RANCANG BANGUN SUMBER ARUS KONSTAN FREKUENSI GANDA PADA TOMOGRAFI IMPEDANSI ELEKTRIK (TIE) UNTUK DIAGNOSA ANOMALI PAYUDARA SKRIPSI

PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

RANCANG BANGUN SUMBER ARUS KONSTAN FREKUENSI GANDA PADA TOMOGRAFI IMPEDANSI ELEKTRIK (TIE) UNTUK DIAGNOSA ANOMALI PAYUDARA

SKRIPSI

ALIF SURYANTO 081113011

PROGAM STUDI S1 FISIKA DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS AIRLANGGA 2016

SKRIPSI

i

RANCANG BANGUN SUMBER

ALIF SURYANTO


RANCANG BANGUN SUMBER ARUS KONSTAN FREKUENSI GANDA PADA TOMOGRAFI IMPEDANSIELEKTRIK (TIE) UNTUK DIAGNOSA ANOMALI PAYUDARA

SKRIPSI

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

Oleh: ALIF SURYANTO NIM. 081113011

Lulus Tanggal : 25 Januari 2016

Disetujui oleh:

SKRIPSI

Pembimbing I,

Pembimbing II,

Dr. Khusnul Ain, M.Si NIP. 197207051997021001

Imam Sapuan, S.Si, M.Si NIP. 197201181999031001

ii


ALIF SURYANTO


LEMBAR PENGESAHAN NASKAH SKRIPSI

Judul Penulis NIM Pembimbing I Pembimbing II Tanggal Sidang

: Rancang Bangun Sumber Arus Konstan Frekuensi Ganda pada Tomografi Impedansi Elektrik (TIE) untuk Diagnosa Anomali Payudara : Alif Suryanto : 081113011 : Dr. Khusnul Ain, M.Si. : Imam Sapuan, S.Si, M.Si. : 25 Januari 2016 Disetujui oleh :

Pembimbing I

Pembimbing II

Dr. Khusnul Ain, M.Si. NIP. 197207051997021001

Imam Sapuan, S.Si, M.Si. NIP. 197201181999031001

Mengetahui, Ketua Departemen Fisika Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga

Dr. Moh. Yasin, M.Si. NIP. 196703121991021001

SKRIPSI

iii


ALIF SURYANTO


SURAT PERNYATAAN TENTANG ORSINALITAS Yang bertanda tangan dibawah ini, saya: Nama

: Alif Suryanto

NIM

: 081113011

Program Studi

: Fisika

Fakultas

: Sains dan Teknologi Universitas Airlangga

Jenjang

: Sarjana (S1)

Menyatakan bahwa saya tidak melakukan tindakan plagiat dalam penulisan skripsi saya yang berjudul : RANCANG BANGUN SUMBER ARUS KONSTAN FREKUENSI GANDA PADA TOMOGRAFI IMPEDANSI ELEKTRIK (TIE) UNTUK DIAGNOSA ANOMALI PAYUDARA Apabila suatu saat nanti terbukti melakukan tindakan plagiat, maka saya menerima sanksi yang telah ditetapkan. Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar – benarnya.

Surabaya, 25 Januari 2016

Alif Suryanto 081113011

SKRIPSI

iv


ALIF SURYANTO


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 penulis dan harus menyebutkan sumbernya sesuai tata cara penulisan ilmiah. Dokumen skripsi ini merupakan hak milik Universitas Airlangga.

SKRIPSI

v


ALIF SURYANTO


KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis sampaikan ke hadirat Allah SWT, karena berkat rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan naskah skripsi yang berjudul Rancang Bangun Sumber Arus Konstan Frekuensi Ganda pada Tomografi Impedansi Elektrik (TIE) untuk Diagnosa Anomali Payudara. Naskah skripsi ini merupakan salah satu persyaratan kelulusan mahasiswa dalam menempuh program studi S1 Fisika di Departemen Fisika Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga. Dalam penulisan naskah ini penulis menyadari masih terdapat banyak kekurangan, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik demi kesempurnaan penulisan skripsi ini. Penulis sangat berharap semoga penelitian ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak.

