Monitoring Denyut Jantung

MONITORING DENYUT JANTUNG

Akhmad Rifqi Zaky ¹, Menur Pratiwi Jati¹, Samuel BETA ²

Prodi Teknik Elektronika Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Semarang

Jl. Prof. H. Soedarto, SH, Tembalang, Semarang, 50275

E-mail : ¹ akhmadrifqizaky@gmail.com   , menurjati@gmail.com

Intisari - Sistem pendeteksi denyut jantung yang menggunakan Mikrokontroller ARM NUC120 sebagai media pengolah data. Pada pembuatan alat ini menggunakan komponen- komponen yang telah dibagi dalam tiga bagian utama yaitu masukan, proses dan luaran. Komponen masukannya adalah sensor detak jantung. Kemudian pada bagian proses atau pengolahan data yang digunakan adalah Mikrokontroller ARM NUC120RD2BN tipe ini memiliki cortex M0 12MHz, 8KB RAM,,64 pin I/O (GPIO), 8 channel ADC 12 bit, 3 serial UART dengan 1 USB & 1RS485, 3.3V & 5V compatible, programmable via USB. Pada bagiam luaran yaitu menggunakan LCD 16x2 . LCD digunakan sebagai penampil hasil deteksi detak jantung manusia. Alat yang dibuat memiliki kemampuan untuk memberikan informasi detak jantung per menit (BPM) pada LCD 16x2.

Kata kunci: ARM NUC120RD2BN, pulse heart rate sensor,  LCD (Liquid Crystal Display).

Abstract – Heart beat detector The system uses ARM Microcontroller NUC120 AS processing media data. ON Label Making use of this tool components has been divided hearts three main parts: input, process and output. Component input is Pulse Heart Rate Sensor. Then IN OR Processing section Process Data Used NUC120RD2BN ARM Microcontroller is the type of husband has a 12MHz M0 cortex, 8KB RAM ,, 64 pin I / O (GPIO), 8-channel 12-bit ADC, 3 serial UART with 1 USB & 1RS485, 3.3V and 5V compatible, programmable via USB. ON bagiam That output uses 16x2 LCD. lCD used as display for detection human heart rate pulse. This tool have ability togive information human heart rate in Beat Per Minute (BPM) in 16x2 LCD.

Keywords: ARM NUC120RD2BN , pulse heart rate sensor , LCD ( Liquid Crystal Display ).

I. PENDAHULUAN 

A. Latar Belakang

     Dalam perkembangan teknologi saat ini yang begitu cepat, tidak hanya dijumpai alat-alat elektronik yang digunakan pada umumnya, tetapi banyak juga pemanfaat elektronik di bidang medis. Alat ini sering dijumpai di rumah sakit untuk memonitoring denyut jantung atau denyut nadi pasien. Hal ini sangat membantu pekerjaan dokter untuk mengetahui denyut jantung pasien normal atau lemah. 

   Maka muncul gagasan untuk membuat alat pendeteksi denyut jantung yang menggunakan pulse heart Rate Sensor sebagai masukan, mikrokontroler ARM NUC120RD2BN sebagai pemroses serta LCD 16x2 dan LED RGB sebagai keluaran.

B. Perumusan Masalah
    Dari identifikasi yang ada, dapat ditarik beberapa rumusan masalah, yaitu:

a.  Bagaimana merancang dan membuat sistem alat monitoring denyut jantung dengan menggunakan pulse heart rate sensor ?

b.   Bagaimana mengolah output pulse heart rate sensor ?

c.   Bagaimana menampilkan BPM pada layar LCD berkaitan dengan kerja denyut jantung ?

C. Tujuan

a.   Membuat sistem deteksi detak jantung yang keluarannya diolah dan kemudian ditampilkan pada lcd 16x2

b.   Mengetahui karakteristik sistem sensor pada sistem deteksi denyut jantung yang telah dibuat

c.   Mengimplementasi sistem deteksi tingkat kebisingan di industri.

