Pendeteksi Detak Jantung

  • Mengetahui cara membuat rangkaian sensor pendeteksi detak jantung dengan rangkaian sensor hati atau heart sensor
  • Mensimulasi rangkain menggunakan software proteus 
  • Terinspirasi dari gambar jantung halaman 873 pada sub bab 19.3



a. Heart sensor

        Spesifikasi heart sensor:
Power: 3V to 5V Module Diameter: 16mm Magnification: 330 LED Wavelength: 609nm Tokoduino dot com Output: analog pulse level



b. Voltmeter 
        Voltmeter adalah alat/perkakas untuk mengukur besar tegangan listrik dalam suatu rangkaian listrik. Voltmeter disusun secara paralel terhadap letak komponen yang diukur dalam rangkaian

        Spesifikasi : 
        
  • Terminal positif dan negatif.
  • Batas ukur.
  • Setup pengatur fungsi.
  • Jarum penunjuk.
  • Skala tinggi dan rendah





c. Resistor 
         Resistor atau disebut juga dengan Hambatan adalah komponen elektronika pasif yang berfungsi untuk menghambat dan mengatur arus listrik dalam suatu rangkaian elektronika. Satuan nilai Resistor atau Hambatan adalah Ohm

      Spesifikasi dari resistor adalah resistansinya dan daya listrik yang dapat dihantarkan. Karakteristik lain termasuk koefisien suhu, derau listrik (noise), dan induktansi. Resistor dapat diintegrasikan kedalam sirkuit hibrida dan papan sirkuit cetak, bahkan sirkuit terpadu.

                

WarnaPita pertamaPita keduaPita ketiga
(pengali)
Pita keempat
(toleransi)
Pita kelima
(koefisien suhu)
Hitam00× 100
Cokelat11×101± 1% (F)100 ppm
Merah22× 102± 2% (G)50 ppm
Jingga (oranye)33× 10315 ppm
Kuning44× 10425 ppm
Hijau55× 105± 0.5% (D)
Biru66× 106± 0.25% (C)
Ungu77× 107± 0.1% (B)
Abu-abu88× 108± 0.05% (A)
Putih99× 109
Emas× 10−1± 5% (J)
Perak× 10−2± 10% (K)
Kosong± 20% (M)


d. Ossciloscope

        Osiloskop merupakan alat ukur elektronika yang berfungsi memproyeksikan bentuk sinyal baik sinyal analog maupun sinyal digital sehingga sinyal-sinyal tersebut dapat dilihat, diukur, dihitung dan dianalisa sesuai dengan bentuk sinyal keluaran yang diharapkan
Spesifikasi : 

Bandwidth (Lebar Pita) – Bandwith menentukan rentang frekuensi yang dapat diukur oleh Osiloskop. Contohnya 100MHz, 20MHz atau 10MHz

Digital atau Analog – Osiloskop dapat digolongkan menjadi 2 jenis yaitu Osiloskop Analog dan Osiloskop Digital. Osiloskop Analog menggunakan Tegangan yang diukur untuk menggerak berkas elektron dalam tabung gambar untuk menampilkan bentuk gelombang yang diukurnya. Sedangkan Osiloskop Digital menggunakan Analog to Digital Converter (ADC) untuk mengubah besaran tegangan menjadi besaran digital. Pada umumnya, Osiloskop Analog memiliki lebar pita atau bandwidth yang lebih rendah, fitur lebih sedikit dibandingkan dengan Osiloskop Digital, namun osiloskop Analog memiliki respon yang lebih cepat.

Jumlah Channel (Kanal) – Osiloskop yang dapat membaca lebih dari satu sinyal dalam waktu yang sama dan menampilkannya di layar secara simultan. Kemampuan tersebut tergantung pada jumlah kanal yang dimilikinya. Pada umumnya, Osiloskop yang ditemukan di pasaran memiliki 2 atau 4 kanal.

Sampling Rate – Sampling Rate hanya untuk Osiloskop Digital yaitu berapa kali sinyal itu dibaca dalam satu detik.

Rise Time – Spesifikasi Rise Time pada Osiloskop menunjukan seberapa cepat Osiloskop tersebut mengukur perubahan sinyal naik dari yang terendah ke yang tertinggi.