Surabaya, 25 Januari 2016 Penulis,

Alif Suryanto

SKRIPSI

vi


ALIF SURYANTO


UCAPAN TERIMAKASIH Naskah skripsi ini dapat diselesaikan oleh penulis tidak terlepas dari dukungan berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada : 1. Pemerintah yang memberi kesempatan kepada penulis untuk kuliah di Universitas Airlangga melalui program beasiswa Bidikmisi. 2. Kepada kedua orang tua, yang selalu mendoakan dan mendukung serta memberikan kesempatan kepada penulis untuk melanjutkan pendidikan hingga jenjang sarjana. 3. Kepada kakek dan nenek yang tidak pernah berhenti mendoakan sehingga cucunya ini dapat menyelesaikan pendidikannya tepat waktu. 4. Bapak Dr. Khusnul Ain, M.Si. sebagai pembimbing I atas segala bimbingan, arahan, dan waktu yang telah diberikan. 5. Bapak Imam Sapuan, S.Si, M.Si sebagai pembimbing II yang telah memberikan arahan dan masukan tentang elektronika dalam pengerjaan perangkat keras. 6. Kepada Ulfa Fatkhul Janna (Almh) yang senantiasa setia menemani, mendukung penulis dan tidak pernah berhenti memberikan semangat, memotivasi serta nasehat kepada penulis selama 4 tahun bersama, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. (Semoga Allah memberimu tempat terbaik disisi-Nya. aamiin).

SKRIPSI

vii


ALIF SURYANTO


7. Kepada mas Bayu yang banyak mebantu dalam pengerjaan perangkat keras sekaligus sebagai teman diskusi selama pengerjaan skripsi ini. 8. Kepada teman – teman Fisika Universitas Airlangga 2011 yang selalu mendukung dan mengingatkan penulis untuk menyelesaikan skripsi ini. Terimakasih 4 tahun yang membahagiakan bersama kalian semua keluarga besar “the Koplaks Community”. 9. Kepada Arif, Patria, Isa, Hendita, Qulub, Anita, Bimbi, Shilfi, Faza, dan Renita, teman – teman seperjuangan di Badan Eksekutif mahasiswa FST yang selalu memberikan motivasi penulis dan terimakasih atas satu tahun kebersamaan serta pengalaman yang banyak kalian bagikan dengan penulis.

Surabaya, 25 Januari 2016 Penulis,

Alif Suryanto

SKRIPSI

viii


ALIF SURYANTO


Suryanto, Alif, 2016, Rancang Bangun Sumber Arus Konstan Frekuensi Ganda pada Tomografi Impedansi Elektrik(TIE) untuk Diagnosa Anomali Payudara, Skripsi ini dibawah bimbingan Dr. Khusnul Ain, M.Si. dan Imam Sapuan, S.Si, M.Si, Program Studi S1 Fisika, Departemen Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga.

ABSTRAK

Telah dibuat perangkat keras sistem tomografi impedansi elektrik (TIE) frekuensi ganda untuk mendeteksi anomali payudara. Dalam penelitian digunakan phantom sebagai medium penelitian dengan diameter 13 cm dilengkapi dengan 16 buah elektroda yang terbuat dari lempengan tembaga dan wortel (Daucus Carota) sebagai anomali. Elektroda bertugas menginjeksikan arus dari demultiplekser serta mengalirkan beda potensial menuju multiplekser untuk diukur menggunakan osiloskop digital. Arus yang digunakan berupa arus bolak – balik (AC), dihasilkan oleh rangkaian Voltage Controlled Current Source (VCCS) yang menerima masukan tegangan dari Osilator XR2206. Osilator XR2206 mampu menghasilkan sinyal sinusoidal dengan besar amplitudo maksimal 0,7 Volt, sedangkan besarnya nilai frekuensi sinyal dapat ditentukan dengan memilih switch pada kapasitor, untuk frekuensi 10 kHz dipilih switch nomor 3, dan untuk frekuensi 100 kHz menggunakan switch nomor 4. Mikrokontroller Atmega8535 digunakan untuk mengendalikan keluaran dan masukan dari demultiplekser dan multiplekser. Dari hasil penelitian, diketahui bahwa pada frekuensi 10 kHz VCCS dapat menghasilkan arus konstan ketika diberi masukan 0,7 Volt, sedangkan pada frekuensi 100 kHz, arus konstan dihasilkan oleh masukan 0,35 Volt. Hasil perbandingan dari dua frekuensi menunjukkan hasil citra yang lebih jelas, dibandingkan menggunakan frekuensi tunggal.

