Laporan : Desain Alat Ukur Detak Jantung Menggunakan Sensor Piezoelektrik Berbasis Mikrokontroler

Gemboxin - Abstrak : sudah dirancang alat ukur detak jantung menggunakan sensor piezoelektrik berbasis mikrokontroler. Sensor piezoelektrik ialah salah satu jenis sensor yang mengubah getaran menjadi sinyal listrik. Dalam percobaan ini sensor piezo digunakan sebagai alat pendeteksi getaran detak jantung serta arduino sebagai prosesor. Diperoleh nilai frekuensi detak jantung normal pada orang dewasa ialah 60 – 100 BPM dimana hasil pengukuran diperoleh sensor ialah 86 BPM sedangkan berdasarkan pengukuran manual ialah 85 BPM dengan error relatif rata-rata sebesar 3.22 % serta nilai frekuensi detak jantung normal saat beraktivitas meningkat dimana hasil pengukuran sensor diperoleh 101 BPM sedangkan secara manual sebesar 103 BPM dengan error relatif rata-rata 2.73 %. Dari hasil tersebut dapat disimpulkan Jika sensor piezoelektrik dapat digunakan sebagai alat ukur detak jantung.

Kata Kunci : Sensor Piezoelektrik, Arduino.

Baca Juga : Laporan Praktikum Fisika Eksperimen - Penentuan Massa Jenis Benda Menggunakan Sensor Jarak

Desain Alat Ukur Detak Jantung Menggunakan Sensor Piezoelektrik Berbasis Mikrokontroler

I. PENDAHULUAN

Kesehatan adalah elemen vital dalam segala aktivitas yang dilakukan oleh manusia. Sehat secara fisik berarti seluruh organ tubuh berada dalam ukuran sebenarnya serta berada dalam kondisi optimal, serta dapat berfungsi normal. Sehat secara fisik dapat diukur dari parameter dasar, seperti frekuensi detak jantung. Laju detak jantung tergantung dari umur serta kondisi manusia itu sendiri. Untuk anak-anak dengan orang dewasa  kondisi denyut jantungnya berbeda, begitu juga dengan orang yang sakit maupun orang yang sehat. Cara termudah buat mengetahui detak jantung seseorang ialah dengan cara menghitung denyut nadi. Dengan cara ini kita dapat mengukur jumlah denyut nadi yang terjadi dalam 1 menit. Jumlah denyut nadi dalam 1 menit sama dengan jumlah detak jantung dalam 1 menit. Biasanya kalangan dokter atau perawat menggunakan metode ini. Proses sampling dilakukan dalam waktu 15 detik, hasil hitungan kemudian dikali 4 sehingga didapat hasil jumlah denyut jantung dalam 1 menit. Cara ini kurang efektif, membutuhkan konsentrasi tinggi serta memerlukan bantuan jam (pewaktu) sebagai dasar hitungan. Sehingga seorang perawat atau dokter enggak dapat melakukan pekerjaan lainnya setiap waktu. Oleh sebab itu, dibutuhkan perangkat otomatis yang dapat digunakan buat melakukan perhitungan jumlah denyut jantung. Sistem ini dirancang agar mampu mempermudah memberikan informasi kesehatan berupa jumlah denyut jantung secara otomatis yang ditampilkan dalam bentuk Data Base pada komputer.

II. LANDASAN TEORI

2.1 Detak Jantung

Detak jantung ialah denyutan atau debaran yang diakibatkan oleh jantung saat memompa darah dari jantung ke parau-parau (Sistem Peredaran Darah Kecil) serta dari jantung ke seluruh tubuh (Sistem Peredaran Darah Besar). Pada umumnya, alat yang digunakan buat mengukur detak jantung ialah stetoskop. Dengan menggunakan stetoskop maka seorang dokter dapat mengetahui informasi mengenai kondisi jantung pasien. Dalam dunia kedokteran detak jantung diukur dengan cara menghitung jumlah detakan jantung dalam satu menit atau BPM (Beats Per Minute). tidak hanya itu detak jantung juga dapat di hitung lewat denyut nadi. Yang mana denyut nadi dapat diukur dengan cara menekan pembuluh nadi dengan ujung jari serta menghitung jumlah denyutan nadi dalam satu menit. Pembuluh nadi, terdapat di beberapa tempat yaitu leher, di bawah siku, di dekat pergelangan tangan, paha, serta kaki. Dengan mengetahui jumlah denyut nadi dalam waktu satu menit maka seorang dokter dapat mengetahui tingkat kesehatan jantung seseorang.

2.2 Mikrokontroler

Arduino UNO ialah sebuah mikrokontroler yang dapat digunakan buat melakukan proses akuisisi data serta sistem kontrol. IC yang digunakan oleh Arduino UNO ialah ATmega328 yang mempunyai 14 pin digital Input/Output, 6 Input Analog, Kristal Osilator 16 MHz, Port Koneksi USB serta Tombol Riset. Pin-pin ini mempunyai fungsi serta kegunaannya masing-masing. Arduino UNO dapat dihubungkan dengan komputer buat mengupload program atau perintah yang diberikan pada chip Arduino menggunakan USB. Untuk bisa digunakan, Arduino UNO membutuhkan sumber tegangan. Sumber tegangan Arduino dapat diperoleh dari Adaptor AC/DC ataupun dari sebuah baterai.