Maximum Input Voltage –  Setiap peralatan elektronik memiliki batas tegangan Inputnya, tak terkecuali Osiloskop. Jika sinyal melebihi batas tegangan yang ditentukan, Osiloskop tersebut akan menjadi rusak karenanya.

Vertical Sensitivity (Sensitivitas Vertikal) – Nilai Vertical Sensitivity menunjukan kemampuan penguatan vertikal untuk memperkuat sinyal lemah pada Osiloskop. Vertical Sensitivity ini diukur dengan satuan Volt per div.

Time Base – Time Base menunjukan kisaran Sensitivitas pada Horisontal atau Sumbu Waktu. Nilai Time base diukur dengan satuan second  per div.

Input Impedance – Impedansi Input digunakan pada saat pengukuran Frekuensi tinggi. Kita juga dapat menggunakan Probe Osiloskop untuk kompensasi Impedansi yang kurang.



e. Ground
f. Power
g. Logicstate



A. Heart Beat Sensor 
        Pulse sensor adalah sensor yang dapat menghitung denyut jantung manusia yang diproduksi oleh fungky corporation. Sensor ini menggunakan infrared dan photodiode. Infrared akan memancarkan sinyal yang menembus kulit pada tangan yang kemudian akan ditangkap oleh photodiode. Konsepnya adalah infrared dan photodiode akan menangkap perubahan volume darah pada jari tangan pada saat jantung memompa darah keseluruh tubuh.dari sinilah data denyut jantung akan didapatkan untuk kemudian diproses.
        Sensor pulse bekerja dengan cara memanfaatkan cahaya. Saat sensor ini diletakkan dipermukaan kulit, sebagian besar cahaya diserap atau dipantulkan oleh organ dan jaringan (kulit, tulang, otot, darah), namun sebagian cahaya akan melewati jaringan tubuh yang cukup tipis. Ketika jantung memompa darah melalui tubuh, dari setiap denyut yang terjadi, timbul gelombang pulsa (jenis seperti gelombang kejut) yang bergerak di sepanjang arteri dan menjalar ke jaringan kapiler di mana sensor pulsa terpasang. Sensor pulsa dirancang untuk mengukur inter beat interval (IBI). IBI adalah selang waktu pada denyut jantung dalam mili detik dengan waktu momen sesaat dari jantung berdetak. BPM berasal setiap detak dari rata-rata setiap 10 kali IBI. Jadi, ketika mikrokontroler Arduino dinyalakan dan berjalan dengan sensor pulsa yang disambungkan ke pin analog 0, terus-menerus (setiap 2ms) membaca nilai sensor berdasarkan denyut jantung yang terukur. Pengukuran denyut nadi bisa menjadi hal yang sangat berguna, Sejak lama dokter telah menggunakan metode pengukuran denyut nadi untuk menentukan stres, relaksasi, tingkat kebugaran fisik, dan kondisi medis . Pada sensor pulse terdapat fitur yaitu sensor bisa bekerja dengan baik pada tegangan 5V dan 3.3V di mikrokontroler. Sensor memiliki ukuran yang kecil sehingga memudahkan dalam penggunaan. Terdapat kode warna kabel dengan terminal male 3 kawat (ground, power, data) konektor standar . 


B. Voltmeter 

        Voltmeter adalah sebuah alat ukur yang biasa digunakan untuk mengukur besar tegangan listrik yang ada dalam sebuah rangkaian listrik. Susunannya paralel sesuai dengan lokasi komponen yang diukur. Ada tiga lempengan tembaga yang ada di dalamnya. Semua lempengan itu terpasang pada Bakelit yang sudah terangkai dalam sebuah tabung plastik maupun kaca. Lempengan luarnya dinamakan anode, sedangkan lempengan tengahnya dinamakan katode. Ukuran tabung yang dimaksud biasanya sekitar 15 x 10 cm (tinggi x diameter).

