Upload
others
View
16
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
i
DETEKSI KEJENUHAN SELURUH OTOT MANUSIA
MENGGUNAKAN SENSOR EMG BERBASIS
MIKROKONTROLER ARDUINO UNO
LAPORAN TUGAS AKHIR
Oleh:
Firdhan Tri Abyanto
14.F1.0016
FAKULTAS TEKNIK
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA
2019
ii
iii
iv
ABSTRAK
Pada perkembangan zaman yang pesat ini di butuhkan suatu peralatan medis
yang modern, Salah satu bidang teknologi yang berkembang saat ini adalah
biomedis. Tugas akhir ini berkaitan dengan bidang biomedis yang menyajikan
teknologi yang mampu membaca sinyal ketegangan otot untuk mendeteksi listrik yang
ada di dalam otot manusia. Untuk adanya suatu aktivitas listrik pada suatu otot
manusia dilakukan analisis terhadap rangkaian penguat sinyal. Sinyal ini mempunyai
suatu amplituda yang sangat kecil maka dibutuhkan suatu komponen yaitu elektroda
gel sebagai media untuk mendeteksi sinyal otot tersebut. Elektroda di tempelkan ke
bagian otot yang ingin di ukur. Kemudian sinyal dikuatkan dengan menggunakan
rangkaian AD620AN dengan 1000 kali penguatan dan disearahkan menjadi
tegangan DC kemudian di baca mikrokontroler Arduino Uno sebagai nilai ADC dan
ditampilkan pada LCD.
Kata Kunci: electromyography, Otot manusia, rectifier, amplifier, arduino uno.
v
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena
dengan segala rahmat dan anugerahNya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas
Akhir beserta laporan Tugas Akhir yang berjudul “DETEKSI KEJENUHAN
SELURUH OTOT MANUSIA MENGGUNAKAN SENSOR EMG BERBASIS
MIKROKONTROLER ARDUINO UNO” yang menjadi tugas studi penulis
sebagai mahasiswa Program Sarjana Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Katolik Soegijapranata.
Pembuatan Tugas Akhir dan laporan Tugas Akhir ini tidak terlepas dari bantuan-
bantuan maupun bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu penulis ingin untuk
menyampaikan ucapan terima kasihnya kepada:
1. Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan segala anugerah-Nya kepada
saya sehingga saya dapat menyelesaikan Tugas Akhir saya ini.
2. Orang tua yang telah memberikan motivasi, mendidik, menopang dan
memberikan dukungan dalam hidup saya.
3. Bapak Dr. Florentius Budi Setiawan, ST, MT; selaku dosen pembimbing
Tugas Akhir yang sudah memberikan bimbingan dan saran selama proses
pembuatan Tugas Akhir ini.
4. Dosen dan Karyawan Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas
Katolik Soegijapranta Semarang, yang telah memberikan bantuan dalam hal
vi
fasilitas sehingga dalam pengerjaan Tugas Akhir ini bisa berjalan dengan baik
dan lancar.
5. Teman-teman elektro angkatan 2014 yang diantaranya Hans, Nico, Lukas,
Christo, Yova, Nicholas,Tyle, Firdhan, Vincent, Galih, Wira, Nael yang telah
memberikan dukungan dan semangat.
6. Pihak-pihak lain yang telah banyak memberikan bantuan dalam proses
penulisan laporan Tugas Akhir ini, yang pada kesempatan ini tidak bisa saya
sebutkan satu persatu.
Saya selaku penulis laporan Tugas Akhir ini bahwa laporan yang saya buat ini
jauh dari kata sempurna dan masih memiliki banyak kekurangan yang sekiranya
masih butuh untuk diberi kritik maupun saran yang membangun, dengan itu penulis
menyampaikan permohonan maaf jika terdapat hal yang kurang berkenan dalam
laporan yang saya tulis ini.
Pada kesempatan kali ini penulis mengharapkan agar laporan Tugas Akhir ini
kiranya bisa memberikan ilmu yang berarti untuk kemajuan ilmu bagi banyak orang
maupun bagi Fakultas Teknik Elektro Jurusan Teknik Universitas Katolik
Soegijapranata Semarang.
