Seminar Tugas Akhir 2016
TENS TRIANGLE AND SQUARE WAVE MICROCONTROLLER BASED (Yogi Setiawan, Her Gumiwang Ariswati, Lamidi) Jurusan Teknik Elektromedik Politeknik Kesehatan Surabaya Jln. Pucang Jajar Timur No. 10 Surabaya
ABSTRAK
Alat terapi TENS di utamakan penderita stroke. Karena, jika seseorang terkena stroke maka harus menjalani pengobatan yang memerlukan jangka waktu cukup lama. Di dalam alat ini terdapat beberapa rangkaian yang mengontrol jalannya tegangan hingga sampai ke pasien melalui elektroda yang kemudian dapat merangsang kontraksi otot pada penderita stoke. Rangkaian yang terdapat pada alat ini yaitu rangkaian power supply sebagai sumber daya, rangkaian astabil dengan menggunakan IC555, boost converter untuk menaikkan tegangan, minimum system Atmega8 yang mengatur tiap kenaikan tegangan dari boost converter. Output boost converter lalu diteruskan ke MOC, kemudian output MOC disambungkan ke elektroda. Oleh karena itu, penulis ingin membuat alat terapi saraf berbasis mikrokontroler agar memudahkan dalam proses terapi saraf terutama untuk penderita penyakit saraf. Pemberian terapi dilakukan dengan menggunakan gelombang kejut yang dihasilkan oleh penguatan tegangan dan terdapat waktu jeda yang bertujuan untuk lebih merangsang saraf yang sudah tidak normal dan tampilan yang lebih jelas dan sudah terprogram sehingga modul ini layak digunakan. Kata Kunci : Atmega8, Elektro Stimulator, TENS 1.
Pendahuluan 1.1. Latar Belakang
ditransmisikan melalui syaraf tulang TENS
(Transcutaneous
Electrical
belakang
Nerve Stimulation) adalah alat untuk
bekerja dengan baik. Kerusakan pada
menghasilkan gaya untuk menggerakan
sistem syaraf yang diakibatkan penyakit
anggota badan. Pada gerak sadar, sinyal sistem
untuk
dan otot terhubung secara utuh dan
dihasilkan oleh kontraksi otot yang
pusat
otot
dengan normal jika antara sistem syaraf
dan otot syaraf manusia. Gerak manusia
dari
ke
menghasilkan gaya. Otot berfungsi
memberi stimulus kepada aliran darah
perintah
lalu
yang menyerang syaraf tulang belakang
syaraf
akan
1
menunggu
sinyal
perintah
Seminar Tugas Akhir
mencapai
2016
otot.
yang
tambahan rangkaian yang banyak untuk
mengalami kerusakan pada otak atau
membuat bentuk pulsa, lama pulsa dan
syaraf
kehilangan
frekuensi sehingga ukuran fisiknya
kemampuan motoriknya seperti berdiri,
besar, dan juga untuk setting frekuensi,
berjalan, menggenggam, menjangkau.
amplitudo serta lebar pulsa kurang lebih
Ketidakmampuan ini dapat mencakup
menggunakan
sebagian atau keseluruhan dari anggota
masing-masing parameter setting.
tulang
Pada
pasien
belakang
gerak tubuh.( Bambang Andy Suharto,
1
2
kelipatan
20
untuk
Alat Transcutaneous Electrical Nerve
2012)
Stimulation sebelumnya sudah pernah
Bagi penderita paralisis sinyal perintah
dibuat oleh Albar Rizqi Adnani,2011
dari
dapat
dan Bambang Andy Suharto pada tahun
digantikan dengan cara memberikan
2012. Akan tetapi pada kesempatan ini
stimulasi listrik buatan pada sistem
penulis ingin membuat alat TENS lagi
syaraf.
banyak
dengan bentuk gelombang outputnya
untuk
berupa gelombang segitiga dan kotak
pusat
sistem
Para
ahli
mengembangkan
syaraf
sudah
bagaimana
mempercepat pemulihan anggota gerak
yang
tubuh
gelombang segitiga saja dan ukuran
yang
mengalami
gangguan
sebelumnya
pergerakan atau kelumpuhan dengan
alatnya
memberikan
stimulasi
listrik.
terdapat banyak rangkaian tambahan.