        Tidak jauh berbeda dengan Amperemeter, desain voltmeter juga dibagi menjadi hambatan seri atau multiplier dan juga galvanometer. Kinerja alat ukur ini akan lebih baik dan bisa meningkat jika ditambah dengan multiplier. Dengan penambahan ini, diharapkan kemampuannya bisa bertambah berkali lipat besar daripada sebelumnya. Jika kuat arus dan medan magnet Saling berinteraksi maka akan timbul gaya magnet. Gaya itulah nanti yang akan menggerakkan jarum. Besar kecil penyimpangan jarum akan dipengaruhi oleh arus listrik yang mengalir.

Fungsi Voltmeter.

        Apa itu fungsi dari voltmeter? Voltmeter merupakan alat ukur yang berfungsi untuk mengukur besar tegangan listrik yang ada di suatu rangkaian listrik. Biasanya, ketika Anda akan menggunakan alat ini, Anda akan menemukan tulisan milivolt (mV), voltmeter (V), mikrovolt, dan juga kilovolt (kV). Tahukah Anda? Alat ini memiliki batasan ukuran yaitu nilai maksimum tegangan yang bisa diukur oleh alat itu. Jika pengukuran melebihi batas yang ditentukan, otomatis alat itu akan rusak.

Cara Menggunakan Voltmeter:

Jika Anda belum mengetahui cara menggunakan voltmeter ini, berikut dapat Anda simak:

  • Rangkai komponen yang memiliki potensial berbeda secara paralel.
  • Sesuaikan rangkaian arus yang mana harus searah dengan pemasangan kutub-kutub voltmeter.
  • Pastikan bahwa kutub positif dan negatif memiliki potensial yang berbeda. Dari keduanya, kutub positif memiliki potensial yang tinggi.
  • Periksa kabel hitam, biru, dan merah, jika ada penyimpangan mengarah ke kiri berarti pemasangannya terbalik. Namun, hal itu tidak akan menjadi masalah untuk rangkaian arus bolak balik.


C. Resistor 

         Resistor merupakan komponen elektronik yang memiliki dua pin dan didesain untuk mengatur tegangan listrik dan arus listrik. Resistor mempunyai nilai resistansi (tahanan) tertentu yang dapat memproduksi tegangan listrik di antara kedua pin dimana nilai tegangan terhadap resistansi tersebut berbanding lurus dengan arus yang mengalir, berdasarkan persamaan hukum Ohm:

                                                            

Symbol Resistor: 

         

Cara menghitung nilai resistansi resistor dengan gelang warna:
1. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang pertama
2. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang kedua
3. Masukkan angka langsung dari kode warna gelang ketiga
4. Masukkan jumlah nol dari kode warna gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10(10^n)


D. Ossciloscope

        Osiloskop adalah alat ukur Elektronik yang dapat memetakan atau memproyeksikan sinyal listrik dan frekuensi menjadi gambar grafik agar dapat dibaca dan mudah dipelajari. Dengan menggunakan Osiloskop, kita dapat mengamati dan menganalisa bentuk gelombang dari sinyal listrik atau frekuensi dalam suatu rangkaian Elektronika. Pada umumnya osiloskop dapat menampilkan grafik Dua Dimensi (2D) dengan waktu pada sumbu X dan tegangan pada sumbu Y. 

        Osiloskop banyak digunakan pada industri-industri seperti penelitian, sains, engineering, medikal dan telekomunikasi. Saat ini, terdapat 2 jenis Osiloskop yaitu Osiloskop Analog yang menggunakan Teknologi CRT (Cathode Ray Tube) untuk menampilkan sinyal listriknya dan Osiloskop Digital yang menggunakan LCD untuk menampilkan sinyal listrik atau gelombang.

Karakteristik Pengukuran Osiloskop

Selain fitur-fitur dasarnya, kebanyakan Osiloskop juga dilengkapi dengan alat pengukuran yang dapat mengukur Frekuensi,   Amplitudo dan karakteristik gelombang sinyal listrik. Secara umum, Osiloskop dapat mengukur karakteristik yang berbasis Waktu (Time) dan juga karakteristik yang berbasis tegangan (Voltage).
Baca juga : Cara Mengukur Tegangan AC dan Menghitung Frekuensi dengan Osiloskop.

