pada surface EMG, sinyal yang didapatkan memiliki frekuensi antara 20 Hz sampai 500 Hz. Dalam penelitian ini frekuensi yang akan dilewatkan adalah 20 Hz hingga 250 Hz, maka frekuensi dibawah 20 Hz dan diatas 250 Hz akan dihilangkan. Untuk menghilangkan frekuensi dibawah 20 Hz maka dibutuhkan rangkaian highpass filter dan untuk menghilangkan frekuensi diatas 250 Hz maka dibutuhkan rangkaian lowpass filter. Gambar 2.5 merupakan contoh pola grafik hubungan tegangan output dengan frekuensi dari rangkaian highpass filter. Gambar 2.6 merupakan contoh pola grafik hubungan tegangan output dengan frekuensi dari rangkaian lowpass filter.

Gambar 2.5 Pola Grafik Hubungan Tegangan Output dengan Frekuensi Dari Rangkaian Highpass dengan cut-off 20 Hz (Nomiyasari, 2011).

Skripsi


Rizky Justitian


18

(a) (b) Gambar 2.6 Pola Grafik Hubungan Tegangan Output dengan Frekuensi (a)Dari Rangkaian Lowpass Filter dengan cut-off 500 Hz (Nomiyasari, 2011) (b)Dari Rangkaian Lowpass Filter dengan cut-off 40 Hz (Ahmad, 2011). Disamping itu interferensi frekuensi 50 Hz dari tegangan jala-jala listrik (PLN) juga akan dihilangkan sehingga data yang didapatkan nantinya lebih akurat. Untuk menghilangkan frekuensi 50 Hz hasil dari interferensi tegangan jala-jala listrik maka digunakan rangkaian notch filter. Rangkain notch filter adalah rangkaian filter analog yang dapat meredam sinyal dengan lebar pita atau daerah frekuensi tertentu (Wajiansyah, 2011). Gambar 2.7 merupakan contoh pola grafik hubungan tegangan output dengan frekuensi dari rangkaian notch filter dengan nilai cut-off 50 Hz.

(a) (b) Gambar 2.7 Pola Grafik Hubungan Tegangan Output dengan Frekuensi Dari Rangkaian Notch Filter dengan cut-off 50 Hz (a)dari penelitian Nomiyasari (2011) (b)dari Penelitian Ahmad (2011).

Skripsi


Rizky Justitian


19

2.3 Elektroda Untuk mengukur potensial aksi secara baik dipergunakan elektroda. Kegunaan dari elektroda adalah untuk memindahkan transmisi ion ke penyalur elektron (Gabriel, 1996). Transducer elektroda mengkopel tegangan pada permukaan kulit tubuh ke peralatan elektronik. Tegangan yang dihasilkan elektroda harus cukup besar dan akurat untuk diproses lebih lanjut oleh peralatan elektronik (Aston, 1990). Dalam pemakaiannya untuk memperoleh sinyal biolistrik, elektroda memiliki jenis yang beragam. Pemakaian elektroda terdiri dari 2 jenis yaitu invasive yang melukai kulit dan non-invasive yang tidak melukai kulit. Pengukuran potensial biolostrik memerlukan dua buah elektroda, maka tegangan yang terukur sesungguhnya merupakan perbedaan potensial antara kedua elektroda. Apabila kedua elektroda mempunyai jenis sama, maka besar potensial bergantung pada perbedaan nyata potensial ion antara dua titik pada tubuh yang sedang diukur. Ketelitian sinyal yang dideteksi oleh elektroda akan mempengaruhi tahap-tahap proses sinyal selanjutnya. Untuk mengetahui prinsip kerja dari logam-elektrolit elektroda permukaan disajikan pada Gambar 2.8.

Gambar 2.8 Distribusi Muatan Pada Elektroda Permukaan (Aston, 1990)

Skripsi


Rizky Justitian


20

Menurut Aston (1990) potensial logam-elektroda dibentuk oleh elektron yang meninggalkan gel elektrolit menuju logam, meninggalkan suatu distribusi muatan yang bervariasi sebagai fungsi posisi, seperti pada Gambar 2.8. Prinsip distribusi muatan seperti kapasitor, menjadi positif di satu sisi dan negatif di sisi lainnya. Oleh karena itu, rangkaian listrik yang setara untuk junction atau persimpangan ini mengandung kapasitor (Cd). Distribusi muatan penyebab adanya potensial elektrik disebut half-cell potential (Ehc). Kebocoran resistansi (Rd) terjadi sepanjang kapasitansi yang setara. Resistansi seri pada sirkuit yang ekuivalen (Rs) merepresentasikan cairan elektrolit dalam kesetimbangan muatan. Impendansi elektroda (Z) untuk sirkuit ekuivalen. ditentukan oleh aturan untuk kombinasi impedansi pada Persamaan 2.3. Z = Rs +

𝑅𝑑 1+𝑗 2𝜋𝑓𝐶𝑑𝑅𝑑

……………………………..……………………(2.3)

Rumus impedansi pada Persamaan 2.3 memberikan deskripsi yang tepat dari perilaku listrik pada elektroda permukaan. Menjadi catatan penting bahwa impedansi adalah fungsi dari frekuensi. Permukan kulit memiliki resistansi yang tinggi. Untuk mengurangi resistansi pada permukaan kulit digunakan pasta elektrolit. Resistansi pada permukaan kulit yang kering 93 kΩ, sedangkan pada kulit yang diberi pasta elektrolit adalah 10,8 kΩ (Aston, 1990). Pada penelitian ini digunakan elektroda berupa elektroda permukaan kulit (surface electrode) yang terbuat dari metal atau logam yang tahan karat. Surface electrode digunakan untuk menyadap aktifitas otot lengan tubuh yang diteliti dimana potensial pada permukaan tubuh berkisar sekitar 0,1 mikrovolt sampai beberapa milivolt (Sa’diyah, 2008).

Skripsi


Rizky Justitian


21

2.3.1 Pengukuran Sinyal EMG Sebuah sinyal EMG berasal dari beberapa unit motor dan didefinisikan sebagai jumlah dari semua motor unit action potential (MUAP) ditambah noise dan artefacts. Untuk keperluan aplikasi ergonomi maka elektroda yang digunakan pada penelitian ini adalah surface electrode. Hal ini dikarenakan surface electrode mudah pemasangannya juga tidak terlalu mengganggu aktifitas dari orang yang diteliti (Setioningsih, 2010). Jenis spesifikasi surface electrode yang digunakan pada penelitian ini adalah elektroda Ag-AgCl dengan kandungan elektrolit. Adapun susunan instrumen EMG dengan surface electrode disajikan pada Gambar 2.9.

Gambar 2.9 Susunan Instrumen EMG dengan Surface Electrodes dan Prinsip Perekaman Potensial Aksi Ekstrasellular (Setioningsih, 2010). 2.4 Soundcard Soundcard adalah perangkat komputer yang berhubungan masukan dan keluaran analog yang merupakan perlengkapan standar komputer multimedia (Mariam S.K, 2006). Soundcard biasa digunakan untuk merekan dan memainkan sinyal suara. Dalam penelitian ini soundcard digunakan sebagai ADC (Analog To

Skripsi


Rizky Justitian


22

Digital Converter). Soundcard yang digunakan dalam penelitian ini adalah soundcard internal dari komputer Acer 4736 dimana soundcard yang tertanam memiliki tipe ALC888S-VC yang merupakan produksi dari Realtek Corporation. Gambar 2.10 merupakan blok diagram dari soundcard ALC888S-VC.

Gambar 2.10 Blok Diagram Soundcard ALC888S-VC (Realtek Corporation, 2012). 2.5 Mikrokontroler Mikrokontroler adalah IC yang dapat diprogram berulang kali, baik ditulis atau dihapus (Bejo, 2007). Mikrokontroler merupakan sebuah processor yang digunakan untuk kepentingan kontrol. Mikrokontroler dalam penelitian ini digunakan sebagai pengendali sistem yang berfungsi metransmisikan data dari hardware elektromiograf ke PC. Salah satu mikrokontroler yang sering digunakan adalah mikrokontroler ATmega 328.

Skripsi


Rizky Justitian


23

2.5.1 Fitur AVR ATmega 328 ATmega 328 adalah mikrokontroler keluaran dari atmel yang mempunyai arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang dimana setiap proses eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer). Mikrokontroler ini memiliki beberapa fitur antara lain : a) 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock. b) 32 x 8-bit register serba guna c) Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock 16 MHz d) 32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader. EEPROM

e) Memiliki

Read Only Memory) data

semi

( Electrically

Erasable Programmable

sebesar 1KB sebagai

tempat

penyimpanan

permanen karena EEPROM tetap dapat menyimpan data

meskipun catu daya dimatikan. f) Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB. g) Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width Modulation) output. h) Master / Slave SPI Serial interface Mikrokontroler

ATmega

328

memiliki

arsitektur

Harvard, yaitu

memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data dapat

memaksimalkan

kerja

dan

sehingga

parallelism. Instruksi-instruksi dalam

memori program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat satu

Skripsi


Rizky Justitian


24

instruksi dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memori program. Konsep inilah yang memungkinkan instruksi- instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu siklus clock. 32 x 8-bit register serba guna digunakan untuk mendukung operasi pada ALU ( Arithmatic Logic unit ) yang dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 dari register serbaguna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode pengalamatan tak langsung untuk mengambil data pada ruang memori data. Ketiga register pointer 16-bit ini disebut dengan register X ( gabungan R26 dan R27 ), register Y ( gabungan R28 dan R29 ), dan register Z ( gabungan R30 dan R31 ). Adapun datasheet mikrokontroler AVR ATmega 328 disajikan pada Lampiran 18. Gambar 2.11 adalah konfigurasi pin ATmega328

Gambar 2.11 Konfigurasi Pin ATMega 328 (Atmel Corporation, 2012).

Skripsi


Rizky Justitian


25

Hampir semua instruksi AVR memiliki format 16-bit. Setiap alamat memori program terdiri dari instruksi 16-bit atau 32-bit. Selain register serba guna di atas, terdapat register lain yang terpetakan dengan teknik memory mapped I/O selebar 64 byte. Beberapa register ini digunakan untuk fungsi khusus antara lain sebagai register Control Timer/ Counter, Interupsi, ADC, USART, SPI,

EEPROM,

dan

fungsi

I/O

lainnya. Register-register ini

menempati memori pada alamat 0x20h-0x5Fh. Gambar 2.12 adalah tampilan blok diagram ATmega 328.

Gambar 2.12 Blok Diagram ATmega 328 (Atmel Corporation, 2012).

Skripsi


Rizky Justitian


2.6

26

Arduino Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open-source,

diturunkan dari Wiring platform, dirancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai bidang. Hardware arduino memiliki prosesor Atmel AVR dan software arduino memiliki bahasa pemrograman sendiri. Arduino adalah kit mikrokontroler yang serba bisa dan sangat mudah penggunaannya. Untuk membuatnya diperlukan chip programmer (untuk menanamkan bootloader Arduino pada chip). Arduino merupakan single board hardware yang open-source dan juga perangkat lunaknya dapat dinikmati secara opensource. Adapun datasheet arduino nano disajikan pada Lampiran 19. Software arduino dapat dijalankan di-multiplatform, yaitu linux, windows, atau juga mac. Hardware arduino merupakan mikrokontroler yang berbasiskan AVR dari atmel yang didalamnya sudah diberi bootloader dan juga sudah terdapat standart pin I/Onya. Saat ini Arduino sudah sangat populer dan sudah banyak dipakai untuk membuat proyek-proyek seperti drum digital, pengontrol LED, web server, MP3 player, pengendali robot, pengendali motor, sensor suhu/kelembaban, pengontrol kamera, dsb. Arduino terdiri dari hardware berupa arduino board dan software berupa Arduino IDE (Integrated Development Environment). Arduino dihubungkan dengan komputer melalui koneksi USB, selanjutnya dapat dimulai penulisan program menggunakan Arduino IDE untuk ditanam pada arduino board. Cara penanaman program ke arduino sangat mudah, setelah program selesai dibuat, tombol Upload ditekan dan dalam beberapa detik program yang ditulis masuk ke dalam chip. Arduino memakai mikrokontroler Atmel AVR

Skripsi


Rizky Justitian


27

ATmega 328 (Banzi, 2008). Gambar 2.13 adalah bentuk dari arduino nano. Adapun kelebihan dari arduino adalah sebagai berikut : a) Tidak perlu perangkat chip programmer karena di dalamnya sudah ada bootloader yang menangani upload program dari komputer. b) Sudah memiliki sarana komunikasi USB, sehingga pengguna laptop yang tidak memiliki port serial/RS323 bisa menggunakannya. c) Bahasa pemrograman relatif mudah karena software Arduino dilengkapi dengan kumpulan library yang cukup lengkap. d) Memiliki modul siap pakai (shield) yang bisa ditancapkan pada board arduino, misalnya shield GPS, Ethernet, SD Card, dll

Gambar 2.13 Arduino Nano (Arduino Corporation, 2008). 2.6.1 Arduino Software Arduino software merupakan program yang menghasilkan sebuah file berformat hex yang akan di-download pada papan arduino atau papan sistem mikrokontroler lainnya. Arduino software serupa dengan Microsoft Visual Studio, Eclipse IDE, atau Netbeans. Atau serupa dengan IDE semacam Code Blocks, CodeLite atau Anjuta yang mempermudah untuk menghasilkan file program.

Skripsi


Rizky Justitian


28

Perbedaannya adalah IDE tersebut menghasilkan program dari kode bahasa C (dengan GNU GCC) sedangkan arduino software (arduino IDE) menghasilkan file hex dari baris kode yang dinamakan sketch, tampilan editor atau sketch pada arduino dapat diperlihatkan pada Gambar 2.14

Gambar 2.14 Tampilan Software Editor Arduino (Arduino Corporation, 2008). Pada umumnya sketch yang dibuat di arduino software di-compile dengan perintah verify / Compile (Ctrl+R) lalu hasilnya di-download ke papan arduino. Program hasil kompilasi itu lalu dijalankan oleh bootloader. Hasil kompilasi dari arduino software dapat dipergunakan dan dijalankan tidak hanya pada arduino board atau turunannya yang kompatibel. Program hasil kompilasi itu dapat dijalankan di sistem mikrokontroler Atmel AVR yang sesuai bahkan tanpa menggunakan bootloader.

Skripsi


Rizky Justitian


29

2.7 Bahasa Pemrograman Delphi Delphi adalah suatu bahasa pemograman (development language) yang digunakan untuk merancang suatu aplikasi program. Borland delphi merupakan suatu bahasa pemrograman yang memberikan berbagai fasilitas pembuatan aplikasi visual. Pada penelitian ini bahasa pemograman delphi digunakan untuk perancangan software elektromiograf sehingga dapat menampilkan tampilan sinyal. Keunggulan bahasa pemrograman ini terletak pada produktivitas, kualitas, pengembangan perangkat lunak, kecepatan kompilasi, pola desain yang menarik serta diperkuat dengan pemrogramannya yang terstruktur (Madcoms, 2002). Keunggulan lain dari delphi adalah dapat digunakan untuk merancang program aplikasi yang memiliki tampilan seperti program aplikasi lain yang berbasis windows. Beberapa keunggulan lain dari delphi adalah : 1. IDE (Integrated Development Environment) atau lingkungan pengembangan aplikasi sendiri adalah satu dari beberapa keunggulan delphi, terdapat menumenu yang memudahkan pengguna untuk membuat suatu proyek program. 2. Proses kompilasi cepat, pada saat aplikasi yang dibuat dijalankan pada delphi, maka secara otomatis akan dibaca sebagai sebuah program, tanpa dijalankan terpisah. 3. Mudah digunakan, source kode delphi yang merupakan turunan dari pascal, sehingga tidak diperlukan suatu penyesuain lagi. 4. Bahasa pemograman delphi dapat digunakan untuk mengembangkan berbagai keperluan pengembangan aplikasi.