Diantaranya
adalah
TENS
Dan pada tahun 2014 telah dibuat alat
Nerve
elektro
(Transcutaneous
Electrical
Stimulation). TENS bekerja dengan cara
terapi
masih
stimulator
besar
karena
(kontraksi
otot
ekstrimitas) oleh Rendy Syauqy Hasan.
mengirimkan aliran listrik ke otot yang membutuhkan
yang
menggunakan
3
sehingga
Dengan membuat
demikian alat
penulis
akan
dengan
judul
Electrical
Nerve
menyebabkan otot untuk berlatih secara
"Transcutaneous
pasif. Penggunaan alat ini mulai banyak
Stimulation triangle and square wave
digunakan di rumah sakit dan klinik
microcontroller based" agar outputan
olahraga untuk pengobatan cedera otot
gelombang kejut yang dihasilkan bisa
dan untuk mengembalikan otot yang
sesuai dengan keluhan pasien terapi.
mengalami kelumpuhan TENS yang telah dibuat sebelumnya menggunakan 2
Seminar Tugas Akhir
2016
1.2 Batasan Masalah Pada
perancangan
1.4.2 modul
ini,
IC AT mega8 atau IC AT
penulis membatasi bagian-bagian yang
mega16.
berkaitan dalam pembuatan alat, hal
Membuat
tersebut dimaksudkan agar tidak terjadi
DAC
Membuat program Codevision
batasan tersebut meliputi : Output
rangkaian
0808 dan oscillator serta LCD.
pelebaran masalah. Adapun batasan-
Tujuan khusus Membuat rangkaian dengan
AVR.
gelombang
Melakukan uji coba dan uji fungsi
berupa
segitiga dan kotak
Frekuensi maximal 70 Hz
Mode terapi berupa continues
1.5 Manfaat Penelitian
dan intermittent.
1.5.1 Manfaat Teoritis
Referensi timer terapi TENS.
Penulis tidak membahas tentang
Meningkatkan
wawasan
di
bidang kesehatan khususnya di alat
teori biolistrik secara mendalam.
medik untuk terapi dan sebagai 1.3 Rumusan Masalah “Dari uraian latar belakang di atas, maka
penulis
membuat
bahan masukan untuk pengembangan ilmu
rumusan
dan
teknologi
dimasa
mendatang.
masalah yaitu: “Dapatkah di buat alat TENS (Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation)
dengan
1.5.2 Manfaat Praktis
gelombang
segitiga dan kotak??”
Dengan diharapkan
1.4 Tujuan Penelitian
adanya dapat
alat
ini
memudahkan
user dalam melakukan pekerjaannya
1.4.1 Tujuan umum
dan dapat mengurangi pemakaian
Dibuatnya alat TENS (Transcutaneous
obat
Electrical Nerve Stimulation) dengan
penyembuhan.
gelombang segitiga dan kotak dengan IC mikrokontroller.
3
-
obatan
dalam
proses
Seminar Tugas Akhir
2016
2. Metodologi penelitian
2.3 Diagram alir
2.1 Blok Diagram
Gambar 2.1 Blok Diagram
2.2 Cara Kerja Blok Diagram Tegangan supply 5V masuk ke
rangkaian
boost
mikrokontroller
converter,
dan
pulsa
generator.Rangkaian mikrokontroller
menggunakan
Atmega8 yang digunakan untuk
Gambar 2.2 Diagram Alir
Start kemudian terjadi inisialisasi
mengontrol delay pada rangkaian pulsa
generator
frekuensi
dan
untuk
dari
pengatur
penginisisalisasian.input-output
mikrokontroler
menaikkan
dan
LCD.
Setting
tegangan pada boost converter.
pemilihan level dan mode terapi
Kemudian
elektro
output
dari
boost
stimulator
Jika
pemilihan
converter, mikrokontroller (delay),
output gelombang kotak maka kejutan
dan pulsa generator masuk ke
akan mempunyai ritme gelombang
MOC. Yang kemudian MOC ini
kotak, begitu juga dengan gelombang
akan
segitiga.
mengeluarkan
output
Setelah
itu
LCD
akan
tegangan ke elektroda sehingga
menampilkan mode yang telah dipilih
sampai ke pasien untuk proses
dan
terapi.
melakukan terapi ulang.
4
tekan
tombol
reset
sebelum
Seminar Tugas Akhir 3
2016
Diagram mekanis
1. 2. 3. 4. 5.