Kata Kunci : VCCS, Osilator, Multiplekser, Demultiplekser, Mikrokontroller, TIE.

SKRIPSI

ix


ALIF SURYANTO


Suryanto, Alif, 2016, Design of Constant Current Source Dual Frequency on Electrical Impedance Tomography (EIT) for Diagnosis of Breast Anomaly, this thesis was under guidance of Dr. Khusnul Ain, M.Si. and Imam Sapuan, S.Si. M.Si. S1 Physics, Physics Department, Faculty of Science and Technology, Airlangga University.

ABSTRACT

The electrical impedance tomography (EIT) dual frequency is a system hardware for detecting breast anomalies has made. Phantom used in this research as a medium with a diameter about 13 cm, is was equipped with 16 pieces of electrodes which made of copper plates and carrots (Daucus Carota) as an anomaly. The electrode functions are to inject demultiplexer’s current and drain the voltage to the multiplexer using a digital oscilloscope. The currents that used is alternating current (AC), is produced by a series of Voltage Controlled Current Source (VCCS), which receives the input voltage from the oscillator XR2206. XR2206 oscillator capable of produce sinusoidal signal with a maximum amplitude until 0.7 Volt, while the value of the signal frequency can be determined with selecting the switch on the capacitor, for 10 kHz frequency selected switch number 3, and to 100 kHz frequency using switch number 4. Atmega8535 microcontroller used to control the output and the input from the demultiplexer and a multiplexer. In this research, it was known that at a frequency of 10 kHz can produce a constant current VCCS when given an input of 0.7 Volt, while the frequency of 100 kHz, the constant current produced by 0.35 Volt input. The comparison of the two frequencies show a better image results, than use a single frequency.

Keywords: VCCS, Oscillator, Multiplexer, Demultiplexer, Microcontroller, EIT.

SKRIPSI

x


ALIF SURYANTO


DAFTAR ISI LEMBAR JUDUL ................................................................................................. i LEMBAR PERNYATAAN ................................................................................. ii LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................ iii LEMBAR ORISINILITAS ................................................................................ iv LEMBAR PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI ...........................................v KATA PENGANTAR ......................................................................................... vi UCAPAN TERIMAKASIH ............................................................................... vii ABSTRAK ........................................................................................................... ix ABSTRACT ...........................................................................................................x DAFTAR ISI ........................................................................................................ xi DAFTAR TABEL ............................................................................................. xiv DAFTAR GAMBAR ...........................................................................................xv DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xviii BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ...................................................................................1 1.2. Rumusan Masalah ..............................................................................5 1.3. Batasan Masalah ...............................................................................5 1.4. Tujuan Penelitian ..............................................................................5 1.5. Manfaat Penelitian .............................................................................6 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Prinsip Tomografi ............................................................................7 2.2. Anatomi Payudara ...........................................................................9 2.2.1. Anatomi Normal Payudara ......................................................9 2.2.2. Anatomi Tumor/Kanker Payudara .........................................10 2.2.3. Perbedaan Sel Normal dan Sel Kanker ..................................11 2.3. Wortel (Daucus Carrota) ..............................................................12 2.4. Impedansi........................................................................................13