Skripsi


Rizky Justitian


30

Menurut Rusmawati (2006), Borland Delphi 6 adalah suatu perangkat lunak (software) yang mampu melakukan berbagai macam aplikasi, diantaranya adalah: 1. Database: memasukkan suatu data kemudian data tersebut diolah, disimpan dan dicetak menggunakan printer. 2. Interfacing: sebagai bahasa program untuk perangkat antar muka yang saat ini digunakan. 3. Analisa sinyal: biasanya digunakan untuk mengeluarkan suatu analisa terhadap data-data yang dimasukkan dan kemudian juga bisa dicetak. Analisa sinyal bermanfaat untuk suatu penelitian. Salah satu contoh output tampilan program yang dibuat dengan menggunakan software delphi disajikan pada Gambar 2.15.

Gambar 2.15 Contoh Output Tampilan Program dari Software Delphi (Setioningsih, 2011).

Skripsi


Rizky Justitian


2.8

31

Komponen Pendukung

2.8.1 Instrumentation Amplifier AD620 Instrumentation amplifier adalah jenis penguat diferensial yang memiliki karakteristik antara lain DC offset sangat rendah, drift rendah, noise rendah, infinite open-loop voltage gain, common-mode rejection ratio tinggi, dan impedansi input yang sangat tinggi (Carr, 1981). Pada penelitian ini IC AD620 digunakan sebagai IC penguat pada rangkaian pre-amplifier. Gambar 2.16 merupakan rangkaian instrumentation amplifier pada umumnya.

V4 A1

A3

A2

V3 GND

Gambar 2.16 Rangkaian Instrumentation Amplifier.

Instrumentation amplifier diperlihatkan secara skematik terdiri dari 3 opamp yang dirancang sedemikian rupa sehingga terdapat dua op-amp (A1 dan A2) yang dihubungkan dengan konfigurasi non-inverting follower dan satu op-amp (A3) dengan konfigurasi penguat diferensial. Asumsikan bahwa V1 berdasarkan Gambar 2.16 diaplikasikan pada masukan non-inverting A1, V2 diaplikasikan pada masukan non-inverting A2, V3 adalah tegangan keluaran A2, dan V4 adalah

Skripsi


Rizky Justitian


32

tegangan keluaran A1. Tegangan V1 dan V2 juga merupakan masukan inverting dari A1 dan A2. Tegangan keluaran dari V3 dan V4 dapat dihitung berdasarkan Persamaan (2.4) dan (2.5). 𝑉3 = 𝑉2 𝑥

𝑉4 = 𝑉1 𝑥

𝑅1 𝑅𝑔𝑎𝑖𝑛


+ 1 − 𝑉1 𝑥

+ 1 − 𝑉2 𝑥



............................... (2.4)

............................... (2.5)

Berdasarkan Persamaan (2.4) dan (2.5) dapat diperoleh tegangan diferensialnya sehingga diperoleh Persamaan (2.6). (𝑉3 − 𝑉4 ) = (𝑉2 − 𝑉1 )

(𝑉3 − 𝑉4 ) = (𝑉2 − 𝑉1 )

(𝑉3 − 𝑉4 ) = (𝑉2 − 𝑉1 )



2𝑅1 𝑅𝑔𝑎𝑖𝑛

+ 1 + (𝑉2 − 𝑉1 )

+ 1+



+ 1 ................................... (2.6)

Sehingga gain dari penguatan A1 dan A2 dihasilkan pada Persamaan (2.7). 𝐴12 =


+ 1 ................................................................... (2.7)

Gain dari rangkaian instrumentation amplifier secara keseluruhan diperoleh dengan menggabungkan gain pada A3 dengan Persamaan (2.7) sehingga diperoleh Persamaan (2.8). 𝐴𝑜𝑢𝑡 =

Skripsi


+ 1

𝑅3 𝑅2

...................................................... (2.8)


Rizky Justitian


33

2.8.1.1 Gain AD620 AD620 merupakan IC yang berfungsi sebagai instrumentation amplifier (Analog Devices Datasheet, 1999). Gambar 2.17 merupakan rangkaian instrumentation amplifier yang terdapat pada IC AD620 dan Gambar 2.18 adalah konfigurasi pin AD620.

Gambar 2.17 Rangkaian Instrumentation Amplifier Pada IC AD620 (Analog Devices Datasheet, 1999).

Gambar 2.18 Konfigurasi Pin Pada AD620 (Analog Devices Datasheet, 1999).

Skripsi


Rizky Justitian


34

AD620 adalah penguat instrumentasi yang dibentuk tiga operational amplifier. Gain pada AD620 diatur dengan menghubungkan resistor eksternal tunggal, RG : 𝐺 =1+

49,4 𝑘𝛺 𝑅𝐺

...............................................................................(2.9)

Nilai 49,4 kΩ dalam Persamaan (2.9) merupakan hasil jumlah dari dua resistor internal feedback (R1 dan R2 pada Gambar 2.16) dimana masing-masing bernilai 24,7 kΩ. Kestabilan dan suhu dari resistor eksternal, RG, juga akan mempengaruhi gain. Nilai resistor yang rendah diperlukan untuk memperoleh hasil gain yang tinggi. Adapun datasheet IC AD620 disajikan pada Lampiran 20. 2.8.2 IC OP07 IC OP07 merupakan IC yang berfungsi sebagai instrumentation amplifier yang presisi dengan tegangan input offset masukan yang rendah. Akurasi dan stabilitas dari OP07 dikombinasikan dengan kebebasan dari nulling eksternal telah membuat OP07 sebagai standar industri untuk aplikasi instrumentasi (Analog Devices Datasheet, 1999). Gambar 2.19 adalah konfigurasi pin IC OP07 dan Gambar 2.20 merupakan skematik rangkaian yang terdapat pada IC OP07.

Gambar 2. 19 Konfigurasi Pin Pada IC OP07 (Analog Devices Datasheet, 1999).

Skripsi


Rizky Justitian


35

Gambar 2.20 Skematik IC OP07 (Analog Devices Datasheet, 1999).

Karena keunggulanya, maka pada penelitian ini IC OP07 digunakan pada rangkaian drift right leg, highpass filter, lowpass filter, notch filter dan rangkaian adder. Adapun datasheet IC OP07 disajikan pada Lampiran 21.

Skripsi


Rizky Justitian


BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian Kegiatan penelitian ini dilakukan pada bulan Februari 2012 sampai bulan Agustus 2012 yang dilaksanakan di Laboratorium Biofisika dan Laboratorium Teknobiomedik Departemen Fisika Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga,

Laboratorium

Mikrokomputer

Jurusan

Teknik

Elektromedik,

Politeknik Kesehatan Surabaya dan Rumah Sakit Dr. Soedono Madiun.

3.2 Peralatan dan Bahan Penelitian 3.2.1 Peralatan Penelitian Sebagai

penunjang dalam

melaksanakan pembuatan,

pengukuran,

pengamatan, maupun pengujian alat elektromiograf, akan digunakan beberapa alat sebagai berikut : 1.

Software Borland Delphi 6

2.

Software Arduino

3.

Software Eagle

4.

Personal computer/laptop Acer (PC)

5.

Multimeter

6.

Solder

7.

Penyedot timah

8.

Tool set, bor dan gergaji

36 Skripsi


Rizky Justitian


9.

Function generator

10.

Power supply

11.

Osiloskop

11.

Probe

37

3.2.2 Bahan Penelitian Pemilihan suatu bahan merupakan salah satu hal yang sangat penting dalam menunjang keberhasilan pembuatan suatu rangkaian elektronika. Adapun yang perlu diperhatikan dalam kegiatan ini diantaranya adalah karakteristik komponen elektronika, harga, dan faktor ada tidaknya komponen tersebut di pasaran. Berikut ini disampaikan data bahan-bahan yang diperlukan dalam pembuatan alat elektromiograf. 1. IC AD620 2. IC OP07 3. Resistor dan Kapasitor 4. Kabel jumper dan kabel elektroda 5. Pinhead, jack DC, jack audio stereo 6. Timah 7. Elektroda disposable (surface elektroda) 8. PCB ( Project Circuit Board) 9. Ferichlorite 10. Baterai 12. Mikrokontroler ATmega 328 dengan board arduino nano

Skripsi


Rizky Justitian


38

3.3 Prosedur Penelitian Pada penelitian dan pembuatan elektromiograf berbasis personal computer ini terbagi dalam beberapa tahapan untuk menggapai tujuan akhirnya, yaitu dimulai dari tahap perancangan hingga tahap kalibrasi alat dan analisis data. Diagram alir prosedur penelitian secara lengkap disajikan pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Diagram Alir Prosedur Penelitian

Skripsi


Rizky Justitian


39

3.3.1 Tahap perancangan Tahap perancangan alat elektromiograf berbasis personal computer terbagi dalam dua tahap, yaitu perancangan perangkat keras (hardware) dan perancangan perangkat lunak (software). 3.3.1.1 Perancangan Perangkat Keras (Hardware) Pada penelitian ini, hardware elektromiograf terdiri dari rangkaian catu daya, rangkaian pre-amplifier, rangkaian highpass filter, rangkaian lowpass filter dan rangkaian notch filter. Adapun skematik rangkaian elektromiograf secara keseluruhan terdapat pada Lampiran 1. Pengiriman data dari hardware elektromiograf menuju personal computer dalam penelitian ini dirancang melalui dua mekanisme yaitu dengan memanfaatkan ADC internal dari mikrokontroler ATmega 328 pada board arduino nano dan dengan menggunakan soundcard internal dari personal computer ACER 4736. Untuk pengiriman data dari hardware elektromiograf menuju personal computer

menggunakan ADC internal

dari mikrokontroler ATmega 328

dibutuhkan rangkaian adder dan rangkaian mikrokontroler ATmega 328 pada board arduino nano. Adapun blok diagram hardware elektromiograf dengan mekanisme pengiriman data menggunakan ADC internal dari mikrokontroler disajikan pada Gambar 3.2. Gambar 3.3 adalah blok diagram hardware elektromiograf dengan mekanisme pengiriman data menggunakan soundcard internal dari personal computer.

Skripsi


Rizky Justitian


40

Gambar 3.2 Blok Diagram Hardware Elektromiograf dengan Mekanisme Pengiriman Data Menggunakan ADC Internal Mikrokontroler ATmega 328.

Gambar 3.3 Blok Diagram Hardware Elektromiograf dengan Mekanisme Pengiriman Data Menggunakan Soundcard Internal Dari Personal Computer. 3.3.1.1.1 Rangkaian Catu Daya Catu daya yang digunakan pada alat elektromiograf ini adalah ±5V, dimana sumber tegangan dari rangkaian catu daya berasal dari baterai. Rangkaian catu daya terdiri dari IC regulator 7805 untuk menstabilkan tegangan menjadi +5V dan IC regulator 7905 untuk menstabilkan tegangan menjadi -5V. Skema rangkaian catu daya disajikan pada Gambar 3.4.

Gambar 3.4 Skema Rangkaian Catu Daya

Skripsi


Rizky Justitian


41

3.3.1.1.2 Rangkaian Pre-Amplifier Karena sinyal EMG merupakan tegangan diferensial yang lemah maka diperlukan instrumentasi dengan offset. Offset berfungsi untuk menghilangkan noise yang ikut dalam sinyal elektromiograf (Setiawan, 2008). Rangkaian PreAmplifier berfungsi sebagai penguat awal sinyal elektromiograf. Gambar rangkaian Pre-Amplifier disajikan pada Gambar 3.5.

Gambar 3.5 Skema Rangkaian Pre-Amplifier Pada rangkaian pre-amplifier, digunakan IC instrumentation amplifier AD620.

Penguatan

pada

rangkaian

pre-amplifier

dimaksudkan

untuk

mempermudah pengolahan sinyal lebih lanjut. Penguatan dibutuhkan agar sinyal EMG yang memiliki amplitudo dalam orde mikrovolt hingga milivolt didapatkan sinyal dalam orde volt. Pada rangkaian pre-amplifier juga terdapat rangkaian drift right leg yang berguna sebagai tegangan referensi/grounding pada tubuh, pada rangkaian drift right leg digunakan IC OP07.

Skripsi


Rizky Justitian


42

3.3.1.1.3 Rangkaian Highpass Filter Rangkaian highpass filter digunakan menyaring dan menghilangkan frekuensi rendah dan meloloskan frekuesnsi tinggi. Rangkaian highpass filter pada penelitian ini berfungsi untuk melewatkan frekuensi diatas 20 Hz. Rangkaian highpass filter pada penelitian ini merupakan rangkaian filter aktif orde 2. Rancangan rangkaian highpass filter yang digunakan pada penelitian ini disajikan pada Gambar 3.6.

Gambar 3.6 Skema Rangkaian Highpass Filter.

3.3.1.1.4 Rangkaian Lowpass Filter Rangkaian lowpass filter digunakan menyaring dan menghilangkan frekuensi tinggi dan meloloskan frekuensi rendah. Pada penelitian ini rangkaian lowpass filter

Skripsi

berfungsi untuk melewatkan frekuensi dibawah 250 Hz dan


Rizky Justitian


43

menyaring frekuensi diatasnya. Pada penelitian ini, rangkaian lowpass filter merupakan rangkaian filter aktif orde 2. Rancangan rangkaian lowpass filter yang digunakan pada penelitian ini disajikan pada Gambar 3.7.

Gambar 3.7 Skema Rangkaian Lowpass Filter . 3.3.1.1.5 Rangkaian Notch Filter Rangkaian notch filter

digunakan menyaring dan menghilangkan

frekuensi tertentu, dalam penelitian ini frekuensi cut-off pada rangkaian notch filter adalah frekuensi 50 Hz. Rangkaian notch filter berfungsi untuk menyaring sinyal pada frekuensi 50 Hz, karena frekuensi 50 Hz merupakan noise atau gangguan yang paling dominan yang terjadi disebabkan adanya interferensi dari tegangan jala-jala listrik PLN (Muzakki, 2002). Pada penelitian ini, rangkaian

Skripsi


Rizky Justitian


44

notch filter merupakan rangkaian filter aktif orde 2. Rancangan rangkaian notch filter yang digunakan pada penelitian ini disajikan pada Gambar 3.8.

Gambar 3.8 Skema Rangkaian Notch Filter. 3.3.1.1.6 Rangkaian Adder Rangkaian adder digunakan untuk menaikkan level tegangan karena ADC pada mikrokontroler tidak mampu membaca sinyal dengan tegangan negatif. Sinyal elektromiograf merupakan sinyal AC dan rangkaian adder digunakan agar tegangan sinyal elektromiograf dapat tersampling secara utuh oleh ADC internal mikrokontroler. Rangkaian ini berfungsi untuk menaikkan level tegangan pada sinyal elektromiograf sehingga bagian negatif dari sinyal elektromiograf naik menjadi positif seluruhnya. Rancangan rangkaian adder pada penelitian ini disajikan pada Gambar 3.9.

Skripsi


Rizky Justitian


45

Gambar 3.9 Skema Rangkaian Adder 3.3.1.2 Perancangan Perangkat Lunak (Software) Software yang digunakan pada penelitian ini terbagi menjadi dua bagian yaitu software yang digunakan untuk pengiriman data dari hardware elektromiograf menuju personal computer

menggunakan ADC internal dari

mikrokontroler ATmega 328 dan software untuk pengiriman data dari hardware elektromiograf menuju personal computer menggunakan soundcard internal dari PC. 3.3.1.2.1 Perancangan Perangkat Lunak (Software) untuk Pengiriman Data Menggunakan ADC Internal dari Mikrokontroler ATmega 328 Pada software untuk pengiriman data dari hardware elektromiograf menuju personal computer

menggunakan ADC internal dari mikrokontroler

ATmega 328 dengan board mikrokontroler arduino nano, proses akusisi data dari hardware elektromiograf menuju PC digunakan arduino software sedangkan

Skripsi


Rizky Justitian


46

untuk menampilkan tampilan sinyal dari hardware elektromiograf digunakan software delphi Perangkat lunak pada mikrokontroler ATmega 328 dengan arduino software berfungsi untuk konversi data dan pengiriman data. Perangkat lunak pada mikrokontroler ATmega 328 berhubungan dengan perangkat lunak delphi untuk

tampilan

sinyal

elektromiograf.