II. TINJAUAN PUSTAKA

   Untuk mengetahui berbagai komponen dan peralatan yang dibutuhkan, maka disusunlah tinjauan pustaka sebagai acuan dalam merancang dan membuat aplikasi menggunakan mikrokontroler ARM NUC120RD2BN ini.

A. Mikrokontroller ARM NUC120RD2BN

    ARM NUC120 Board merupakan modul pengembangan mikrokontroler NUC120RD2BN yang berbasis CPU ARM Cortex-M0 dari Nuvoton. Modul ini dapat bekerja dengan kecepatan CPU sampai dengan 48 MHz. Modul ini juga telah dilengkapi dengan bootloader internal, sehingga tidak diperlukan lagi device program eksternal. Pemrograman melalui bootloader bisa dilakukan dengan menggunakan koneksi USB.

Gambar 2.1 ARM NUC120RD2BN

Spesifikasi :

1.  Berbasis mikrokontroler NUC120RD2BN (64 KB APROM, 8 KB SRAM, 4 KB Data Flash, CPU ARM Cortex-M0).

2.  Terintegrasi dengan cystal eksternal 12 MHz.

3.  Terintegrasi dengan osilator 32,768 KHz sebagai sumber clock RTC.

4.  Memiliki 1x Port USB.

5.  Memiliki 1 port RS-485.

6.  Memiliki 3 kanal UART dengan level tegangan TTL 3,3VDC / 5VDC.

7. Tersedia port USB yang berfungsi untuk antarmuka serial sekaligus menuliskan program mikrokontroler, sehingga tidak membutuhkan programmer eksternal.

8.  Memiliki port Serial Wire Debug untuk proses debuging dan programming.

9.  Memiliki 45 jalur GPIO.

10.Terintegrasi dengan sensor suhu internal.

11.Memiliki port input 8 kanal ADC 12-bit.

12.Bekerja pada level tengan 3,3VDC / 5VDC dengan arus maksimum 800mA.

13.Input catu daya untuk board : 6,5VDC - 12VDC / 3,3VDC - 5VDC.

B. LCD 16x2

      Display elektronik adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit. LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik.

Gambar 2.2 LCD 16x2

      LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik. LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen. Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan dan polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan lapisan reflektor. Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul yang telah menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan membentuk karakter data yang ingin ditampilkan.

C. Pulse Heart Rate Sensor 

     Pulse Heart Rate Sensor adalah sebuah sensor denyut jantung. Sensor ini dapat mendeteksi denyut nadi pada telapak tangan dengan cara menggabungkan data denyut jantung dengan program yang telah dibuat.

Gambar 2.3 Pulse Heart Rate Sensor

     Tegangan keluaran Pulse sensor adalah 3- 5 volt dan pada saat arus 4 mA membutuhkan 5 volt. Ketika sensor tidak dalam kontak dengan sumber denyut jantung keluaran dari sinyal tersebut berada di titik tengah dari tengangan atau V/2. Ketika sensor menyentuh sumber denyut nadi maka akan berubah menjadi cahaya yang dipantulkan ketika darah di pompa melalui jaringan

III. PERANCANGAN ALAT

A. Perangkat Keras dan Rangkaian Elektronik

      Adapun perangkat keras yang digunakan pada pembuatan alat ini adalah:

1. Pulse Heart Rate Sensor 

2. ARM NUC120RD2BN

3. LCD 16x2

4. LED RGB 

Gambar 3.1 Gambar Perangkat Keras 1

Gambar 3.2 Gambar Perangkat Keras 2

B. Blok Diagram dan Diagram Alir

   Blok diagram aplikasi ARM NUC120RD2BN menggunakan masukan modul sensor suara, kemudian suara yang masuk pada sensor diproses di NUC120RD2BN untuk dijalankan sesuai dengan perintah. Kemudian, perintah yang dijalankan oleh NUC120RD2BN akan ditampilkan pada keluaran yaitu LCD. Diagram blok dari alat ini sebagai berikut.