SKRIPSI

xi


ALIF SURYANTO


2.5. Osilator ...........................................................................................14 2.4.1. Modulasi ................................................................................17 2.6. Rangkaian Buffer .............................................................................18 2.7. Rangkaian Voltage Controlled Current Source ...............................20 2.8. Multiplekser dan Demultiplekser.....................................................21 2.9. Elektroda ..........................................................................................22 2.10.Mikrokontroller ................................................................................23 BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Tempat dan Waktu Penelitian..........................................................28 3.2. Bahan dan Alat Penelitian ..............................................................28 3.3. Prosedur Penelitian ..........................................................................28 3.4. Cara Kerja Sistem ............................................................................32 3.5. Tahap Perancangan Sistem ..............................................................33 3.6. Perwujudan Alat ..............................................................................35 3.6.1. Rangkaian Osilator

35

3.6.2. Rangkaian VCCS

36

3.6.3. Multiplekser dan Demultiplekser

37

3.6.4. Rangkaian Buffer

38

3.6.5. Phantom Eksperimen

38

3.6.6. Mikrokontroller

39

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Perancangan Perangkat Keras ...............................................40 4.1.1. Rangkaian Power Supply .......................................................41 4.1.2. Rangkaian Osilator ................................................................41 4.1.3. Rangkaian VCCS ...................................................................42 4.1.4. Rangkaian Buffer ...................................................................43 4.1.5. Rangkaian Multiplekser dan Demultiplekser ........................44 4.1.6. Rangkaian Minimum Sistem Atmega8535 ............................46 4.1.7. Phantom Eksperimen .............................................................47

SKRIPSI

xii


ALIF SURYANTO


4.2. Pembahasan .....................................................................................47 4.2.1. Analisis Kinerja Perangkat Keras ..........................................47 4.2.1.1. Analisis Rangkaian Osilator ........................................47 4.2.1.2. Analisis Rangkaian VCCS ...........................................48 4.2.1.3. Analisis rangkaian Buffer ............................................55 4.2.1.4. Analisis Minimum Sistem Atmega8535 ......................56 4.2.1.5. Analisis rangkaian Multiplekser dan Demultiplekser ..57 4.2.2. Analisis Hasil Pengukuran Perangkat Keras Tmografi Impedansi Elektrik (TIE) .....................................................61 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ......................................................................................70 5.2. Saran ................................................................................................71 DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................72

SKRIPSI

xiii


ALIF SURYANTO


DAFTAR TABEL

SKRIPSI

Nomor

Judul Tabel

Halaman

2.1

Nilai konduktivitas dari jaringan payudara normal dan jaringan kanker

12

2.2.

Fungsi pin pada XR-2206

15

2.3.

Konfigurasi Pin pada IC CD4051B

22

3.1.

Tabel Konfigurasi Pin Atmega8535

39

4.1.

Rentang Frekuensi pada masing-masing switch

48

4.2.

Data Pengujian VCCS pada frekuensi 10 kHz dengan Input 0,7 Volt

49

4.3.

Data Pengujian VCCS pada frekuensi 10kHz dengan Input 0,35 Volt

50

4.4.


51

4.5.


52

4.6.


53

4.7


54

4.8.

Hasil Pengujian Rangkaian buffer

56

4.9.

Tabel Kebenaran Proses Injeksi Arus

58

4.10.

Hasil Uji Keluaran Injeksi Arus

59

4.11.

Tabel Kebenaran Proses Pengukur Tegangan

60

4.12.

Hasil Uji Keluaran Pengukur Tegangan

61

xiv


ALIF SURYANTO


DAFTAR GAMBAR Nomor

SKRIPSI

Judul Gambar

Halaman

2.1

Distribusi garis-garis isopotensial

7

2.2

Anatomi payudara Normal

9

2.3

Anatomi tumor Payudara

11

2.4

Konduktivitas air (saline) dengan dua objek, agar dan carrot

13

2.5

Diagram Blok XR-2206

15

2.6

Skematik IC XR-2206

16

2.7.

Frequency sweep

17

2.8.

Rangkaian VCCS

18

2.9.

Rangkaian Buffer

20

2.10.

IC CD4051B

22

2.11.

Konfigurasi Pin Atmega8535

27

2.12.