Berikut

adalah

Alur

program

mikrokontroler ATmega 328 pada arduino software yang ditunjukkan pada Gambar 3.10.

Gambar 3.10 Diagram Alir Program Mikrokontroler ATmega 328 Pada Arduino Software

Skripsi


Rizky Justitian


Perangkat

lunak

47

tampilan sinyal elektromiograf bertujuan untuk

menampilkan sinyal elektromiograf dalam bentuk visual dengan bahasa pemrograman delphi. Alur program perangkat lunak dengan software delphi ditunjukkan pada Gambar 3.11.

Gambar 3.11 Diagram Alir Software Tampilan Sinyal Elektromiograf dengan Software Delphi 3.3.1.2.2 Perancangan Perangkat Lunak (Software) Untuk Pengiriman Data Menggunakan Soundcard Internal Dari PC. Pada software untuk pengiriman data dari hardware elektromiograf menuju personal computer menggunakan soundcard internal dari PC, proses akusisi data dari hardware elektromiograf menuju PC menggunakan software

Skripsi


Rizky Justitian


48

delphi dengan bahasa pemrograman delphi Pada software delphi terdapat komponen-komponen seperti audio.lab dan signal.lab yang dapat dimanfaatkan sehingga data dari hardware elektromiograf mampu ditampilkan pada PC. Berikut adalah Alur program untuk pengiriman data dari hardware elektromiograf menuju personal computer menggunakan soundcard internal dari PC yang ditunjukkan pada Gambar 3.12.

Gambar 3.12. Diagram Alir Program Pengiriman Data Menggunakan Soundcard Internal Dari PC 3.3.2 Tahap Pembuatan Pada tahap pembuatan, semua rancangan rangkaian dibuat dan dirangkai sesuai dengan fungsi dan skema blok diagram elektromiograf. Dalam pembuatan alat elektromiograf, rancangan hardware dan rancangan software dihubungkan

Skripsi


Rizky Justitian


menjadi

satu

kesatuan.

Pada

Gambar

3.13

merupakan

49

blok

diagram

elektromiograf dengan mekanisme pengiriman data menggunakan ADC internal mikrokontroler ATmega 328.

Gambar 3.14 merupakan blok diagram

elektromiograf dengan mekanisme pengiriman data menggunakan soundcard internal dari personal computer.

Gambar 3.13 Blok Diagram Elektromiograf dengan Mekanisme Pengiriman Data Menggunakan ADC Internal Mikrokontroler ATmega 328.

Gambar 3.14 Blok Diagram Elektromiograf dengan Mekanisme Pengiriman Data Menggunakan Soundcard Internal dari Personal Computer.

Skripsi


Rizky Justitian


Langkah

awal

adalah

pembuatan

skema

50

rangkaian

hardware

elektromiograf menggunakan software eagle. Skema rangkaian elektromiograf dicetak pada project circuit board (PCB), selanjutnya komponen-komponen dipasang pada PCB. Aktifitas listrik otot pada tubuh pasien disadap menggunakan elektroda. Elektroda yang digunakan adalah elektroda disposable (surface electrode). Sinyal sadapan aktifitas listrik otot tubuh tersebut dikuatkan oleh rangkaian

penguat

instrumentasi/pre-amplifier

yang

diposisikan

sebagai

bioamplifier. Selanjutnya keluaran dari rangkaian pre-amplifier terdapat rangkaian filter yang terdiri dari rangkaian highpass filter, rangkaian lowpass filter dan rangkaian notch filter. Pada

mekanisme

pengiriman

data

menggunakan

ADC

internal

mikrokontroler ATmega 328, hasil dari rangkaian filter menuju rangkaian adder. Keluaran dari rangkaian adder terdapat rangkaian mikrokontroler ATmega 328 dengan board mikrokontroler arduino nano. Dengan memanfaatkan ADC internal mikrokontroler ATmega 328, data dari hardware elektromiograf dikirim menuju PC. Proses akusisi data dari hardaware elektromiograf menuju PC digunakan arduino software sedangkan untuk menampilkan tampilan sinyal dari hardware elektromiograf digunakan bahasa delphi. Pada mekanisme pengiriman data menggunakan mekanisme pengiriman data menggunakan soundcard internal dari personal computer, hasil dari rangkaian filter masuk ke PC melalui soundcard pada PC. Data diolah dengan bahasa pemrograman delphi, dengan software delphi hasil sinyal hardware elektromiograf dapat ditampilkan.

Skripsi


Rizky Justitian


51

3.3.3 Tahap Pengujian Rangkaian Adapun pembuatan perangkat keras sebelum dihubungkan dengan perangkat keras lainnya dan interfacing ke komputer maka terlebih dahulu dilakukan tahap pengujian tiap-tiap rangkaian atau pengujian hardware per-blok rangkaian berdasarkan Gambar 3.2. Tujuan pengujian hardware ini adalah untuk mengetahui keberhasilan dan kemampuan dari perangkat keras yang dibuat. Dengan melakukan pengujian secara bertahap pada masing-masing rangkaian maka akan diketahui kinerja masing-masing rangkaian. Pengujian hardware elektromiograf, dilakukan pada setiap rangkaian pendukung elektromiograf. Beberapa bagian rangkaian elektromiograf yang akan diuji adalah rangkaian preamplier, rangkaian highpass filter, rangkaian lowpass filter, rangkaian notch filter, rangkaian adder dan rangkaian mikrokontroler ATmega 328 pada board arduino nano. Rangkaian pre-amplier diuji menggunakan osiloskop dan function generator, dengan demikian diketahui bentuk gelombang dan besar penguatan tegangan yang dihasilkan. Uji ini dilakukan dengan mengatur function generator untuk menghasilkan variasi tegangan dalam orde milivolt, selanjutnya diamati besar tegangan keluaran dari rangkaian penguat instrumentasi yang ditampilkan pada osiloskop. Hasil pengujian rangkaian penguat instrumentasi disajikan pada Tabel 4.1. Pada pengujian rangkaian filter juga digunakan osiloskop dan function generator untuk mengetahui bentuk gelombang sebelum dan sesudah melewati rangkaian ini, apakah berubah atau tidak dengan pemberian variasi frekuensi yang

Skripsi


Rizky Justitian


52

berbeda-beda. Uji ini dilakukan dengan mengatur function generator untuk menghasilkan variasi frekuensi dalam satuan hertz (Hz), selanjutnya diamati besar tegangan keluaran dari rangkaian filter melalui osiloskop. Rangkaian filter yang diuji adalah rangkaian highpass filter, rangkaian lowpass filter dan rangkaian notch filter. Hal ini bertujuan untuk mengetahui apakah filter yang dirancang dapat menyaring frekuensi yang tidak diinginkan dan melewatkan frekuensi yang diinginkan. Rangkaian highpass filter diuji dengan memberikan variasi frekuensi dalam satuan hertz (Hz) dimulai dari frekuensi 300 Hz hingga frekuensi 1 Hz. Hasil pengujian rangkaian highpass filter disajikan pada Tabel 4.2. Rangkaian lowpass filter diuji dengan memberikan variasi frekuensi dalam satuan hertz (Hz) dimulai dari frekuensi 50 Hz hingga frekuensi 900 Hz. Hasil pengujian rangkaian lowpass filter disajikan pada Tabel 4.3. Rangkaian notch filter diuji dengan memberikan variasi frekuensi dalam satuan hertz (Hz) dimulai dari frekuensi 20 Hz hingga frekuensi 100 Hz. Hasil pengujian rangkaian notch filter disajikan pada Tabel 4.4. Rangkaian adder diuji dengan menggunakan osiloskop dan function generator, dengan demikian diketahui kinerja dari rangkaian adder. Rangkaian adder diuji dengan memberikan masukan tegangan dari function generator dan sinyal keluaran dari rangkaian adder ditampilkan di osiloskop. Uji ini dilakukan dengan mengatur function generator untuk menghasilkan besaran tegangan dan frekuensi tertentu, Resistor variabel/multiturn yang terdapat pada

rangkaian

adder diatur sedemikian rupa, selanjutnya diamati baseline keluaran dari

Skripsi


Rizky Justitian


53

rangkaian adder, apakah naik atau turun sesuai dengan keinginan. Baseline keluaran diatur sehingga seluruh sinyal mempunyai polaritas positif. Rangkaian mikrokontroler ATmega 328 pada board arduino nano diuji dengan menghubungkan seluruh rangkaian hardware elektromiograf dengan software elektromiograf dengan mekanisme pengiriman data menggunakan ADC internal dari mikrokontroler ATmega 328. Selanjutnya dilakukan pengiriman data dari hardware elektromiograf menuju personal computer dan dilakukan pengamatan apakah data dari hardware elektromiograf dapat terkirim pada personal computer dan dapat ditamplikan pada personal computer.

3.3.4 Tahap Uji Coba Sistem Secara Keseluruhan Pengambilan data untuk uji coba sistem secara keseluruhan dilakukan untuk menguji seberapa besar kinerja alat serta untuk mengetahui hasil dari kerja alat tersebut. Hasil rancangan alat elektromiograf dengan mekanisme pengiriman data menggunakan ADC internal mikrokontroler ATmega 328 maupun alat elektromiograf dengan mekanisme pengiriman data menggunakan soundcard internal dari PC pada penelitian ini, dilakukan pengambilan data profil aktifitas otot lengan bawah ketika relaksasi, kontraksi sedang dan kontraksi kuat. Pengambilan data dilakukan dengan menempatkan elektroda pada lengan bawah pasien. Pada penelitian ini digunakan surface electrode yang ditempatkan pada bagian

antebrachium

anterior.

Keluaran

dari

hardware

elektromiograf

dihubungkan ke personal computer untuk mengetahui hasil tampilan sinyal keluaran dari aktifitas listrik otot lengan bawah.

Skripsi


Rizky Justitian


54

3.3.5 Tahap Kalibrasi Alat dan Analisis Data 3.3.5.1 Kalibrasi Alat Elektromiograf Pada tahap ini dilakukan kalibrasi alat elektromiograf yang telah dihasilkan

pada

penelitian

ini.

Kalibrasi

alat

dilakukan dengan

membandingkan besar nilai tegangan peak to peak

cara

saat relaksasi, kontraksi

sedang dan kontraksi kuat pada alat elektromiograf yang telah dihasilkan dengan alat elektromiograf yang sudah terkalibrasi. Elektromiograf pembanding yang dijadikan

kalibrator

alat

elektromiograf

yang

telah

dihasilkan

adalah

elektromiograf Cadwell Sierra II yang terdapat pada rumah sakit Dr. Soedono Madiun. Adapun bentuk elektromiograf Cadwell Sierra II yang terdapat pada rumah sakit Dr. Soedono Madiun disajikan pada Lampiran 3. Kalibrasi alat dilakukan dengan merekatkan elektroda dari alat elektromiograf yang telah dihasilkan dan elektroda dari elektromiograf Cadwell Sierra II pada lengan bawah pasien pada titik yang sama. Dilakukan gerakan relaksasi, kontraksi sedang dan kontraksi kuat pada lengan bawah pasien. Selanjutnya dilakukan perekaman gambar sinyal aktifitas listrik otot ketika relaksasi, kontraksi sedang dan kontraksi kuat pada alat elektromiograf yang telah dihasilkan dan pada alat elektromiograf Cadwell Sierra II. Dari hasil rekaman gambar sinyal aktifitas listrik otot ketika relaksasi, kontraksi sedang dan kontraksi kuat baik pada alat elektromiograf yang telah dihasilkan maupun alat elektromiograf Cadwell Sierra II dapat dilakukan pengukuran besar nilai tegangan peak to peak secara manual. Nilai tegangan sinyal peak to peak ketika relaksasi, kontraksi sedang dan kontraksi kuat yang terdapat pada gambar sinyal alat

Skripsi


Rizky Justitian


55

elektromiograf Cadwell Sierra II dibandingkan dengan nilai tegangan sinyal peak to peak ketika relaksasi, kontraksi sedang dan kontraksi kuat pada alat elektromiograf yang dihasilkan pada penelitian ini, selanjutnya dilakukan analisis data. 3.3.5.2 Analisis Data Analisis data hasil dari alat yang telah dihasilkan dibandingkan dengan alat elektromiograf Cadwell Sierra II dilakukan dengan cara mencari nilai % error dan nilai deviasi. Nilai deviasi dapat diperoleh dengan membandingkan nilai yang sebenarnya, yaitu nilai tegangan sinyal peak to peak ketika relaksasi, kontraksi sedang dan kontraksi kuat yang terdapat pada gambar sinyal alat elektromiograf yang sudah terkalibrasi dengan nilai tegangan sinyal peak to peak ketika relaksasi, kontraksi sedang dan kontraksi kuat pada alat elektromiograf yang dihasilkan pada penelitian ini. Menurut Nomiyasari (2011) nilai % error alat dapat diperoleh menggunakan persamaan (3.1) dan (3.2). % 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 =

∆𝑥 𝑥

× 100% =

𝑥𝑝 − 𝑥 𝑥

× 100%...........................................(3.1)

deviasi = 𝑥𝑝 − 𝑥 .................................................................................(3.2) Keterangan:

Skripsi

∆𝑥

: nilai ketidakpastian

𝑥

: nilai sebenarnya

𝑥𝑝

: nilai pada alat elektromiograf yang dihasilkan


Rizky Justitian


BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1

Hasil Perancangan Alat

4.1.1 Perangkat Keras (Hardware) Perangkat keras yang berhasil dibuat dalam penelitian ini adalah alat elektromiograf berbasis personal computer. Adapun perangkat keras ini terdiri dari beberapa sub rangkaian yaitu rangkaian catu daya, rangkaian pre-amplifier, rangkaian highpass filter, rangkaian lowpass filter, rangkaian notch filter, rangkaian adder dan rangkaian mikrokontroler ATmega 328 (arduino nano). Gambar 4.1 adalah gambar hardware elektromiograf yang berhasil dibuat. Adapun perangkat keras keseluruhan yang berhasil dibuat dalam penelitian ini disajikan pada Lampiran 2. Catu daya

Pre–amp

Adder

Highpass

Lowpass

Arduino

Notch filter

Gambar 4.1 Hardware Elektromiograf Yang Telah Dibuat. 56 Skripsi


Rizky Justitian


57

4.1.1.1 Rangkaian Catu Daya Rangkaian catu daya yang telah dibuat mampu menghasilkan tegangan keluaran stabil +5 V dan -5 V. Pada rangkaian catu daya, sumber tegangan menggunakan dua buah baterai kotak dengan besar tegangan 9 volt. Untuk menurunkan tegangan keluaran menjadi +5 V dan -5 V maka digunakan IC 7805 dan IC 7905. IC 7805 berfungsi untuk menstabilkan tegangan keluaran menjadi +5 V, dan IC 7905 berfungsi untuk menstabilkan tegangan keluaran menjadi -5 V.

4.1.1.2 Rangkaian Pre-Amplifier Pada penelitian ini telah berhasil dibuat rangkaian pre-amplifier sesuai dengan skematik pada Gambar 3.5. Rangkaian pre-amplifier terdiri dari rangkaian penguat instrumentasi dan rangkaian drift right leg. Untuk rangkaian preamplifier menggunakan IC AD620. IC AD620 dibentuk dari tiga operational amplifier yang dirancang sedemikian rupa sehingga terdapat dua op-amp (A1 dan A2) yang dihubungkan dengan konfigurasi non-inverting follower dan satu op-amp (A3) dengan konfigurasi penguat diferensial. IC AD620 ini akan aktif bekerja ketika diberi masukan tegangan +5 volt dan -5 volt dari rangkaian catu daya. Sedangkan pada rangkaian drift right leg digunakan IC OP07, IC OP07 ini akan aktif bekerja ketika diberi masukan tegangan +5 volt dan -5 volt dari rangkaian catu daya. Besar penguatan dari rangkaian instrumentasi dari rangkaian preamplifier ini adalah sebesar 190 kali penguatan. Adapun gambar data hasil penguatan sinyal pada rangkaian pre-amplifier disajikan pada Lampiran 4. Data hasil pengamatan rangkaian pre-amplifier disajikan pada Tabel 4.1.