LCD karakter Tombol Reset Tombol Start Tombol Setting On/off
5. Pembahasan hardware dan software 5.1 Rangkaian Minimum Sistem
Gambar 3.1 diagram mekanik
ATmega8535 Spesifikasi modul rangkaian
4. Hasil penelitian 4.1 hasil data test point osiloskop
minimum system Atmega8 yang diperlukan adalah:
Tabel 4.1 Pengukuran frekuensi output
1) Tegangan kerja yang dibutuhkan
Level
Output Gelombang
Mode
1
21 Hz
Continues
2
33 Hz
Continues
3
47 Hz
Continues
4
55,2 Hz
Continues
5
62 Hz
Continues
4) Menghubungkan rangkaian lcd pada
6
69,3 Hz
Continues
PORTD sebagai output tampilan.
maksimum 5 VDC dan ground 2) IC Mikrokontroller yang digunakan adalah ATmega8 3) Membutuhkan sambungan MISO, MOSI, SCK, dan RESET untuk dapat memprogram ATmega8
5) Menggunakan
PORTC.0
sebagai
input pemilihan mode
Plot Sinyal frekuensi
6) Menggunakan PORTC.1 untuk start
5
Seminar Tugas Akhir
VCC
VCC
VCC
J5 +
2 1
C1 4U7
J1
VCC
VCC
2016
C3 100n
sehingga
saturasi
dinaikkan
oleh
dan
tegangan
induktor,
lalu
1 CON1 R5 1k
CON2
tegangan disearahkan oleh diode
J2 1 CON1
D4 VCC
IC1
R6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
PD0 PD1 PD2 PD3 PD4
C2 100n
2
1k SW1
VCC
1
RST
PD5 PD6 PB0
J3
LED 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15
PC6 (RESET)(SCL/ADC5) PC5 PD0 (RxD) (SDA/ADC4) PC4 PD1 (TxD) (ADC3) PC3 PD2 (INT0) (ADC2) PC2 PD3 (INT1) (ADC1) PC1 PD4 (XCK/T0) (ADC0) PC0 VCC AGND GND AREF PB6 (XT1/TOSC1) AVCC PB7 (XT2/TOSC2) (SCK) PB5 PD5 (T1) (MISO) PB4 PD6 (AIN0) (OC2/MOSI) PB3 PD7 (AIN1) (SS/OC1B) PB2 PB0 (ICP) (OC1A) PB1
PC5 PC4 PC3 PC2 PC1 PC0
yang
1 CON1
kemudian
disimpan
oleh
J4 1
kapasitor yang untuk selanjutnya
CON1
VCC
VCC PB5 PB4 PB3
HEADER 6 6 5 4 3 2 1 JP5
PB1
ATmega8-DIL28
akan dioutputkan ke MOC kaki 6. 5.3 Rangkaian generator MOC
J8
CON6
J6
PC0 PC1 PC2 PC3 PC4 PC5
PD0 PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 PD6
7 6 5 4 3 2 1
VCC J3
CON6
J7
CON7
1 2
R4 3k3
R1
enable
1
4
Elektrode
THR CV
D1 R4 3k3
6 2
R2 J4 1 3 5 7 9 11 13
Title
5.2
Rangkaian modul boost
<Title> Size A Date:
C3 10 uF
C2 0,01uF
Document Number
Friday , May 01, 2015
Rev Sheet
1
of
R5 10k
DIODE
1
5
TR
7
BD139
DIS
OUT
GND
Gambar 5.1 Rangkaian Minsis
3
1 2 3 4 5 6
R
VCC
LM555
8
10k
R7 100k
10k
2 4 6 8 10 12 14
C1 104
J1 2 1
VCC
2
6 5 4 3 2 1
PNP BCE
PB0 PB1 PB2 PB3 PB4 PB5
6 5 4 3 2 1
BD139
J7
J5 enable R6
1 2 CON2
VCC
10k
7404 J2 1 2
1 J6
J8
J9
J10
1
1
1
1
CON1
CON1
CON1
enable J11
CON1
VCC
R8
U2
J12
1
2 1
6
220
1 2 in boost
in delay 2
1
L1 1,2mH
4 ZERO CROSS CIRCUIT MOC3041
J4 CON1 J5
5.3 Rangkaian MOC
1 CON1 L2 1,2mH
J6
IC NE555 membangkitkan
1
VCC
CON1 J3
frekuensi 23 Hz dan gelombang
J7
1 2
L3 1,2mH
CON2
1 CON1
Title <Title>
kotak yang mempunyai logika 0 L3 1,2mH
(OFF) dan 1(ON). Output rangkaian D1
1 J8
R1 2 1
in PORTB.3
J2 2
1 2
1N4002 +
ini disambungkan ke Transistor NPN
out ke in boost di MOC6
C2
BD139 50ohm
4,7uF/250V
1 dan input Gerbang logika NOT.