Sistem Minimum Atmega8535

27

3.1.

Diagram alir penelitian

29

3.2.

Rancangan sistem Tomografi Impedansi Elektrik

34

3.3.

Skematik IC XR-2206

35

3.4.

Rangkaian VCCS Dual-Op-Amp

36

3.5.

Skematik pengukuran arus keluaran dari VCCS

37

3.6.

Rangkaian Buffer

38

3.7.

Phantom Eksperimen

38

4.1.

Sistem Tomografi Impedansi Elektrik (TIE)

40

4.2.

Rangkaian power supply. (a) skematik rangkaian, (b) hasil rangkaian power supply

41

xv


ALIF SURYANTO


SKRIPSI

4.3.

Rangkaian Osilator. (a) skematik, (b) hasil rangkaian osilator

42

4.4.

Rangkaian VCCS. (a) skematik, (b) Hasil rangkaian VCCS

43

4.5.

Rangkaian buffer. (a) skematik, (b) hasil rangkaian buffer

44

4.6.

Rangkaian injeksi arus. (a) skematik, (b) hasil rangkaian injeksi arus

45

4.7.

Rangkaian pengukur tegangan. (a) skematik (b) hasil rangkaian pengukur tegangan

45

4.8.

Rangkaian minimum sistem Atmega8535. (a) skematik, (b) hasil rangkaian minimum sistem

46

4.9.

Phantom Eksperimen

47

4.10.

Sinyal keluaran dari osilator (a) frekuensi 10KHz dan (b) frekuensi 100KHz

48

4.11.

Grafik hubungan antara arus keluaran dan beban (f : 10 kHz)

49

4.12.


50

4.13.

Grafik hubungan antara arus keluaran dan beban (f : 10 kHz).

51

4.14.


53

4.15.


54

4.16.


55

4.17.

Data pengukuran beda potensial dengan 16 elektroda pada medium air. (a) frekuensi 10kHz, (b) frekuensi 100kHz.

63

xvi


ALIF SURYANTO


SKRIPSI

4.18.

Data pengukuran beda potensial dengan objek wortel pada posisi antara elektroda 1 dan 2. (a) frekuensi 10kHz, (b) frekuensi 100kHz.

65

4.19.

Hasil rekonstruksi citra antara medium air dengan objek wortel. (a) gambar phantom dan hasil rekosntruksi pada frekuensi 10kHz. (b) gambar phantom dan hasil rekosntruksi pada frekuensi 100kHz. (c) hasil rekonstruksi perbandingan antara data wortel 10kHz dengan wortel 100kHz.

67

xvii


ALIF SURYANTO


DAFTAR LAMPIRAN Lampiran – 1. Data pengukuran medium air pada frekuensi 10 kHz Lampiran – 2. Data pengukuran medium air + wortel pada frekuensi 10 kHz Lampiran – 3. Data Pengukuran medium air pada frekuensi 100 kHz Lampiran – 4. Data pengukuran medium air + wortel pada frekuensi 100 kHz Lampiran – 5. Skematik Power Supply Lampiran – 6. Skematik Rangkaian Osilator Lampiran – 7. Skematik Rangkaian VCCS Lampiran – 8. Skematik Ragkaian VCCS + Injeksi Arus Lampiran – 9. Skematik Rangkaian Buffer Lampiran – 10. Skematik Pengukur Tegangan Lampiran – 11. Skematik Sistem Minimum Atmega 8535 Lampiran – 12. Listing Program Mikrokontroller Atmega 8535 Lampiran – 13. Datasheet Komponen : 1. XR 2206 2. LM 4562 3. CD4052, CD4051 4. LM 324 5. ATMEGA8535

SKRIPSI

xviii


ALIF SURYANTO

RANCANG BANGUN SUMBER ARUS KONSTAN FREKUENSI GANDA PADA TOMOGRAFI IMPEDANSI ELEKTRIK (TIE) UNTUK DIAGNOSA ANOMALI PAYUDARA SKRIPSI

Recommend Documents