Skripsi


Rizky Justitian


Tabel 4.1. Data Hasil Pengamatan Rangkaian Pre-Amplifier No Tegangan Input (mV) Tegangan Output (V) 1 40 7.6 2 22 4.2 3 20 3.8 4 21 4

58

Gain (x) 190 190 190 190

Penguatan sebesar 190 kali didapatkan dengan pengaturan dan pemberian besaran Rg yang dihubungkan pada pin 1 dan 8 (pin RG, Resistor Gain) dari IC AD620. Berdasarkan rangkaian pre-amplifier yang telah dibuat sesuai dengan skematik pada Gambar 3.5, Rg pada rangkaian pre-amplifier didapatkan dengan memberikan besaran R1, R2 dan R3. Resistor R1 diberikan nilai sebesar 390 Ω sedangkan resistor R2 dan R3 diberikan nilai sebesar 270 Ω, dimana R2 dan R3 disusun secara seri (Rs) dan tersusun paralel terhadap R1. Dengan demikian didapatkan penguatan sebesar 190 kali.

4.1.1.3 Rangkaian Highpass Filter Rangkaian highpass filter digunakan untuk meloloskan frekuensi tinggi dan menyaring frekuensi rendah, dalam penelitian ini rangkaian highpass filter yang digunakan adalah filter aktif orde 2 dimana memiliki frekuensi cut-off sebesar 20 Hz. Rangkaian highpass filter yang telah dibuat mampu meloloskan frekuensi diatas frekuensi cut-off yaitu 20 Hz, dan menyaring frekuensi dibawahnya. Disamping itu pada akhir rangkaian highpass filter ini terjadi penguatan sebesar 1,6 kali. Pada rangkaian highpass filter yang telah dibuat sesuai dengan skematik pada Gambar 3.6, digunakan resistor R1 dan R2 sebesar 22 kΩ dan kapasitor C1

Skripsi


Rizky Justitian


59

dan C2 sebesar 330 nF sehingga didapatkan frekuensi cut-off yang diinginkan sebesar 20 Hz. Sedangkan besaran tahanan untuk resistor R3 adalah 33 kΩ dan besaran resistor R4 sebesar 56 kΩ dengan demikian didapatkan penguatan sebesar 1,6 kali. Adapun perhitungan pemilihan besaran nilai komponen resistor dan kapasitor serta besar penguatan pada rangkaian highpass filter disajikan pada Lampiran 5. Untuk menguji keberhasilan dan kinerja dari rangkaian highpass filter digunakan function generator sebagai pemberi tegangan masukan dan untuk melihat respon tampilan sinyal keluaran dari rangkaian highpass filter maka digunakan osiloskop. Kinerja rangkaian highpass filter disajikan pada Tabel. 4.2. Tabel 4.2 Data Hasil Pengamatan Rangkaian Highpass Filter No Frekuensi (Hz) Tegangan Input Tegangan Output (V) (V) 1 300 1.6 2.6 2 200 1.6 2.6 3 150 1.6 2.6 4 100 1.6 2.6 5 90 1.6 2.6 6 80 1.6 2.6 7 70 1.6 2.6 8 60 1.6 2.6 9 50 1.6 2.5 10 40 1.6 2.4 11 30 1.6 2.1 12 20 1.6 1.3 13 10 1.6 0.2 14 1 1.6 0

Gain 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.5625 1.5 1.3125 0.8125 0.125 0

Dari data hasil pengamatan rangkaian highpass filter pada Tabel. 4.2 dapat dilihat bahwa pada frekuensi 50 Hz mulai terjadi penurunan tegangan. Pada frekuensi 40 Hz hingga frekuensi dibawahnya terjadi penurunan yang drastis sesuai karakteristik dari filter orde 2. Adapun data gambar sinyal keluaran dari rangkaian highpass filter disajikan pada Lampiran 6. Gambar 4.2. adalah gambar

Skripsi


Rizky Justitian


60

grafik hubungan tegangan output dari rangkaian highpass filter terhadap frekuensi. Hubungan Tegangan Output Terhadap Frekuensi Rangkaian Highpass Filter

Tegangan (V)

3 2

V output

1 0 0

100

200 Frekuensi (Hz)

300

400

Gambar 4.2. Hubungan Tegangan Output dengan Frekuensi Rangkaian Highpass Filter Berdasarkan pengamatan secara visual pada grafik Gambar 4.2 dapat dilihat bahwa rangkaian highpass filter pada penelitian ini telah mampu bekerja dengan baik. Pola grafik pada Gambar 4.2 serupa dengan pola grafik pada Gambar 2.5 dari penelitian Nomiyasari (2011). Pola grafik pada Gambar 4.2 menunjukkan bahwa rangkaian highpass filter yang telah dibuat mampu meloloskan frekuensi diatas frekuensi cut-off yaitu 20 Hz.

4.1.1.4 Rangkaian Lowpass Filter Rangkaian lowpass filter digunakan untuk meloloskan frekuensi rendah dan menyaring frekuensi tinggi, dalam penelitian ini rangkaian lowpass filter yang digunakan adalah filter aktif orde 2 dimana memiliki frekuensi cut-off sebesar 250 Hz. Rangkaian lowpass filter yang telah dibuat mampu meloloskan frekuensi dibawah frekuensi cut-off yaitu 250 Hz, dan menyaring frekuensi diatasnya.

Skripsi


Rizky Justitian


61

Disamping itu pada akhir rangkaian lowpass filter ini terjadi penguatan sebesar 1,6 kali. Pada rangkaian lowpass filter yang telah dibuat sesuai dengan skematik pada Gambar 3.7, digunakan resistor R1 dan R2 sebesar 5 kΩ dan kapasitor C1 dan C2 sebesar 150 nF sehingga didapatkan frekuensi cut-off yang diinginkan sebesar 250 Hz. Sedangkan besaran tahanan untuk resistor R3 adalah 33 kΩ dan besaran resistor R4 sebesar 56 kΩ dengan demikian didapatkan penguatan sebesar 1,6 kali. Adapun perhitungan pemilihan besaran nilai komponen resistor dan kapasitor serta besar penguatan pada rangkaian lowpass filter disajikan pada Lampiran 7. Untuk menguji keberhasilan rangkaian lowpass filter digunakan function generator sebagai pemberi tegangan masukan dan untuk melihat respon tampilan sinyal keluaran maka digunakan osiloskop. Kinerja dari rangkaian lowpass filter disajikan pada Tabel. 4.3. Tabel 4.3. Data Hasil Pengamatan Rangkaian Lowpass Filter No Frekuensi (Hz) Tegangan Input Tegangan Output (V) (V) 1 50 1.6 2.6 2 60 1.6 2.6 3 70 1.6 2.6 4 80 1.6 2.6 5 90 1.6 2.6 6 100 1.6 2.6 7 200 1.6 2.1 8 300 1.6 1.2 9 400 1.6 0.8 10 500 1.6 0.5 11 600 1.6 0.4 12 700 1.6 0.3 13 800 1.6 0.2 14 900 1.6 0.15

Skripsi


Gain 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.6 1.3 0.75 0.5 0.3125 0.25 0.1875 0.125 0.09375

Rizky Justitian


62

Dari data hasil pengamatan rangkaian lowpass filter pada Tabel. 4.3 dapat dilihat bahwa pada frekuensi 200 hz mulai terjadi penurunan tegangan. Dan selanjutnya pada frekuensi 300 hingga frekuensi diatasnya terjadi penurunan yang drastis sesuai karakteristik dari filter orde 2. Adapun data gambar sinyal keluaran dari rangkaian lowpass filter disajikan pada Lampiran 8. Gambar 4.3. adalah gambar grafik hubungan tegangan output dari rangkaian lowpass filter terhadap frekuensi.

Hubungan Tegangan Output Terhadap Frekuensi Rangkaian Lowpass Filter

3

tegangan ( V)

2,5 2 1,5 V output

1 0,5 0 0

200

400

600

800

1000

frekuensi (Hz)

Gambar 4.3. Hubungan Tegangan Output dengan Frekuensi Rangkaian Lowpass Filter Berdasarkan pengamatan secara visual pada grafik Gambar 4.3 dapat dilihat bahwa rangkaian lowpass filter pada penelitian ini telah mampu bekerja dengan baik. Pola grafik pada Gambar 4.3 serupa dengan pola grafik pada Gambar 2.6 dari penelitian Nomiyasari (2011) dan penelitian Ahmad (2011). Pola grafik pada Gambar 4.3 menunjukkan bahwa rangkaian lowpass filter yang telah dibuat mampu meloloskan frekuensi dibawah frekuensi cut-off yaitu 250 Hz.

Skripsi


Rizky Justitian


63

4.1.1.5 Rangkaian Notch Filter Rangkaian notch filter berfungsi untuk menyaring frekuensi tertentu, dalam penelitian ini rangkaian notch filter yang digunakan adalah filter aktif orde 2 dimana memiliki frekuensi cut-off sebesar 50 Hz. Frekuensi 50 Hz merupakan frekuensi yang muncul dari tegangan jala-jala listrik (PLN) atau bisa disebut sebagai sinyal pengganggu (noise) (Muzakki, 2002). Rangkaian notch filter yang telah dibuat mampu menyaring frekuensi 50 Hz. Disamping itu pada akhir rangkaian notch filter ini terjadi penguatan sebesar 13,2 kali. Pada rangkaian notch filter yang telah dibuat sesuai dengan skematik pada Gambar 3.8, digunakan resistor R1, R2, R3 dan R4 sebesar 680 kΩ dan kapasitor C1, C2, C3 dan C4 dengan nilai kapasitansi 4,7 nF sehingga didapatkan frekuensi cut-off yang diinginkan sebesar 50 Hz. Sedangkan besaran tahanan resistor R5 adalah 22 kΩ dan besaran resistor R6 sebesar 8 kΩ, dengan demikian didapatkan penguatan sebesar 13,2 kali. Adapun perhitungan pemilihan besaran nilai komponen resistor dan kapasitor serta besar penguatan pada rangkaian notch filter disajikan pada Lampiran 9. Untuk menguji keberhasilan rangkaian notch filter digunakan function generator sebagai pemberi tegangan masukan dan untuk melihat respon tampilan sinyal keluaran maka digunakan osiloskop. Kinerja dari rangkaian notch filter disajikan pada Tabel. 4.4.

Skripsi


Rizky Justitian


64

Tabel 4.4. Data Hasil Pengamatan Rangkaian Notch Filter Frekueensi Tegangan Input Tegangan Output No (Hz) (V) (V) 1 20 0.07 0.54 2 30 0.07 0.32 3 40 0.07 0.16 4 50 0.07 0.08 5 60 0.07 0.16 6 70 0.07 0.24 7 80 0.07 0.3 8 90 0.07 0.36 9 100 0.07 0.4

Gain 7.7 4.6 2.3 1.1 2.3 3.4 4.3 5.1 5.7

Dari data hasil pengamatan rangkaian notch filter pada Tabel. 4.4 dapat dilihat bahwa pada rangkaian notch filter mampu menyaring frekuensi 50 hz. Adapun data gambar sinyal keluaran dari rangkaian notch filter disajikan pada Lampiran 10. Gambar 4.4. adalah gambar grafik hubungan tegangan output terhadap frekuensi pada rangkaian notch filter.

Hubungan Tegangan Output Terhadap Frekuensi Rangkaian Notch Filter Tegangan Output ( V)

0,6 0,5 0,4 0,3

Vout

0,2 0,1 0 0

20

40

60

80

100

Frekuensi (hz)

Gambar 4.4. Hubungan Tegangan Output dengan Frekuensi Rangkaian Notch Filter

Skripsi


Rizky Justitian


65

Berdasarkan pengamatan secara visual pada grafik Gambar 4.4 dapat disimpulkan bahwa rangkaian notch filter pada penelitian ini telah mampu bekerja dengan baik. Pola grafik pada Gambar 4.4 serupa dengan pola grafik pada Gambar 2.7 dari penelitian Nomiyasari (2011) dan penelitian Ahmad (2011). Pola grafik pada Gambar 4.4 menunjukkan bahwa rangkaian notch filter yang telah dibuat mampu menyaring frekuensi dengan frekuensi cut-off 50 Hz.

4.1.1.6 Rangkaian Adder Rangkaian adder digunakan untuk mekanisme pengiriman data dari hardware elektromiograf menuju personal computer menggunakan ADC internal dari mikrokontroler ATmega 328 dengan board arduino nano. Rangkaian adder digunakan untuk menaikkan level tegangan karena ADC pada mikrokontroler tidak mampu membaca sinyal dengan tegangan negatif. Sinyal elektromiograf merupakan sinyal AC dan rangkaian adder digunakan agar tegangan sinyal elektromiograf dapat tersampling secara utuh oleh ADC internal mikrokontroler. Rangkaian adder berfungsi sebagai penambah level tegangan sinyal EMG dengan tegangan DC, rangkaian ini akan menaikkan level tegangan sinyal EMG sesuai dengan tegangan DC yang ditambahkan. Penambahan tegangan DC disesuaikan hingga semua level sinyal EMG bernilai positif sehingga nantinya dapat diproses oleh ADC. Pada rangkaian adder yang telah dibuat sesuai dengan skematik pada Gambar 3.9, digunakan resistor R1, R2, R3 dan R4 sebesar 10 kΩ, sedangkan resistor variabel/multiturn R5 adalah sebesar 10 kΩ. Rangkaian adder diuji dengan memberikan masukan tegangan dari function generator dan keluaran dari

Skripsi


Rizky Justitian


66

rangkaian adder ditampilkan di osiloskop. Resistor variabel/multiturn R5 diatur sedemikian rupa sehingga baseline keluaran dari rangkaian naik atau turun sesuai dengan keinginan dan seluruh sinyal mempunyai polaritas positif. Dari pengamatan didapatkan bahwa rangkaian adder dapat mengakomodasi keperluan untuk menaikkan tegangan offset sinyal EMG sampai seluruh sinyal mempunyai polaritas positif dengan kata lain mampu menaikkan level tegangan menjadi positif seutuhnya.

4.1.1.7 Rangkaian Mikrokontroler ATmega 328 dengan Board Arduino Nano Pada penelitian ini digunakan mikrokontroler ATmega 328 dengan board arduino nano sebagai pengatur kerja ADC dan pengiriman data dari hardware elektromiograf menuju PC. Rangkaian mikrokontroler ATmega 328 pada penelitian ini telah mampu mengolah data keluaran dari hardware elektromiograf yang dimasukkan ke mikrokontroler ATmega 328 melalui pin ADC yang telah disediakan pada mikrokontroler ATmega 328 board arduino.

4.1.2 Perangkat Lunak (Software) Software yang digunakan pada penelitian ini terbagi menjadi dua bagian yaitu software yang digunakan untuk pengiriman data dari hardware elektromiograf menuju personal computer

menggunakan ADC internal dari

mikrokontroler ATmega 328 dan software untuk pengiriman data dari hardware elektromiograf menuju personal computer menggunakan soundcard internal dari PC.

Skripsi


Rizky Justitian


4.1.2.1

67

Perancangan Perangkat Lunak (Software) untuk Pengiriman Data Menggunakan ADC Internal dari Mikrokontroler ATmega 328 Pada software untuk pengiriman data dari hardware elektromiograf

menuju personal computer menggunakan ADC internal dari mikrokontroler ATmega 328 dengan board mikrokontroler arduino nano, proses akusisi data dari hardware elektromiograf menuju PC digunakan arduino software sedangkan untuk menampilkan tampilan sinyal dari hardware elektromiograf digunakan software delphi menggunakan bahasa pemrograman delphi Arduino nano yang digunakan pada penelitian ini telah tertanam bootloader untuk menangani komunikasi serial/USB dengan komputer. Pilihan serial port yang digunakan board arduino nano terdapat pada menu Tools>Serial Port. Pilihan serial port pada software arduino tersaji pada Gambar 4.5. Pilihan board arduino yang dipakai terdapat pada menu Tools>Board.