C1
Kemudian, output gerbang logika
100nF
berkebalikan dengan inputnya, jika
5.2 Rangkaian Boost Converter
inputnya Gerbang logika NOT, 1 Rangkaian boost converter ini digunakan tegangan
untuk
Title
menaikkan
yang digunakan
outputnya 0 begitu juga dengan
<Title> Size A Date:
Document Number
sebaliknya.
Friday , May 01, 2015
Rev Sheet
Ketika 1
of
1
outputnya
untuk
gerbang logika 1, transistor NPN 2
terapi pasien. Input berasal dari
saturasi sehingga bisa mentrigger
mikrokontroller
yang
transistor PNP, hal ini membuat
mengatur frekuensi yang masuk pada
main terminal MOC mengalirkan
rangkaian
tegangan yang diatur oleh boost
ini.
PORTB.3
Setelah
frekuensi
masuk sampai ke mosfet IRF630 6
Size B Date:
Document Number Thursday , April 30, 2015
Sheet
1
of
1
Seminar Tugas Akhir
converter
2016
hingga
sampai
ke
Pada rangkaian minimum system, tegangan
elektroda.
kerja yang dibutuhkan 5 VDC Setelah dilakukan pemilihan mode untuk
Ketika outputnya 0, transistor NPN 2 tidak
memilih
saturasi sehingga tidak bisa mentrigger
proses
terapi,
mampu
menngeluarkan frekuensi dengan rata – rata
transistor PNP, hal ini membuat main
±70Hz.
terminal MOC tidak mengalirkan tegangan
Secara umum dapat disimpulkan
yang diatur oleh boost converter hingga
bahwa modul TENS ini dapat digunakan
sampai ke elektroda
sebagai alat terapi untuk manusia yang
Jadi didapatkan subprogram seperti di
mengalami penyakit terutama pada syaraf
bawah ini:
tubuh bagian lengan tangan.
if (PINC.0==0) { if (level<6) { level++; } else { level=0; }
6.2 saran Dari hasil penelitian, dapat dianalisa kekurangan dari alat yang penulis buat. Berikut ini adalah beberapa saran atau masukkan
yang dapat dipertimbangkan
lagi untuk penyempurnaan penelitian lebih lanjut : Meminimalkan persentasi nilai error agar
PORTD=led[level]; delay_ms(300); }
hasil lebih akurat dengan menggunakan komponen yang memiliki toleransi kecil.
} delay_ms(300);
Missal penggunaan resistor biasa dengan
Penjelasan subprogram
metalfilm. Dibuat agar hasil pembacaan sensor
Subprogram ini digunakan untuk mengaktifkan Push Button pada mode agar
tidak
berubah-ubah.
bisa mengeluarkan tampilan LCD.
putaran motor terdengar lebih halus Untuk
6. Penutup 6.1 kesimpulan Dari
pembahasan
lebih
Membuat
efisien
suara
sebaiknya
untuk pengukuran tinggi badan tidak perlu diatas,
menggunakan motor dalam mengendalikan
dapat
plat kotak sebagai tempat pantulan suara
disimpulkan bahwa
sensor ultrasound, tetapi meletakkan sensor 7
Seminar Tugas Akhir
2016
ultrasound pada sebuah topi atau helem agar
pengukuran tinggi badan langsung
dari kepala ke tempat pijakan kaki.
DAFTAR PUSTAKA Akbar Baskara, liquid crystal display lcd, 2014 Baskarapunya.blogspot.co.id Bagus Raihan, konfigurasi pin LCD, 2012 Bagusprehan.com Bambang Andy stimulator, 2011
Suharto,
Rendy Hasan, Tens mikrokontroller AT89s51, 2012
Elektro
berbasis
Sekaranindya.wordpress.com Zonaelektro.net
8