Tabel 2.2 Deskripsi Arduino Uno

2.3 Sensor Piezoelektrik

Sensor Piezoelektrik ialah salah satu jenis sensor getar yang mampu mengubah getaran menjadi sinyal-sinyal listrik. Sensor Piezoelektrik terbuat dari material silikon atau germanium yang mampu menghasilkan energi listrik saat terjadi defraksi (direct piezoelektrik) sebaliknya saat diberi tegangan maka bakal terdfraksi (inverse piezolectric). Material dari sensor Piezoelektrik bakal mengelami defraksi saat diberikan tegangan secara langsung, getaran ataupun tekanan. Tekanan yang diberikan pada sensor bakal menghasilkan tegangan piezoelektrik yang sebanding dengan besar gaya tekan.

Baca Juga : Laporan Praktikum Sensor - Karakteristik Ldr Dan Aplikasinya Dalam Pengukuran Intensitas Cahaya

III. METODE

Dibuat desain alat seperti pada gambar dibawah ini

Gambar 3.1.  Desain Alat Ukur Detak Jantung

Pada desain alat diatas, sensor piezoelektrik berfungsi sebagai penangkap sinyal getaran akibat dari jantung yang berdetak. Keluaran dari sensor piezoelektrik berupa tegangan, dimana besarnya tegangan berbanding lurus dengan besarnya getaran yang diterima. Kemudian dari getaran tersebut diproses oleh mirokontroler.

Gambar 3.2 Algoritma Program

Pada coding program, pertama di deklarasikan variabel-variabel yang bakal digunakan kemudian diberikan nilai awal serta syarat atau kondisi dari while Loop. Pada program ini kondisi while loop benar apabila nilai waktu < 60 s serta salah saat waktu > 60 s. Setelah 60 s atau satu menit maka nilai detak jantung permenit (BPM) di print atau dieksekusi.

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

1. Detak Jantuk Ketika Istirahat
Berikut ialah data hasil pengukuran detak jantung per-menit atau BPM saat istirahat pada laki-laki dewasa usia 21 tahun mengunakan sensor piezoelektrik.

Dari hasil diatas diperoleh Jika nilai rata-rata detak permenit (BPM) yang diperoleh sensor ialah 86 BPM sedangkan nilai rata-rata detak jangtung berdasarkan pengukuran manual ialah 85 BPM dengan error relatif rata-rata sebesar 3.22 %. Berdasarkan tabel 2.1 nilai detak jantung antara 60 – 100 BPM ialah anak di atas 10 tahun serta orang dewasa, termasuk lansia. Perkara tersebut sesuai Jika data detak jantung hasil pengukuran detak jantung laki-laki dewasa berusia 21 tahun. Hasil pengukuran ini mengungkapkan Jika jantung laki-laki tersebut masih dalam keadaan normal. Dari hasil yang diperoleh dapat dikatakan Jika sensor piezoelekrtik dapat digunakan sebagai alat ukur detak jantung.

2. Detak Jantuk Ketika Beraktivitas
Berikut ialah data hasil pengukuran detak jantung per-menit atau BPM saat beraktivitas pada laki-laki dewasa usia 21 tahun mengunakan sensor piezoelektrik.

Dari hasil diatas diperoleh Jika nilai rata-rata detak permenit (BPM) saat beraktivitas yang diperoleh sensor ialah 101 BPM sedangkan nilai rata-rata detak jangtung berdasarkan pengukuran manual ialah 103 BPM dengan error relatif rata-rata sebesar 2.72 %. Berdasarkan hasil tersebut dapat dikatakan saat melakukan aktivitas maka denyut jantung berkerja lebih keras sehingga menyebabkan peningkatan deyut jantung saat beraktivitas. Perkara ini terjadi kerena saat beraktivitas tubuh membutuhkan banyak sekali pasokan oksigen dalam darah sehingga jantung memopa darah lebih cepat.

V. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil uji coba alat dapat disimpulkan bahwa:

1. Sensor piezoelekrtik dapat digunakan sebagai alat ukur detak jantung.
2. Nilai frekuensi detak jantung normal pada orang dewasa ialah 60 – 100 BPM dimana hasil pengukuran diperoleh sensor ialah 86 BPM sedangkan berdasarkan pengukuran manual ialah 85 BPM dengan error relatif rata-rata sebesar 3.22 %.
3. Nilai frekuensi detak jantung normal saat beraktivitas meningkat dimana hasil pengukuran sensor diperoleh 101 BPM sedangan secara manual sebesar 103 BPM dengan error relatif rata-rata 2.73 %.

Baca Juga : Laporan Praktikum Sensor - Karakteristik Potensiometer Dan Aplikasinya Dalam Pengukuran Posisi Angular

DAFTRA PUSTAKA

Setyowati, Veni. Muninggar1, Jodelin. serta R. S. Shanti.N.A Made. 2017. Design of heart rate monitor based on piezoelectric sensor using an Arduino. J. Phys.: Conf. Ser. 795012016.

Elfi Yulia, Eka Permana Putra, Ir. Estiyanti Ekawati, M.T., Ph.D, Dr. Ir. Nugraha. 2016. Polisi Tidur Piezoelektrik Sebagai Pembangkit Listrik dengan Memanfaatkan Energi Mekanik Kendaraan Bermotor. J.Oto.Ktrl.Inst (J.Auto.Ctrl.Inst) Vol 8 (1), 2016 ISSN : 2085-2517

Bagikan Artikel ini