Gambar 4.5 Pilihan Serial Port pada Software Arduino Program yang telah dibuat dapat diverifikasi dengan menekan tombol verify. Apabila tidak terdapat error pada program, maka program dapat disimpan dengan menekan tombol save dan kemudian dapat di-upload ke arduino nano dengan menekan tombol upload. Tombol verify, save, dan upload telah tersaji

Skripsi


Rizky Justitian


68

pada software arduino seperti pada Gambar 4.6. Adapun listing program pada software arduino nano disajikan pada Lampiran 11. Fungsi perangkat lunak (software) arduino dalam pembuatan alat elektromiograf adalah untuk pengatur kerja ADC dan pengiriman data dari hardware elektromiograf menuju PC.

Gambar 4.6 Tombol Verify, Save, dan Upload pada Software Arduino Pada software untuk mekanisme pengiriman data dari hardware elektromiograf menuju personal computer

menggunakan ADC internal

mikrokontroler, untuk menampilkan tampilan sinyal elektromiograf digunakan software delphi dengan bahasa pemrograman delphi. Software delphi untuk menampilkan tampilan sinyal elektromiograf telah berhasil dibuat dan mampu berjalan dengan baik. Hal tersebut berdasarkan pengamatan secara visual, software delphi untuk menampilkan tampilan sinyal telah mampu melakukan kinerja untuk menerima data dari hardware elektromiograf dan menampilkan data tersebut berupa grafik tampilan sinyal. Untuk menampilkan tampilan sinyal digunakan komponen TChart pada software delphi. Sumbu Y atau vertical pada komponen TChart merupakan besar nilai tegangan aktifitas listrik otot dengan resolusi satu kotak pada sumbu Y pada TChart sebesar satu volt. Sumbu X atau horizontal pada komponen TChart merupakan besar nilai waktu. Adapun listing

Skripsi


Rizky Justitian


69

program pada software delphi untuk menampilkan tampilan sinyal disajikan pada Lampiran 12. Gambar 4.7 merupakan gambar tampilan muka software elektromiograf dengan mekanisme pengiriman data menggunakan ADC internal mikrokontroler.

Gambar 4.7. Tampilan Muka Software Elektromiograf dengan Mekanisme Pengiriman Data Menggunakan ADC Internal Mikrokontroler. 4.1.2.2

Perancangan Perangkat Lunak (Software) untuk Pengiriman Data Menggunakan Soundcard Internal dari PC. Pada software untuk pengiriman data dari hardware elektromiograf

menuju personal computer menggunakan soundcard internal dari PC, proses akusisi data dari hardware elektromiograf menuju PC menggunakan software delphi dengan bahasa pemrograman delphi. Software delphi untuk pengiriman data menggunakan soundcard internal dari PC telah berhasil dibuat dengan memanfaatkan komponen-komponen pada software delphi sehingga data dari hardware elektromiograf mampu ditampilkan pada PC. Gambar 4.8 merupakan komponen-komponen yang digunakan dalam pembuatan software untuk pengiriman data dari hardware elektromiograf menuju personal computer menggunakan soundcard internal dari PC pada software delphi.

Skripsi


Rizky Justitian


ALAudioToReal

ALAudioIn

70

SLScope

Gambar 4.8 Komponen-Komponen yang Digunakan dalam Pembuatan Software Elektromiograf pada Delphi. Komponen-komponen pada software delphi yang digunakan pada software untuk pengiriman data dari hardware elektromiograf menuju personal computer menggunakan soundcard internal dari PC adalah SLScope, ALAudioIn dan ALAudioToReal. SLScope pada software delphi digunakan untuk menampilkan grafik sinyal audio, namun pada penelitian ini dapat dimanfaatkan untuk menampilkan sinyal elektromiograf. ALAudioIn merupakan komponen pada software delphi untuk memasukkan data audio atau suara pada PC. Komponen ALAudioToReal berfungsi mengubah data audio atau suara yang masuk pada personal computer di ubah menjadi data real sehingga dapat ditampilkan pada SLScope. Sumbu Y atau vertical pada komponen SLScope merupakan besar nilai tegangan aktifitas listrik otot dengan resolusi satu kotak pada sumbu Y pada SLScope sebesar satu volt. Sumbu X atau horizontal pada komponen SLScope

Skripsi


Rizky Justitian


71

merupakan besar nilai waktu. Adapun listing program pada software delphi untuk menampilkan tampilan sinyal pada alat elektromiograf dengan mekanisme pengiriman data menggunakan soundcard internal dari PC disajikan pada Lampiran 13. Gambar 4.9 merupakan gambar tampilan muka software elektromiograf dengan mekanisme pengiriman data menggunakan soundcard internal dari PC.

Gambar 4.9 Tampilan Muka Software Elektromiograf dengan Mekanisme Pengiriman Data Menggunakan Soundcard Internal dari PC. 4.2

Analisis Data

4.2.1 Analisis Data Hasil Alat Elektromiograf dengan Mekanisme Pengiriman Data Menggunakan ADC Internal dari Mikrokontroler ATmega 328 Pada penelitian ini didapatkan data sinyal aktifitas otot lengan bawah (antebrachium) saat kontraksi maupun relaksasi dari alat elektromiograf dengan mekanisme pengiriman data menggunakan ADC internal mikrokontroler ATmega

Skripsi


Rizky Justitian


72

328. Alat elektromiograf dengan mekanisme pengiriman data menggunakan ADC internal mikrokontroler ATmega 328 yang telah dibuat pada penelitian ini telah mampu menyadap adanya aktifitas listrik otot lengan bawah. Sinyal aktifitas otot lengan bawah (antebrachium) saat relaksasi dari alat elektromiograf dengan mekanisme pengiriman data menggunakan ADC internal mikrokontroler ATmega 328 disajikan pada Gambar 4.10. Gambar 4.11 merupakan data hasil sinyal aktifitas otot saat kontraksi sedang, sedangkan Gambar 4.12 merupakan data hasil sinyal aktifitas otot saat kontraksi kuat.

Gambar 4.10 Sinyal Aktifitas Otot Saat Relaksasi dari Elektromiograf dengan Mekanisme Pengiriman Data Menggunakan ADC Internal Mikrokontroler ATmega 328.

Skripsi


Rizky Justitian


73

Gambar 4.11 Sinyal Aktifitas Otot Saat Kontraksi Sedang dari Elektromiograf dengan Mekanisme Pengiriman Data Menggunakan ADC Internal Mikrokontroler ATmega 328.

Gambar 4.12 Sinyal Aktifitas Otot Saat Kontraksi Kuat dari Elektromiograf dengan Mekanisme Pengiriman Data Menggunakan ADC Internal Mikrokontroler ATmega 328. Berdasarkan profil aktifitas listrik otot pada Gambar 4.10, Gambar 4.11 dan Gambar 4.12 dapat dilihat bahwa bentuk sinyal keluaran dari alat elektromiograf dengan mekanisme pengiriman data menggunakan ADC internal mikrokontroler ATmega 328 terdapat adanya perbedaan antara sinyal kirim

Skripsi


Rizky Justitian


74

dengan yang tertampil pada grafik. Hal ini dikarenakan keterlambatan respon penerima (delay) yang mengakibatkan data ter-plot pada grafik menjadi tidak sempurna. ADC internal pada mikrokontroler ATmega 328 pada board arduino nano telah mampu mengubah data analog pada hardware elektromiograf menjadi data digital, sehingga data digital mampu ditampilkan pada personal computer berupa tampilan sinyal aktifitas otot. Data tampilan sinyal mampu ditampilkan dengan software delphi menggunakan komponen TChart, pada sumbu vertical data sinyal mampu merepresentasikan adanya aktifitas listrik otot tubuh dengan perubahan tegangan peak to peak ketika relaksasi maupun kontraksi. Pada sumbu horizontal sinyal yang tertampil pada grafik tidak mampu membentuk sinyal sinus yang baik. Seperti diketahui, chart pada software delphi umumnya berfungsi sebagai plot statistik pada bidang vertical, sedangkan pada bidang horizontal hanya mengacu pada aliran data yang masuk secara bergiliran (Febriani, 2012). Untuk mengatasi permasalahan tersebut dapat digunakan IC RAM pada mikrokontroler untuk mengatur pengolahan data yang akan dikirim ke PC sehingga waktu delay pengiriman data dapat dikurangi dan gambar sinyal yang ter-plot pada grafik menjadi lebih baik.

4.2.2 Analisis Data Hasil Alat Elektromiograf dengan Mekanisme Pengiriman Data Menggunakan Soundcard Internal dari PC. Pada penelitian ini didapatkan data sinyal aktifitas otot lengan bawah (antebrachium) saat kontraksi maupun relaksasi dari alat elektromiograf dengan mekanisme pengiriman data menggunakan soundcard internal dari PC. Alat elektromiograf dengan mekanisme pengiriman data menggunakan soundcard

Skripsi


Rizky Justitian


75

internal dari PC yang telah dibuat pada penelitian ini telah mampu menyadap adanya aktifitas listrik otot lengan bawah dengan baik. Hal tersebut berdasarkan pengamatan secara visual alat elektromiograf dengan mekanisme pengiriman data menggunakan soundcard internal dari PC telah mampu melakukan kinerja menyadap adanya aktifitas listrik otot dan data hasil ditampilkan berupa grafik tampilan sinyal pada PC. Sinyal aktifitas otot lengan bawah (antebrachium) saat relaksasi dari alat

elektromiograf dengan mekanisme pengiriman data

menggunakan soundcard internal dari PC disajikan pada Gambar 4.13. Gambar 4.14 merupakan data hasil sinyal aktifitas otot saat kontraksi sedang, sedangkan Gambar 4.15 merupakan data hasil sinyal aktifitas otot saat kontraksi kuat.

Gambar 4.13 Sinyal Aktifitas Otot Saat Relaksasi dari Elektromiograf dengan Mekanisme Pengiriman Data Menggunakan Soundcard Internal dari PC.

Skripsi


Rizky Justitian


76

Gambar 4.14 Sinyal Aktifitas Otot Saat Kontraksi Sedang dari Elektromiograf dengan Mekanisme Pengiriman Data Menggunakan Soundcard Internal dari PC.

Gambar 4.15 Sinyal Aktifitas Otot Saat Kontraksi Kuat dari Elektromiograf dengan Mekanisme Pengiriman Data Menggunakan Soundcard Internal dari PC. Berdasarkan profil aktifitas otot pada Gambar 4.13, Gambar 4.14 dan Gambar 4.15 dapat dilihat bahwa bentuk sinyal keluaran dari alat elektromiograf

Skripsi


Rizky Justitian


77

dengan mekanisme pengiriman data menggunakan soundcard internal dari personal

computer

sesuai

dengan data

yang

terkirim

dari

hardware

elektromiograf, dimana sinyal yang terbentuk sangat baik. Berdasarkan pengamatan secara visual, data tampilan sinyal mampu ditampilkan dengan software delphi menggunakan komponen SLScope. Pada sumbu vertical data sinyal mampu merepresentasikan adanya aktifitas listrik otot tubuh dengan perubahan tegangan peak to peak ketika relaksasi maupun kontraksi. Pada sumbu horizontal sinyal yang tertampil pada grafik mampu membentuk sinyal sinus yang baik. Sinyal yang terbentuk dari alat elektromiograf dengan mekanisme pengiriman data menggunakan soundcard internal dari personal computer telah mampu merepresentasikan adanya aktifitas listrik otot pada lengan bawah pada saat kontraksi maupun relaksasi. Terdapat perbedaan yang signifikan antara gambar sinyal ketika relaksasi maupun kontraksi. Tegangan sinyal peak to peak pada saat relaksasi, kontraksi sedang dan kontraksi kuat disajikan pada Tabel 4.5. Tabel 4.5 Tegangan Sinyal Peak To Peak pada Saat Relaksasi, Kontraksi Sedang dan Kontraksi Kuat No 1

Tegangan Sinyal Peak To Peak Saat Relaksasi (Volt) 0,1

Tegangan Sinyal Peak To Peak Saat Kontraksi Sedang (Volt) 2,1

Tegangan Sinyal Peak To Peak Saat Kontraksi Kuat (Volt) 4,9

4.2.3 Uji Kinerja Alat Elektromiograf Untuk memastikan alat elektromiograf yang dihasilkan pada penelitian ini bekerja dengan baik, maka diperlukan pengukuran kinerja alat elektromiograf secara keseluruhan sesuai dengan prosedur penelitian pada subbab 3.3.5. Pengukuran kinerja alat elektromiograf dilakukan dengan membandingkan kinerja

Skripsi


Rizky Justitian


78

alat elektromiograf yang dihasilkan pada penelitian ini dengan alat elektromiograf yang sudah terkalibrasi, dalam hal ini elektromiograf yang digunakan sebagai pembanding adalah elektromiograf Cadwell Sierra II yang terdapat pada Rumah Sakit Dr. Soedono Madiun. Adapun gambar tampilan sinyal aktifitas otot saat relaksasi, kontraksi sedang dan kontraksi kuat dengan menggunakan alat elektromiograf Cadwell Sierra II disajikan pada Lampiran 14. Alat

elektromiograf

hasil

penelitian

yang

dibandingkan

dengan

elektromiograf terkalibrasi adalah alat elektromiograf dengan mekanisme pengiriman data menggunakan soundcard internal dari PC. Hal tersebut berdasarkan pengamatan secara visual pada grafik sinyal Gambar 4.13, Gambar 4.14 dan Gambar 4.15 serta data pada Tabel 4.5. Berdasarkan profil aktifitas otot pada Gambar 4.13, Gambar 4.14 dan Gambar 4.15 dapat dilihat bahwa bentuk sinyal keluaran dari alat elektromiograf dengan mekanisme pengiriman data menggunakan soundcard internal dari personal computer sesuai dengan data yang terkirim dari hardware elektromiograf, dimana sinyal yang terbentuk sangat baik. Uji kinerja dilakukan dengan membandingkan nilai tegangan sinyal peak to peak yang terdapat pada gambar sinyal alat elektromiograf yang sudah terkalibrasi (Cadwell Sierra II) dengan nilai tegangan sinyal peak to peak pada alat elektromiograf dengan mekanisme pengiriman data menggunakan soundcard internal dari PC ketika dilakukan mekanisme relaksasi, kontraksi sedang dan kontraksi kuat pada lengan bawah. Adapun gambar perbandingan nilai tegangan sinyal peak to peak pada gambar sinyal alat elektromiograf terkalibrasi dengan nilai pada alat elektromiograf hasil penelitian disajikan pada Lampiran 15. Nilai

Skripsi


Rizky Justitian


79

perbandingan tegangan sinyal peak to peak pada alat elektromiograf terkalibrasi dengan nilai pada alat elektromiograf hasil penelitian saat relaksasi disajikan pada Tabel 4.6. Adapun Tabel 4.7 adalah nilai perbandingan tegangan sinyal peak to peak pada alat elektromiograf terkalibrasi dengan nilai pada alat elektromiograf hasil penelitian saat kontraksi sedang, sedangkan Tabel 4.8 adalah nilai perbandingan tegangan sinyal peak to peak pada alat elektromiograf terkalibrasi dengan nilai pada alat elektromiograf hasil penelitian saat kontraksi kuat. Tabel 4.6 Nilai Perbandingan Tegangan Sinyal Peak To Peak pada Alat Elektromiograf Terkalibrasi dengan Nilai pada Alat Elektromiograf Hasil Penelitian Saat Relaksasi No

Tegangan Sinyal Peak To Peak Pada Gambar Sinyal Alat Elektromiograf Terkalibrasi (volt)

Tegangan Sinyal Peak To Peak Pada Gambar Sinyal Alat Elektromiograf Hasil Penelitian (volt)

1

0,2

0,2

Tabel 4.7 Nilai Perbandingan Tegangan Sinyal Peak To Peak pada Alat Elektromiograf Terkalibrasi dengan Nilai pada Alat Elektromiograf Hasil Penelitian Saat Kontraksi Sedang No 1 2

Tegangan Sinyal Peak To Peak Pada Gambar Sinyal Alat Elektromiograf Terkalibrasi (volt) 2,1 1,5

Tegangan Sinyal Peak To Peak Pada Gambar Sinyal Alat Elektromiograf Hasil Penelitian (volt) 2,2 1,6