Time vs Voltage Osiloskop

Karakteristik Berbasis Waktu (Time)

Frekuensi dan Periode – Frekuensi merupakan jumlah getaran yang dihasilkan selama 1 detik yang dinyatakan dengan Hertz. Sedangkan periode adalah kebalikan dari Frekuensi, yaitu waktu yang dibutuhkan untuk menempuh 1 kali getaran yang biasanya dilambangkan dengan t dengan satuan detik. Kemampuan Osiloskop dalam mengukur maksimum Frekuensi berbeda-beda tergantung pada tipe osiloskop yang digunakan. Ada yang dapat mengukur 100MHz, ada yang dapat mengukur 20MHz, ada yang hanya dapat mengukur 5MHz.

Duty Cycle (Siklus Kerja) –  Duty Cycle adalah perbandingan waktu ketika sinyal mencapai kondisi ON dan ketika mencapai kondisi OFF dalam satu periode sinyal. Dengan kata lain, Siklus Kerja atau Duty Cycle adalah perbandingan lama kondisi ON dan kondisi OFF suatu sinyal pada setiap periode.

Rise dan Fall Time – Rise Time adalah waktu perubahan sinyal (durasi) dari sinyal rendah ke sinyal tinggi, contoh dari 0V ke 5V. Sedangkan Fall Time adalah waktu perubahan sinyal (durasi) dari sinyal tinggi ke sinyal rendah, contohnya perubahan dari 5V ke 0V. Karakteristik ini sangat penting dalam mengukur respon suatu rangkaian terhadap sinyalnya.

Karakteristik Berbasis Tegangan (Voltage)

Amplitudo –  Amplitudo adalah ukuran besarnya suatu sinyal atau biasanya disebut dengan tingginya puncak gelombang. Terdapat beberapa cara dalam pengukuran Amplitudo yang diantaranya adalah pengukuran dari Puncak tertinggi ke Puncak terendah (Vpp), ada juga yang mengukur salah satu puncaknya saja baik yang tertinggi maupun yang terendah dengan sumbu X atau 0V.

Tegangan Maksimum dan Minimum –  Osiloskop dapat dengan mudah menampilkan Tegangan Maksimum dan Minumum suatu rangkaian Elektronika.

Tegangan Rata-rata –  Osiloskop dapat melakukan perhitungan terhadap tegangan sinyal yang diterimanya dan menampilkan hasil tegangan rata-rata sinyal tersebut.


4. Percobaan  [kembali]

A. Prosedur Percobaan 

  • Siapkan seluruh alat dan bahan ke library proteus
  • Disini saya akan membuat 2 buah rangkaian heart sensor, yang menggunakan DC-Voltmeter dan Osciloscope
  • Rangkaian pertama kita meggunakan dc voltmeter, ground, dan pwoer
  • Rangkaian kedua kita menggunakan osciloscope, resistor,ground dan power
  • Pada rangkaian pertama kita akan melihat voltmeter berubah ubah dari 0 menjadi 5 setiap detiknya akibat aktifnya sensor
B. Rangkaian Simulasi 
1. Foto : 
a. DC Voltmeter




b. Ossciloscope


2. Prinsip kerja

        Dalam pengerjaan 2 Rangkaian diatas memiliki 2 prinsip. Untuk gambar pertama, apabila sensornya aktif, maka arus akan berjalan keseluruh rangkaian, dan pada DC Voltmeter akan mendeteksi ddetak jantung tersebut, dia akan berubah menjadi 0 atau akan berubah menjadi 5. Sedangkan rangkaian kedua kita menggunakan osciloscope, dimana disini kita dapat melihat detak jantung seperti alat.



5. Video [kembali]


6. Link download [kembali]

              1. Donwload Simulasi Proteus : a. Klik disini.. b. Klik disini..
              2. Download Gambar Rangkaian : a. Klik disini.. b. Klik disini..
               3. Download Video : Klik disini..  
               4. Download Datasheet HTML : Klik disini..
              5. Download Datasheet Resistor : Klik disini..
               6. Download Datasheet DC Voltmeter: Klik disini..
             






Tidak ada komentar:

Posting Komentar

SISTEM DIGITAL TAHUN 2022 OLEH : Wahyoe Olfat Pratama 2010952045 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS ANDALAS PADANG 2021