Gambar 3.3 Diagram Blok Monitoring Denyut Jantung

Adapun diagram alir yang kami buat untuk program sebagai berikut:

Gambar 3.4 Diagram Alir Monitoring Denyut Jantung

C. Cara Kerja Alat

    Jantung dapat mengembang dan menguncup (kontraksi), hal ini terjadi karena adanya otot-otot jantung yang mengendor dan kontraksi. Hal inilah yang dinamakan denyut jantung. Pada saat kita posisi istirahat ataui tidak melakukan kegiatan maka denyut jantung kita sekita 75 kali setiap menit atau lebih dikenal dengan istilah BPM(Beat Per Minute). Sedangkan saat melakukan kegiatan, denyut jantung dapat mencapai 140 BPM.

   Sensor bekerja saat ada denyut. Keluaran sensor menghasilkan pulsa. Ketika pulsa pertama terdeteksi (ada denyut yang pertama), maka timer mulai mencatat waktu. Ketika pulsa kedua terdeteksi (ada denyut yang kedua), maka timer akan berhenti. Catat berapa waktu yang dibutuhkan untuk menempuh dari denyut pertama ke denyut kedua. Gunakan rumus untuk menghitung BPM (Beat Per Minute) = BPM = 60000/𝑤𝑎𝑘𝑡𝑢. Tampilkan hasil BPM ke LCD

IV. PENGUJIAN ALAT

Tabel di bawah ini merupakan pengujian denyut jantung pada modul monitoring denyut jantung

V. KESIMPULAN

    Setelah melakukan percobaan, pengambilan data, dan analisa terhadap data yang telah didapat pada proyek ini, maka didapatkan kesimpulan yaitu sebagai berikut :

1. Monitoring denyut jantung dapat dilakukan menggunakan sensor denyut jantung atau pulse heart sensor dan di proses dengan mikrokontroller ARM NUC120RD2BN

2. Output dari modul monitoring denyut jantung adalah LCD 16x2 yang berfungsi untuk menampilkan nilai denyut jantung per menit atau BPM (beat per minute)

REFERENSI

[1] Gerai Cerdas. (2014). Pulse Sensor. [Online]. Tersedia : : http://www.geraicerdas.com/sensor/medical/pulse-sensor-detail [07 Februari 2017]

[2] Innovative Electronics. (2014). DT-ARM NUC120 Board. [Online]. Tersedia : 

[3] Elektronika Dasar. (2012). LCD (Liquid Crystal Display). [Online]. Tersedia : http://elektronika-dasar.web.id/lcd-liquid-cristal-display/ [18 Oktober 2016]

PENULIS

Nama penulis Akhmad Rifqi Zaky. Penulis dilahirkan di kota Semarang tanggal 10 Desember 1996. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SD Islam Sultan Agung 01, SMP N 03 Semarang, dan SMA N 14 Semarang. Tahun 2014 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2014 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.14.3.03. Apabila ada kritik, saran, dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi penulis melalui email: akhmadrifqizaky@gmail.com

Nama penulis Menur Pratiwi Jati. Penulis dilahirkan di Kabupaten Kendal, 31 Oktoberr 1995. Penulis telah menempuh pendidikan di SDN 2 Boja yang lulus tahun 2008, SMPN 1 Boja yang lulus tahun 2011, dan SMAN 1 Boja yang lulus tahun 2014. Pada tahun 2014 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.14.3.13. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi penulis melalui email menurjati@gmail.com

Link :

1. Diagram Alir 
2. Pengawatan Dalam 
3. Pengawatan Luar 
4. PPT Proyek ARM 
5. Jurnal 
6. Pustaka dan Pustaka 
7. Program 
8. Laporan Proyek ARM