Tabel 4.8 Nilai Perbandingan Tegangan Sinyal Peak To Peak pada Alat Elektromiograf Terkalibrasi dengan Nilai pada Alat Elektromiograf Hasil Penelitian Saat Kontraksi Kuat No 1

Tegangan Sinyal Peak To Peak Pada Gambar Sinyal Alat Elektromiograf Terkalibrasi (volt) 4,9

Tegangan Sinyal Peak To Peak Pada Gambar Sinyal Alat Elektromiograf Hasil Penelitian (volt) 5,0

Perhitungan besaran nilai tegangan peak to peak yang terdapat pada gambar tampilan sinyal dilakukan secara manual, pengukuran besar nilai tegangan

Skripsi


Rizky Justitian


80

peak to peak dilakukan dengan menggunakan mistar. Satu kotak pada sumbu Y pada grafik memiliki nilai 1 volt. Berdasarkan Tabel 4.6 dapat diketahui bahwa nilai tegangan sinyal peak to peak saat relaksasi pada alat elektromiograf terkalibrasi adalah 0,2 volt sedangkan nilai tegangan sinyal sinyal peak to peak saat relaksasi pada alat elektromiograf hasil penelitian adalah 0,2 volt. Dengan demikian didapatkan % error alat pada aktifitas otot saat relaksasi adalah sebesar 0% dan nilai deviasi alat pada aktifitas otot saat relaksasi sebesar 0 volt. Berdasarkan Tabel 4.7 didapatkan % error alat elektromiograf pada aktifitas otot saat kontraksi sedang adalah sebesar 5% dan nilai deviasi alat elektromiograf pada aktifitas otot saat kontraksi sedang sebesar 0,1 volt. Berdasarkan Tabel 4.8 dapat diketahui bahwa nilai tegangan sinyal peak to peak pada gambar sinyal alat elektromiograf terkalibrasi adalah 4,9 volt sedangkan nilai tegangan sinyal peak to peak pada gambar sinyal alat elektromiograf hasil penelitian adalah 5,0 volt. Dengan demikian didapatkan % error alat elektromiograf pada aktifitas otot saat kontraksi kuat adalah sebesar 2,04% dan nilai deviasi alat elektromiograf pada aktifitas otot saat kontraksi kuat sebesar 0,1 volt. Adapun perhitungan % error alat elektromiograf dan nilai deviasi alat elektromiograf pada aktifitas otot saat relaksasi, kontraksi sedang dan kontraksi kuat disajikan pada Lampiran 16. Pengambilan data atau kalibrasi alat pada tahap uji kinerja alat elektromiograf pada penelitian ini belum dilakukan secara realtime. Kalibrasi alat secara realtime dilakukan dengan merekatkan elektroda dari alat elektromiograf yang telah dihasilkan dan elektroda dari elektromiograf Cadwell Sierra II pada lengan bawah pasien pada titik yang sama dan dilakukan perekaman aktifitas

Skripsi


Rizky Justitian


81

listrik ketika relaksasi, kontraksi sedang dan kontraksi kuat pada waktu yang bersamaan. Pada penelitian ini pengambilan data dilakukan dengan merekatkan elektroda dari alat elektromiograf yang telah dihasilkan dan elektroda dari elektromiograf Cadwell Sierra II pada lengan bawah pasien pada titik yang sama, namun perekaman aktifitas listrik ketika relaksasi, kontraksi sedang dan kontraksi kuat dilakukan pada waktu yang tidak bersamaan. Dengan demikian pengambilan data atau kalibrasi alat pada tahap uji kinerja alat elektromiograf belum mendapatkan nilai akurasi alat.

4.3

Pembahasan Pada penelitian ini alat elektromiograf berbasis personal computer untuk

menyadap aktifitas listrik otot lengan bawah telah berhasil dibangun. Pengiriman data dari hardware elektromiograf pada penelitian ini dilakukan dengan dua mekanisme yang berbeda yaitu pengiriman data dari hardware elektromiograf menuju personal computer


ATmega 328 dan pengiriman data dari hardware elektromiograf menuju personal computer menggunakan soundcard internal dari PC. Adapun blok diagram elektromiograf dengan mekanisme pengiriman data menggunakan ADC internal mikrokontroler ATmega 328 dan blok diagram elektromiograf dengan mekanisme pengiriman data menggunakan soundcard internal dari PC disajikan pada Gambar 3.13 dan Gambar 3.14. Pada subbab 4.1.1 dapat dilihat bahwa perangkat keras (hardware) dari alat elektromiograf berbasis personal computer telah berhasil dibuat dimana

Skripsi


Rizky Justitian


82

hardware elektromiograf pada penelitian ini terdiri dari catu daya, rangkaian preamplifier, rangkaian highpass filter, rangkaian lowpass filter, rangkaian notch filter, rangkaian adder dan rangkaian mikrokontroler ATmega 328. Rangkaian adder dan rangkaian mikrokontroler ATmega 328 digunakan pada alat elektromiograf dengan mekanisme pengiriman data dari hardware elektromiograf menuju personal computer

menggunakan ADC internal dari mikrokontroler.

Adapun perangkat keras keseluruhan yang berhasil dibuat dalam penelitian ini disajikan pada Lampiran 2. Besar nilai penguatan total pada alat elektromiograf yang telah dibuat adalah sebesar 6420 kali. Penguatan total sebesar 6420 kali didapatkan dengan mengkalikan besar penguatan pada masing-masing rangkaian. Penguatan pada rangkaian pre-amplifier adalah 190 kali, penguatan pada rangkaian highpass filter adalah 1,6 kali, penguatan pada rangkaian lowpass filter adalah 1,6 kali dan penguatan pada rangkaian notch filter adalah 13,2 kali. Pada subbab 4.1.2 dijelaskan bahwa software yang telah berhasil dibuat dan digunakan pada penelitian ini terbagi menjadi dua bagian yaitu software yang digunakan untuk mekanisme pengiriman data dari hardware elektromiograf menuju personal computer


ATmega 328 dan software untuk mekanisme pengiriman data dari hardware elektromiograf menuju personal computer menggunakan soundcard internal dari PC. Adapun tampilan muka software elektromiograf dengan mekanisme pengiriman data menggunakan ADC internal mikrokontroler disajikan pada Gambar 4.7, sedangkan Gambar 4.9 merupakan gambar tampilan muka software

Skripsi


Rizky Justitian


83

elektromiograf dengan mekanisme pengiriman data menggunakan soundcard internal dari PC. Pada subbab 4.2.1 didapatkan data sinyal aktifitas otot lengan bawah (antebrachium) saat kontraksi maupun relaksasi dari alat elektromiograf dengan mekanisme pengiriman data menggunakan ADC internal mikrokontroler ATmega 328 yang disajikan pada Gambar 4.10, Gambar 4.11 dan Gambar 4.12. Bentuk sinyal keluaran dari alat elektromiograf dengan mekanisme pengiriman data menggunakan ADC internal mikrokontroler ATmega 328 terdapat adanya perbedaan antara sinyal kirim dengan yang tertampil pada grafik, dimana gambar sinyal yang dihasilkan kurang baik. Hal ini dikarenakan keterlambatan respon penerima yang mengakibatkan data ter-plot pada grafik menjadi tidak sempurna. Data tampilan sinyal mampu ditampilkan dengan software delphi menggunakan komponen TChart, pada sumbu vertical data sinyal mampu merepresentasikan adanya aktifitas listrik otot tubuh dengan perubahan tegangan peak to peak ketika relaksasi maupun kontraksi. Pada sumbu horizontal sinyal yang tertampil pada grafik tidak mampu membentuk sinyal sinus yang baik. Seperti diketahui, chart pada software delphi umumnya berfungsi sebagai plot statistik pada bidang vertical, sedangkan pada bidang horizontal hanya mengacu pada aliran data yang masuk secara bergiliran (Febriani, 2012). Untuk mengatasi permasalahan tersebut dapat digunakan IC RAM pada mikrokontroler untuk mengatur pengolahan data yang akan dikirim ke PC sehingga waktu delay pengiriman data dapat dikurangi dan gambar sinyal yang ter-plot pada grafik menjadi lebih baik. Untuk mengetahui bahwa sinyal yang tertampil pada grafik TChart apakah merupakan

Skripsi


Rizky Justitian


84

sinyal aktifitas listrik otot yang sebenarnya, dapat dilakukan analisis lebih lanjut dengan menggunakan analisis Transformasi Fourier. Pada subbab 4.2.2 didapatkan data sinyal aktifitas otot lengan bawah (antebrachium) saat kontraksi maupun relaksasi dari alat elektromiograf dengan mekanisme pengiriman data menggunakan soundcard internal dari PC yang disajikan pada Gambar 4.13, Gambar 4.14 dan Gambar 4.15. Dapat dilihat bahwa bentuk sinyal keluaran dari alat elektromiograf dengan mekanisme pengiriman data menggunakan soundcard internal dari personal computer sesuai dengan data yang terkirim dari hardware elektromiograf, dimana sinyal yang terbentuk sangat baik. Berdasarkan pengamatan secara visual, data tampilan sinyal mampu ditampilkan dengan software delphi menggunakan komponen SLScope. Pada sumbu vertical data sinyal mampu merepresentasikan adanya aktifitas listrik otot tubuh dengan perubahan tegangan peak to peak ketika relaksasi maupun kontraksi. Pada sumbu horizontal sinyal yang tertampil pada grafik mampu membentuk sinyal sinus yang baik. Sinyal yang terbentuk dari alat elektromiograf dengan mekanisme pengiriman data menggunakan soundcard internal dari personal computer telah mampu merepresentasikan adanya aktifitas listrik otot pada lengan bawah pada saat kontraksi maupun relaksasi. Kinerja alat elektromiograf berbasis personal computer yang telah dibangun pada penelitian ini adalah baik. Hal tersebut dapat ditunjukkan dengan nilai % error alat dan besaran karakteristik statik dari alat elektromiograf yang dihasilkan. Besaran karakteristik statik pada penelitian ini direpresentasikan oleh nilai deviasi alat saat mekanisme relaksasi, kontraksi sedang dan kontraksi kuat.

Skripsi


Rizky Justitian


85

Hasil uji kinerja pada alat elektromiograf berbasis personal computer menunjukkan nilai % error alat saat mekanisme relaksasi sebesar 0% dengan nilai deviasi alat pada aktifitas otot saat relaksasi sebesar 0 volt, nilai % error alat saat mekanisme kontraksi sedang sebesar 5% dengan nilai deviasi alat pada aktifitas otot saat kontraksi sedang sebesar 0,1 volt dan nilai % error alat saat mekanisme kontraksi kuat sebesar 2,04% dengan nilai deviasi alat pada aktifitas otot saat kontraksi sedang sebesar 0,1 volt. Nilai % error maupun nilai deviasi didapatkan dengan membandingkan besar nilai tegangan sinyal peak to peak yang terdapat pada gambar sinyal alat elektromiograf yang sudah terkalibrasi (Cadwell Sierra II) dengan nilai tegangan sinyal peak to peak pada alat elektromiograf dengan mekanisme pengiriman data menggunakan soundcard internal dari PC ketika dilakukan mekanisme relaksasi, kontraksi sedang dan kontraksi kuat pada lengan bawah. Pengukuran nilai tegangan sinyal peak to peak masih dilakukan secara manual dengan mistar, maka untuk penelitiah lebih lanjut dapat dilakukan perbaikan metode pengukuran nilai tegangan sinyal peak to peak sehingga didapatkan nilai pengukuran yang lebih akurat dan maksimal. Pada tahap kalibrasi pada penelitian ini masih belum didapatkan nilai akurasi alat. Nilai akurasi alat menyatakan seberapa dekat hasil analisis dari alat elektromiograf yang dihasilkan terhadap data sebenarnya (Chan, 2012). Nilai akurasi dapat diperoleh dengan membandingkan nilai yang sebenarnya, yaitu nilai tegangan sinyal peak to peak ketika relaksasi, kontraksi sedang dan kontraksi kuat yang terdapat pada gambar sinyal alat elektromiograf yang sudah terkalibrasi dengan nilai tegangan sinyal peak to peak ketika relaksasi, kontraksi sedang dan

Skripsi


Rizky Justitian


86

kontraksi kuat pada alat elektromiograf yang dihasilkan pada penelitian ini. Untuk mencari nilai akurasi alat dapat dilakukan dengan cara kalibrasi alat secara realtime. Kalibrasi alat secara realtime dilakukan dengan merekatkan elektroda dari alat elektromiograf yang telah dihasilkan dan elektroda dari elektromiograf Cadwell Sierra II pada lengan bawah pasien pada titik yang sama dan dilakukan perekaman aktifitas listrik ketika relaksasi, kontraksi sedang dan kontraksi kuat pada

waktu

yang

bersamaan.

Keabsahan

nilai

akurasi

dapat

dipertanggungjawabkan apabila telah dilakukan kalibrasi alat secara periodik pada interval waktu tertentu, tergantung pada frekuensi pemakaian alat dan lokasi penyimpanan alat (Chen, 2012). Alat elektromiograf berbasis personal computer yang berhasil dibuat memiliki keunggulan harga yang lebih ekonomis berdasarkan bahan habis pakai. Alat yang telah berhasil dibuat pada penelitian ini membutuhkan biaya 762.500 ribu rupiah. Biaya tersebut jauh lebih murah lebih dari 100% dibandingkan harga alat elektromiograf yang terdapat di pasaran. Adapun daftar harga bahan habis pakai pada penelitian ini disajikan pada Lampiran 17. Disamping itu desain alat yang kecil dan praktis memungkinkan alat elektromiograf yang telah dibuat dikembangkan menjadi alat elektromiograf portable. Alat elektromiograf berbasis personal computer yang berhasil dibuat pada penelitian ini telah mampu menyadap aktifitas listrik otot lengan bawah tubuh dengan baik, namun alat tersebut masih belum sempurna. Dengan demikian diharapkan adanya optimasi kinerja dari alat elektromiograf berbasis personal computer sehingga kinerja alat elektromiograf menjadi lebih baik. Untuk

Skripsi


Rizky Justitian


87

penelitian selanjutnya dapat dilakukan optimasi mekanisme pengiriman data menggunakan mikrokontroler dengan menambah IC RAM pada rangkaian mikrokontroler. Disamping itu untuk menunjang tingkat keamanan alat elektromiograf agar tidak terjadi kebocoran arus yang dapat melukai pasien dapat ditambahkan rangkaian isolasi/rangkaian proteksi. Untuk penelitian selanjutnya juga dapat dilakukan perbaikan mekanisme pengukuran tegangan peak to peak dan juga kalibrasi alat secara realtime sehingga dapat diketahui nilai akurasi alat.

Skripsi


Rizky Justitian


BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan Berdasarkan analisis data dan pembahasan yang dilakukan dalam penelitian ini dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut : 1. Elektromiograf berbasis personal computer yang berhasil dibuat pada penelitian ini mampu mendeteksi adanya efek elektris pada otot manusia khususnya otot lengan bawah yang ditandai dengan adanya perubahan tegangan peak to peak saat mekanisme relaksasi maupun kontraksi. Alat elektromiograf yang dibuat telah dilengkapi dengan tampilan sinyal. 2. Pada penelitian ini alat elektromiograf berbasis personal computer dengan mekanisme akuisisi data menggunakan ADC internal dari mikrokontroler ATmega 328 dengan board arduino nano belum mampu menampilkan sinyal elektris otot tubuh manusia dengan baik, sedangkan alat elektromiograf berbasis personal computer dengan mekanisme akuisisi data menggunakan soundcard internal PC sudah mampu menampilkan sinyal elektris otot tubuh manusia dengan baik dimana tampilan sinyal yang dikirim dari hardware sama dengan tampilan sinyal yang ditampilkan pada PC . 3. Elektromiograf berbasis personal computer yang berhasil dibuat telah dibandingkan dengan alat elektromiograf yang sudah terkalibrasi (Cadwell Sierra II) sehingga didapatkan nilai % error alat saat mekanisme relaksasi

88 Skripsi


Rizky Justitian


89

sebesar 0% dengan nilai deviasi alat pada aktifitas otot saat relaksasi sebesar 0 volt, nilai % error alat saat mekanisme kontraksi sedang sebesar 5% dengan nilai deviasi alat pada aktifitas otot saat kontraksi sedang sebesar 0,1 volt dan nilai % error alat saat mekanisme kontraksi kuat sebesar 2,04% dengan nilai deviasi alat pada aktifitas otot saat kontraksi sedang sebesar 0,1 volt.

5.2 Saran Berikut

ini

adalah

saran

yang

dapat

dipertimbangkan

untuk

penyempurnaan penelitian lebih lanjut yakni: 1. Apabila menggunakan

mekanisme akuisisi data menggunakan ADC

internal dari mikrokontroler sebaiknya pada rangkaian mikrokontroler ditambah rangkaian IC RAM sehingga tampilan sinyal keluaran dapat lebih baik dan mengurangi delay pengiriman data dari hardware menuju PC. 2. Untuk menunjang tingkat keamanan alat elektromiograf agar tidak terjadi kebocoran arus yang dapat melukai pasien dapat ditambahkan rangkaian isolasi/rangkaian proteksi. 3. Untuk

penelitian selanjutnya dapat dilakukan perbaikan mekanisme

pengukuran tegangan peak to peak dan juga kalibrasi alat secara realtime sehingga dapat diketahui nilai akurasi alat.

Skripsi


Rizky Justitian


DAFTAR PUSTAKA Ahmad, Fandi, 2011, Perancangan dan Pembuatan Modul ECG dan EMG Dalam Satu Unit PC Sub Judul : Pembuatan Rangkaian ECG dan Software ECG Pada PC, Jurusan Teknik Elektronika, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya Kampus PENS-ITS Sukolilo, Surabaya Analog Devices, 1999, Low Cost, Low Power Instrument Amplifier AD620, Analog Devices Datasheet, USA. Analog Devices, 1999, Ultralow Offset Voltage Operational Amplifier OP07, Analog Devices Datasheet, USA. Arduino Corporation, 2008, http://www.arduino.cc [diakses pada tanggal 11 Juli 2012, pukul 22.11] Aston, Richards, 1990, Principlles of Biomedical Instrumentation and Measurment, Merrilll Publishing Company, USA. Atmel Corporation, 2012, Atmel 8-bit Microcontroller with 4/8/16/32KBytes InSystem Programmable Flash, Atmel Corporation, USA. Banzi, Masimo, 2008, Getting Started with Arduino, United States : O’Reilly Media, Inc. Bejo,

Agus, 2007. C&AVR “Rahasia Kemudahan Bahasa Mikrokontroler ATMega8535”, Graha Ilmu, Yogyakarta.

C

Dalam

Cameron, John R, 1992, Fisika Tubuh Manusia, Penerbit Buku Kedokteran EGC, Jakarta. Carr, Joseph J. dan Brown, John M, 1981, Introduction To Biomedical Equipment Technology, Prentice Hall, Engelwood, New Jersey. Chan, Yefri, 2012, Sistem Pengukuran Teknik, Universitas Darma Persada, Jakarta. De Bel, Maxime; Cantraine, Francis; Mathys, Pierre, 2007, Appliance and Method for Measuring an EMG Signal, Journal of United States Patent Pub. No.: 2007/0270918A1, Universite Libre De Bruxelles, Brussels. Delsys, 2001, Fundamental Concepts in EMG Signal Acquisition, Delsys Inc. USA.

90 Skripsi


Rizky Justitian


91

Effendi, Choesnam; Kuncoro, P.S, 2006, Faal Sel, Cair Tubuh dan Sel Eksitabel, Laboratorium faal Universitas Airlangga, Surabaya. Febriani, Evi Arida, 2012, Perancangan Elektrokardiograf (EKG) Berbasis PC untuk Sistem Telemedika. Universitas Hasanuddin, Makasar. Gabriel, J.F, 1996, Fisika Kedokteran, Penerbit Buku Kedokteran EGC, Jakarta Giancoli, D, C, 1998, Fisika 1, Edisi Kelima, Penerbit Erlangga, Jakarta. Guyton, Arthur C; Hall, John E, 1997, Fisiologi kedokteran, Penerbit Buku Kedokteran EGC, Jakarta. Madcoms, 2002, Pemrograman Borland Delphi 7, Penerbit Andi Offset, Yogyakarta. Mariam, S.K, 2006, Universal Bio-Amplifier Berbasis Personal Computer (PC) Bagian II, Tugas Akhir Fakultas Sains Dan Teknologi, Universitas Airlangga, Surabaya. Marieb, Elaine N; Hoehn, Katja, 2010, Human Anatomy and Physiology, Pearson Education Inc. United States of America. Muzakki, 2002, Elektronika Buku IA, IB, IIB, Laboratorium Instrumentasi dan Komputasi Jurusan Fisika FMIPA, Universitas Airlangga, Surabaya. Nomiyasari, 2011, Perancangan dan Pembuatan Modul ECG dan EMG Dalam Satu Unit PC Sub Judul : Pembuatan Rangkaian EMG dan Software EMG Pada PC, Jurnal Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya, Kampus PENS-ITS, Surabaya. Northrop, Robert B, 2004.Analysis and Application Of Analog Electronic Circuits To Biomedical Instrumentation. CRC press LLC, Florida. O’rahilly, Ronan, 1995, Anatomi Kajian Ranah Tubuh Manusia, Jilid I, Edisi ke5, UI Press, Jakarta. Pongrekun, Prastiwi Suhartin, http://prastiwisp.wordpress.com/2010/07/08/jenisotot-pada-manusia/ [diakses pada tanggal 16 November 2011, pukul 21.43] Petti, Kevin, http://faculty.sdmiramar.edu/kpetti/bio160/documents%20 bio l160. htm, Biology 160: Human Anatomy & Physiology, San Diego Miramar College, [diakses pada tanggal 16 November 2011, pukul 21.45]

Skripsi


Rizky Justitian


92

Realtek Corporation, http://www. realtek.com/ [diakses pada tanggal 25 Juli 2012, pukul 16.33] Regarsari, Rekyan, 2002, Pemantauan Sinyal EMG untuk Deteksi Awal Kerusakan Otot, Jurusan Teknik Elektro, ITS, Surabaya. Rusmawati, Erlina, 2006, Universal Bio-Amplifier Berbasis Personal Computer (PC) Bagian I, Tugas Akhir Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga, Surabaya. Sa’diyah, Chalimatus, 2008, Analisis Profil Elektromiogram Terhadap Aktifitas Cengkeraman, Skripsi Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga, Surabaya. Setiawan, Rachmad, 2008, Teknik Akuisisi Data, Graha Ilmu, Surabaya. Setioningsih, Endang Dian, 2010, Analisa Efek Terapi Panas Terhadap Kelelahan Otot, Skripsi Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, ITS, Surabaya. Subaidah, 2007. Korelasi Perubahan Profil Elektromiogram (EMG) Terhadap Variasi Frekuensi Gerakan, Skripsi Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga, Surabaya. Wajiansyah; Agusma dan Subir, 2011, Desain Filter Aktif Lowpass Butterworth, Dielektrika, Jakarta. Watson, Roger, 2002, Anatomi dan Fisiologi Untuk Perawat, CV EGC Penerbit Buku Kedokteran, Jakarta.

Skripsi


Rizky Justitian

-9V

270

270

+9V

R6

R5

J12

1 2

J11 CON2

1 2

-

+

7 8

2

3

CON3

1 2 3

J5

VCC

VEE

+9V

OP07

U4

6

JH1

1

330n

C1

VIN

2 1 J14

2

CON2

R23 1M

ECG

R7 22k

JP1

-9V

NOTCH

R8 22k

EMG

VCC

C2

330n

JP2

VOUT

U6 LM78L05A/TO39

TP1

AD620

6

U1

390

R20 10k

R21 1M

VEE

C8 100n

2

3

VCC

1

1

CON2

2 1

2 1

2

3

VCC

EMG 2

JP4

-

+

3

VIN

U8 LM7905/TO3 VOUT

2

VEE

4n7

4n7

R1 680k

C9 4n7

C7

R17 680k

C5 4n7

R16 680k

R10 56k

R9 33k

R11 5k

C11 330n

ECG

JP6

TP2

1

JH2

NOTCH FILTER

HPF

VEE

OP07

6

U2

1

C6

R15 680k

1

ECG 2

JP3

7 1

1

2 1

-

+

VEE

CON1

1

J10

2

3

VCC

C3 150n

EMG

JP5

R12 5k

C4

C10

-

+

56k

R14

33k

R13

1 CON1

CON2

1 2

1

JH3

TP3

1

NOTCH

TP4 J13

CON1

1

J6

JH4

1

R19 1K8

R18 22K

LPF

VEE

OP07

6

U3

EMG 2

JP8

VCC

ECG 2

JP7

CON1 J7

2

3

1

1

CON1 J9

1

J8

OP07

6

U5

150nF

330nF

7 1 4 8

R2 1M

2 1

4 1 5

4 8

7 1

1

R4

GND 3

7 1 4 8

4 8 GND

+

Rancang Bangun Elektromiograf Berbasis Personal Computer. 1

-

Skripsi 1

PREAMPLIFIER


Lampiran 1

Skematik Rangkaian Elektromiograf

93

Rizky Justitian


94

Lampiran 2 Hasil Alat Elektromiograf

Skripsi


Rizky Justitian


95

Lampiran 3 Elektromiograf Cadwell Sierra II Elektromiograf Cadwell Sierra II merupakan elektromiograf yang sudah terkalibrasi yang terdapat pada rumah sakit Dr. Soedono Madiun. Elektromiograf Cadwell Sierra II pada penelitian ini merupakan alat pembanding atau kalibrator. Berikut gambar Elektromiograf Cadwell Sierra II .

Skripsi


Rizky Justitian


96

Lampiran 4 Gambar Penguatan Sinyal Rangkaian Amplifier NO 1

GAMBAR SINYAL

KETERANGAN Setting volt/ div : 50 milivolt Sinyal input : 0.8 div x 50 mV /div Sinyal input : 40 mV

Setting volt / div : 2 volt Sinyal output : 3.8 div x 2 volt/div Sinyal output : 7.6 volt

2

Setting volt / div : 20 milivolt Sinyal input : 1.1 div x 20 mV /div Sinyal input : 22 mV


Skripsi


Rizky Justitian


97

3

Setting volt / div : 20 milivolt Sinyal input : 1 div x 20 mV /div Sinyal input : 20 mV


4

Setting volt / div : 10 milivolt Sinyal input : 2.1 div x 10 mV /div Sinyal input : 21 mV

Setting volt / div : 2 volt Sinyal output : 2 div x 2 volt/div Sinyal output : 4 volt

Skripsi


Rizky Justitian


98

Lampiran 5 Perhitungan Besaran Nilai Komponen Resistor dan Kapasitor serta Besar Gain Pada Rangkaian Highpass Filter Pada rangkaian highpass filter yang telah dibuat, digunakan resistor R1 dan R2 sebesar 22 kΩ dan frekuensi cut-off yang diinginkan sebesar 20 Hz maka untuk mengetahui besar nilai kapasitor yang dibutuhkan, dilakukan perhitungan seperti dibawah ini, dengan asumsi C1 dan C2 bernilai sama. 𝑓𝑐 =

1 2𝜋 𝑐1. 𝑐2𝑟1. 𝑟2

20 ℎ𝑧 = 20 ℎ𝑧 = 𝑐= 𝑐=

1 2𝜋 𝑐1. 𝑐2 x 22. 103 x 22. 103 1 2𝜋 𝑐 2 .484. 106 1

2𝜋 202 .484. 106 1 2𝜋 193600. 106

𝑐=

1 2𝜋. 440. 103

𝑐=

1 2763,2 . 103

𝑐 = 0,360. 10−6 𝑐 = 360. 10−9 Dengan perhitungan diatas didapatkan bahwa besaran C1 dan C2 yang dibutuhkan adalah 360 nF, namun dikarenakan besaran kapasitor dengan nilai 360 nF yang tidak terdapat di pasaran maka diganti dengan nilai besaran yang

Skripsi


Rizky Justitian


99

mendekati nilai tersebut yaitu sebesar 330 nF. Sedangkan besaran resistor R3 adalah 33 kΩ dan besaran resistor R4 sebesar 56 kΩ, hal ini dimaksudkan agar didapatkan penguatan sebesar 1,6 kali. Berikut perhitungan besar penguatan pada rangkaian highpass filter. 𝐺 =1+

𝑟3 𝑟4

33 . 103 𝐺 =1+ 56 . 103 𝐺 = 1 + 0,6 𝐺 = 1,6

Skripsi


Rizky Justitian


100

Lampiran 6 Gambar Sinyal Keluaran Rangkaian Highpass Filter NO

GAMBAR SINYAL

KETERANGAN

1 Setting volt / div : 1 volt Sinyal input : 1,6 div x 1 volt/div Sinyal input : 1,6 volt

2

Setting volt / div : 1 volt Frekuensi : 300 hz Sinyal output : 2,6 div x 1 volt/div Sinyal output : 2,6 volt

3


Skripsi


Rizky Justitian


101

4

Setting volt / div : 1 volt Frekuensi :150 hz Sinyal output : 2,6 div x 1 volt/div Sinyal output : 2,6 volt

5 Setting volt / div : 1 volt Frekuensi : 100 hz Sinyal output : 2,6 div x 1 volt/div Sinyal output : 2,6 volt 6


7 Setting volt / div : 1 volt Frekuensi : 80 hz Sinyal output : 2,6 div x 1 volt/div Sinyal output : 2,6 volt

Skripsi


Rizky Justitian


102

8


9 Setting volt / div : 1 volt Frekuensi : 60 hz Sinyal output : 2,6 div x 1 volt/div Sinyal output : 2,6 volt 10



Skripsi


Rizky Justitian


103

12 Setting volt / div : 1 volt Frekuensi : 30 hz Sinyal output : 2,1 div x 1 volt/div Sinyal output : 2,1 volt 13 Setting volt / div : 1 volt Frekuensi : 20 hz Sinyal output : 1,3 div x 1 volt/div Sinyal output : 1,3 volt 14 Setting volt / div : 1 volt Frekuensi : 10 hz Sinyal output : 0,2 div x 1 volt/div Sinyal output : 0,2 volt 15 Setting volt / div : 1 volt Frekuensi : 1 hz Sinyal output : 0 div x 1 volt/div Sinyal output : 0 volt

Skripsi


Rizky Justitian


104

Lampiran 7 Perhitungan Besaran Nilai Komponen Resistor dan Kapasitor serta Besar Gain Pada Rangkaian Lowpass Filter Pada rangkaian lowpass filter yang telah dibuat, digunakan resistor R1 dan R2 sebesar 5 kΩ dan frekuensi cut-off yang diinginkan sebesar 250 Hz maka untuk mengetahui besar nilai kapasitor yang dibutuhkan, dilakukan perhitungan seperti dibawah ini, dengan asumsi C1 dan C2 bernilai sama: 𝑓𝑐 =

1 2𝜋 𝑐1. 𝑐2𝑟1. 𝑟2

250 ℎ𝑧 =

1 2𝜋 𝑐1. 𝑐2 x 5. 103 x 5. 103

250 ℎ𝑧 =

1 2𝜋. 5. 103 . 𝑐

250 ℎ𝑧 =

1 10𝜋. 103 . 𝑐

𝑐=

1 10𝜋. 103 . 250

𝑐=

1 2500 𝜋. 103

𝑐=

1 7850. 103

𝑐 = 0,128. 10−6 c = 128. 10−9

Dengan perhitungan diatas didapatkan bahwa besaran C1 dan C2 yang dibutuhkan adalah 128 nF, namun dikarenakan besaran kapasitor dengan nilai 128 nF yang tidak terdapat di pasaran maka diganti dengan nilai besaran yang

Skripsi


Rizky Justitian


105

mendekati nilai tersebut yaitu sebesar 150 nF. Sedangkan besaran resistor R3 adalah 33 kΩ dan besaran resistor R4 sebesar 56 kΩ, hal ini dimaksudkan agar didapatkan penguatan sebesar 1,6 kali. 𝐺 = 1+ 𝐺 = 1+

𝑟3 𝑟4 33 .10 3 56 .10 3

𝐺 = 1,6

Skripsi


Rizky Justitian


106

Lampiran 8 Gambar Sinyal Keluaran Rangkaian Lowpass Filter

NO

GAMBAR SINYAL

KETERANGAN

1 Setting volt / div : 1 volt Sinyal input : 1,6 div x 1 volt/div Sinyal input : 1,6 volt

2



Skripsi


Rizky Justitian


107

4


5


6


7


Skripsi


Rizky Justitian


108

8


9


10


11


Skripsi


Rizky Justitian


109

12


13


14 Setting volt / div : 1 volt Frekuensi : 800 hz Sinyal output : 0,2 div x 1 volt/div Sinyal output : 0,2 volt 15 Setting volt / div : 1 volt Frekuensi : 900 hz Sinyal output : 0,1 div x 1 volt/div Sinyal output : 0,1 volt

Skripsi


Rizky Justitian


110

Lampiran 9 Perhitungan Besaran Nilai Komponen Resistor dan Kapasitor serta Besar Gain Pada Rangkaian Notch Filter Pada rangkaian notch filter yang telah dibuat, digunakan resistor R1, R2, R3 dan R4 sebesar 680 kΩ dan frekuensi cut-off dari rangkain notch filter yang diinginkan sebesar 50 Hz maka untuk mengetahui besar nilai kapasitor yang dibutuhkan dilakukan perhitungan seperti dibawah ini, dengan asumsi C1, C2, C3 dan C4 bernilai sama: 𝑓𝑐 =

1 2𝜋 𝑐. 𝑟

50 ℎ𝑧 =

1 2𝜋. 𝑐. 680. 103

50 ℎ𝑧 =

1 2𝜋. 𝑐. 680. 103

𝑐=

1 1360𝜋. 103 . 50

𝑐=

1 68000𝜋. 103

𝑐=

1 213520. 103

𝑐 = 4,68. 10−9

Dengan perhitungan diatas didapatkan bahwa besaran C1, C2, C3 dan C4 yang dibutuhkan adalah 4,68 nF, namun dikarenakan besaran kapasitor dengan nilai 4,68 nF yang tidak terdapat di pasaran maka diganti dengan nilai besaran yang paling mendekati nilai tersebut yaitu sebesar 4,7 nF. Sedangkan besaran

Skripsi


Rizky Justitian


111

resistor R5 adalah 22 kΩ dan besaran resistor R6 sebesar 8 kΩ, hal ini dimaksudkan agar didapatkan penguatan sebesar 13,2 kali. 𝐺 =1+

𝑟3 𝑟4

𝐺 =1+

22 . 103 1,8 . 103

𝐺 = 1 + 12,2 𝐺 = 13,2

Skripsi


Rizky Justitian


112

Lampiran 10 Gambar Sinyal Keluaran Rangkaian Notch Filter NO

GAMBAR SINYAL

KETERANGAN

1 Setting volt / div : 0,1 volt Sinyal input : 0,7 div x 0,1 volt/div Sinyal input : 0,07 volt

2

Setting volt / div : 0,1 volt Frekuensi : 20 hz Sinyal output : 5,4 div x 0,1 volt/div Sinyal output : 0,54 volt

3


Skripsi


Rizky Justitian


113

4

Setting volt / div : 0,1 volt Frekuensi :40 hz Sinyal output : 1,6 div x 0,1 volt/div Sinyal output : 0,16 volt

5 Setting volt / div : 0,1 volt Frekuensi : 50 hz Sinyal output : 0,8 div x 0,1 volt/div Sinyal output : 0,08 volt 6


7 Setting volt / div : 0,1 volt Frekuensi : 70 hz Sinyal output : 2,4 div x 0,1 volt/div Sinyal output : 0,24 volt

Skripsi


Rizky Justitian


114

8

Setting volt / div : 0,1 volt Frekuensi : 80 hz Sinyal output : 3 div x 0,1 volt/div Sinyal output : 0,3 volt

9 Setting volt / div : 0,1 volt Frekuensi : 90 hz Sinyal output : 3,6 div x 0,1 volt/div Sinyal output : 0,36 volt 10

Setting volt / div : 0,1 volt Frekuensi : 100 hz Sinyal output : 4 div x 0,1 volt/div Sinyal output : 0,4 volt

Skripsi


Rizky Justitian


115

Lampiran 11 Listing Program Pada Software Arduino Nano float OTOT; int PinOtot = 0;

void setup() { Serial.begin(9600); } void loop() { OTOT = analogRead(PinOtot); Serial.print("a"); Serial.println(OTOT,DEC); delay(1); }

Skripsi


Rizky Justitian


116

Lampiran 12 Listing Program Pada Software Delphi untuk Menampilkan Tampilan Sinyal unit Unit1; interface uses Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs, StdCtrls, TeEngine, Series, ExtCtrls, TeeProcs, Chart, CPort, CPortCtl, ComCtrls; type TForm1 = class(TForm) Button1: TButton; ComPort1: TComPort; Chart1: TChart; Button2: TButton; Label1: TLabel; Series1: TFastLineSeries; procedure FormCreate(Sender: TObject); procedure Button1Click(Sender: TObject); procedure delay(lama:longint); procedure Button2Click(Sender: TObject); private { Private declarations } public { Public declarations } end; var Form1: TForm1; tegangan,emg : array [0..4000] of real ; i:integer; adc:string; implementation {$R *.dfm} procedure TFORM1.delay(lama:longint); var ref:longint; begin ref:=gettickcount; repeat application.processmessages;

Skripsi


Rizky Justitian


117

until ((gettickcount-ref)>=lama); end; procedure TForm1.FormCreate(Sender: TObject); begin ComPort1.Connected:=true; end; procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject); begin if Button1.Caption ='START' then Button1.Caption:='STOP' else if Button1.Caption ='STOP' then begin Button1.Caption:='START'; exit; end; i:=0; repeat ComPort1.Open; repeat Comport1.ReadStr(adc,1); delay(1); until adc ='a'; Comport1.ReadStr(adc,4); emg[i]:= StrTofloat(adc); Label1.Caption:=FloatToStr(emg[i]); tegangan[i]:=(emg[i]/1024)*5; Series1.AddXY(i,tegangan[i],'',clred); i:=i+1; if i= 100 then begin i:=0; Series1.Clear; end; delay(1); ComPort1.Close; until Button1.Caption='START'; end; procedure TForm1.Button2Click(Sender: TObject); begin Series1.Clear; end; end.

Skripsi


Rizky Justitian


118

Lampiran 13 Listing Program Pada Software Delphi untuk Menampilkan Tampilan Sinyal Pada Alat Elektromiograf dengan Mekanisme Pengiriman Data Menggunakan Soundcard Internal Dari PC. unit Unit1; interface uses Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs, SLScope, ALAudioIn, ALCommonLogger, ALWaveLogger, ALCommonSplitter, ALAudioToReal, SLFourier, StdCtrls, //SDL_sevenseg, ExtCtrls, ALCommonFilter, ALCommonFIRFilter, ALLowPass, ALBandFilter, ALBandStop, SLCommonFilter, SLSimpleFilter, SLLowPass, SLBandFilter, SLBandStop, SLHighPass, SLBandPass, SLDft; type TForm1 = class(TForm) ALAudioToReal1: TALAudioToReal; ALAudioIn1: TALAudioIn; SLScope1: TSLScope; Button1: TButton; Button2: TButton; Button4: TButton; Label4: TLabel; Label5: TLabel; Label1: TLabel; procedure Button1Click(Sender: TObject); procedure Button2Click(Sender: TObject); procedure Button4Click(Sender: TObject); private { Private declarations } public { Public declarations } end; var Form1:TForm1; implementation {$R *.dfm}

Skripsi


Rizky Justitian


119

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject); begin ALAudioIn1.Enabled:=true; end; procedure TForm1.Button2Click(Sender: TObject); begin ALAudioIn1.Enabled:=false; end; procedure TForm1.Button4Click(Sender: TObject); begin ALAudioIn1.Enabled:=false; end; end.

Skripsi


Rizky Justitian


120

Lampiran 14 Hasil Pengambilan Data Menggunakan Elektromiograf Cadwell Sierra II

Data tampilan sinyal aktifitas otot saat relaksasi dengan menggunakan alat elektromiograf Cadwell Sierra II.

Skripsi


Rizky Justitian


121

Data tampilan sinyal aktifitas otot saat kontraksi sedang (1) dengan menggunakan alat elektromiograf Cadwell Sierra II.

Skripsi


Rizky Justitian


122

Data tampilan sinyal aktifitas otot saat kontraksi sedang (2) dengan menggunakan alat elektromiograf Cadwell Sierra II.

Skripsi


Rizky Justitian


123

Data tampilan sinyal aktifitas otot saat kontraksi kuat dengan menggunakan alat elektromiograf Cadwell Sierra II.

Skripsi


Rizky Justitian


124

Lampiran 15 Gambar Perbandingan Nilai Tegangan Sinyal Peak To Peak Pada Gambar Sinyal Alat Elektromiograf Terkalibrasi Dengan Nilai Pada Alat Elektromiograf Hasil Penelitian Gambar 1

a b Perbandingan Nilai Tegangan Sinyal Peak To Peak Pada Gambar Sinyal (a) Alat Elektromiograf Terkalibrasi Dengan Nilai Pada Alat (b) Elektromiograf Hasil Penelitian Saat Relaksasi Gambar 2

a b Perbandingan Nilai Tegangan Sinyal Peak To Peak Pada Gambar Sinyal (a) Alat Elektromiograf Terkalibrasi Dengan Nilai Pada Alat (b) Elektromiograf Hasil Penelitian Saat Kontraksi Sedang I

Skripsi


Rizky Justitian


125

Gambar 3

a b Perbandingan Nilai Tegangan Sinyal Peak To Peak Pada Gambar Sinyal (a) Alat Elektromiograf Terkalibrasi Dengan Nilai Pada Alat (b) Elektromiograf Hasil Penelitian Saat Kontraksi Sedang II. Gambar 4

a b Perbandingan Nilai Tegangan Sinyal Peak To Peak Pada Gambar Sinyal (a) Alat Elektromiograf Terkalibrasi Dengan Nilai Pada Alat (b) Elektromiograf Hasil Penelitian Saat Kontraksi Kuat.

Skripsi


Rizky Justitian


126

Lampiran 16 Perhitungan % error Alat Elektromiograf dan Nilai Deviasi Alat Elektromiograf Pada Aktifitas Otot Saat Relaksasi, Kontraksi Sedang dan Kontraksi Kuat 1. Perhitungan % error dan Nilai Deviasi Alat Elektromiograf Pada Aktifitas Otot Saat Relaksasi Perhitungan % 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 alat elektromiograf pada aktifitas otot saat relaksasi. % 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = % 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 =

𝑥𝑝 − 𝑥 ∆𝑥 × 100% = × 100% 𝑥 𝑥 0,2 − 0,2 × 100% 0,2

% 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = 0 × 100% % 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = 0% Perhitungan nilai deviasi alat elektromiograf pada aktifitas otot saat relaksasi. Nilai deviasi = 𝑥𝑝 − 𝑥 Nilai deviasi = 0,2 volt − 0,2 volt Nilai deviasi = 0 volt

Skripsi


Rizky Justitian


127

2. Perhitungan % 𝒆𝒓𝒓𝒐𝒓 dan Akurasi Alat Elektromiograf Pada Aktifitas Otot Saat Kontraksi Sedang

Perhitungan nilai rata-rata tegangan peak to peak alat elektromiograf Cadwell Sierra II pada aktifitas otot saat kontraksi sedang:

𝑥=

𝑥 𝑖 + 𝑥 𝑖+1 +⋯+𝑥 𝑛

𝑥=

2,1+1,5

𝑥=

3,6

𝑛

2

2

𝑥 = 1,8

Perhitungan nilai rata-rata tegangan peak to peak alat elektromiograf yang telah dihasilkan pada aktifitas otot saat kontraksi sedang:

𝑥=

𝑥 𝑖 + 𝑥 𝑖+1 +⋯+𝑥 𝑛

𝑥=

2,2+1,6

𝑥=

3,8

𝑛

2

2

𝑥 = 1,9

Skripsi


Rizky Justitian


128

Perhitungan % 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 alat elektromiograf pada aktifitas otot saat kontraksi sedang: % 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = % 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 =

𝑥𝑝 − 𝑥 ∆𝑥 × 100% = × 100% 𝑥 𝑥 1,8 − 1,9 × 100% 1,8

% 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = 0,05 × 100% % 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = 5%

Perhitungan akurasi alat elektromiograf pada aktifitas otot saat relaksasi. Nilai deviasi = 𝑥𝑝 − 𝑥 Nilai deviasi = 1,8 volt – 1,9 volt Nilai deviasi = 0,1 volt

Skripsi


Rizky Justitian


129

3. Perhitungan % 𝒆𝒓𝒓𝒐𝒓 dan Akurasi Alat Elektromiograf Pada Aktifitas Otot Saat Kontraksi Kuat

Perhitungan % 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 alat elektromiograf pada aktifitas otot saat kontraksi kuat. % 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = % 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 =

𝑥𝑝 − 𝑥 ∆𝑥 × 100% = × 100% 𝑥 𝑥 4,9 − 5,0 × 100% 4,9

% 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = 0,0204 × 100% % 𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = 2,04%

Perhitungan akurasi alat elektromiograf pada aktifitas otot saat kontraksi kuat. Nilai deviasi = 𝑥𝑝 − 𝑥 Nilai deviasi = 4,9 volt – 5 volt Nilai deviasi = 0,1 volt

Skripsi


Rizky Justitian


130

Lampiran 17 Daftar Harga Bahan Habis Pakai No

Nama Bahan/Komponen

Harga Satuan

Jumlah

Harga Total

1

IC AD620

40.000

1

40.000

2

IC OP07

7500

4

30.000

3

IC 7805

2000

1

2000

4

IC 7809

2500

1

2500

5

Resistor

50

15

750

6

Kapasitor

800

10

8000

7

PCB dan cetak PCB

100.000

1

100.000

8

Baterai 9V

10.000

2

20.000

9

Jack DC Male

1500

4

6.000

10

Jack DC Female

2500

4

10.000

11

Jack Audio Male

2500

1

2500

12

Pin Head

2000

1

2000

13

Kabel Jumper

20.000

14

Kabel Elektroda

2000

3

6000

15

Kabel Audio

5000

1

5000

16

Arduino Nano

450.000

1

450.000

17

Socket IC

600

6

3600

18

Elektroda

35.000

19

Penjepit Buaya

700

3

2100

20

Multiturn

8500

1

8500

21

Jumper Pin Head

1500

4

6000

22

Socket Baterai

800

2

1600

23

Heatsink

1000

2

2000

Total

Skripsi


20.000

35.000

762.500

Rizky Justitian


131

Lampiran 18 Datasheet AVR ATmega 328

Skripsi


Rizky Justitian


132

Skripsi


Rizky Justitian


133

Skripsi


Rizky Justitian


134

Lampiran 19 Datasheet Arduino Nano Lampiran 16 Datasheet Arduino Nano Lampiran 16 Datasheet Arduino Nano Lampiran 16 Datasheet Arduino Nano Lampiran 16 Datasheet Arduino Nano Lampiran 16 Datasheet Arduino Nano

Skripsi


Rizky Justitian


135

Skripsi


Rizky Justitian


136

Skripsi


Rizky Justitian


137

Lampiran 20 Datasheet AD620

Skripsi


Rizky Justitian


138

Skripsi


Rizky Justitian


139

Skripsi


Rizky Justitian


140

Skripsi


Rizky Justitian


141

Skripsi


Rizky Justitian


142

Lampiran 21 Datasheet OP07

Skripsi


Rizky Justitian


143

Skripsi


Rizky Justitian

RANCANG BANGUN ELEKTROMIOGRAF BERBASIS PERSONAL COMPUTER SKRIPSI

Recommend Documents