Semarang,………………2019
Firdhan Tri Abyanto
vii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL…………………………………………………………………..i
LEMBAR PENGESAHAN…………………………………………………………...ii
PENYATAAN KEASLIAN LAPORAN TUGAS AKHIR………………………….iii
ABSTRAK…………………………………………………………………………...iv
KATA PENGANTAR………………………………………………………………...v
DAFTAR ISI………………………………………………………………………...vii
DAFTAR GAMBAR………………………………………………………………….x
DAFTAR TABEL…………………………………………………………………...xv
BAB I PENDAHULUAN…………………………………………………………….1
1.1 Latar Belakang………………………………………………………………...1
1.2 Perumusan Masalah……………………………………………………….......2
1.3 Batasan Masalah………………………………………………………………3
1.4 Tujuan…………………………………………………………………………3
1.5 Metodologi penelitian…………………………………………………………3
1.6 Sistematika Penulisan…………………………………………………………4
viii
BAB II LANDASAN TEORI…………………………………………………………6
2.1 Tata Letak Otot Pada Bagian Badan…………………………………………..8
2.2 Elektroda………………………………………………………………………9
2.3 LCD………………………………………………………………………….10
2.4 Voltmeter Digital DC………………………………………………………..11
2.5 Operasional Amplifier……………………………………………………….11
2.6 Mikrokontroler………………………………………………………….……12
BAB III HARDWARE & SOFTWARE…………………………………………….13
3.1 Rangkaian Analog…………………………………………………………...14
3.1.1 Penguat Instrumentasi AD620…………………………………………15
3.1.2 Op-Amp TL084………………………………………………………..16
3.1.3 Elektroda……………………………………………………………….18
3.2 Rangkaian Digital……………………………………………………………19
3.2.1 Mikrokontroler…………………………………………………………19
3.3 Sofware………………………………………………………………………21
3.3.1 Flowchart Program…………………………………………………….22
ix
BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA……………………………………24
4.1 Pendahuluan………………………………………………………………….24
4.2 Hasil Pengujian Alat…………………………………………………………24
4.3 Hasil Pengukuran 10 Otot Keadaan Rileksasi dan Kontraksi……………….25
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN……………………………………………..62
5.1 Kesimpulan…………………………………………………………………..62
5.2 Saran…………………………………………………………………………62
DAFTAR PUSTAKA………………………………………………………………..63
LAMPIRAN…………………………………………………………………………66
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Blok Diagram Dari Perancangan System………………………………2
Gambar 2.1 Proses Penghasilan Energi....…………………………………………..7
Gambar 2.2 Tata Letak Otot Badan…………………………………………………8
Gambar 2.3 Elektroda Gel…………………………………………………………..9
Gambar 2.4 LCD…………………………………………………………………...10
Gambar 2.5 Volmeter Digital DC………………………………………………….11
Gambar 2.6 Simbol OP-AMP……………………………………………………...11
Gambar 2.7 Arduino Uno…………………………………………………………..12
Gambar 3.1 Diagram Blok Alur sinyal EMG……………………………………...13
Gambar 3.2 Rangkaian EMG sensor……………………………………………….15
Gambar 3.3 Pinout AD620 dan Bentuk fisik AD620……………………………...16
Gambar 3.4 Rangkaian TL084……………………………………………………..17
Gambar 3.5 Elektroda Gel…………………………………………………………19
Gambar 3.6 Bentuk fisik dan pinout Arduino uno berbasis ATmega328………….20
Gambar 3.7 Bentuk Fisik Sistem Minimum……………………………… ……….21
Gambar 3.8 Flowchart Program……………………………………………………22
Gambar 4.1 Penempelan Elektroda Pada Otot Trapezius………………………….25
Gambar 4.2 Hasil Pengukuran Otot Trapezius Rilek Setelah AD620……….…….26
Gambar 4.3 Hasil Pengukuran Otot Trapezius Kontraksi setelah AD620…………26
Gambar 4.4 Hasil Pengukuran Otot Trapezius Rilek High Pass Filter…………….27
xi
Gambar 4.5 Hasil Pengukuran Otot Trapezius Kontraksi High Pass Filter………..27
Gambar 4.6 Hasil Output Pengukuran Otot Trapezius…………………………….28
Gambar 4.7 Hasil Output Pengukuran Otot Trapezius Kontraksi…………………28
Gambar 4.8 Penempelan Elektroda Pada Otot Pectoralis Major…………………….29
Gambar 4.9 Hasil Pengukuran Otot Pectoralis Major Rilek Setelah AD620……..29
Gambar 4.10 Hasil Pengukuran Otot Pectoralis Major Kontraksi Setelah AD620...30
Gambar 4.11 Hasil Pengukuran Otot Pectoralis Major Rilek High Pass Filter…….30
Gambar 4.12 Hasil Pengukuran Otot Pectoralis Major Kontraksi High Pass Filter..31
Gambar 4.13 Hasil Output Pengukuran Otot Pectoralis Major Rilek………………31
Gambar 4.14 Hasil Output Pengukuran Otot Pectoralis Major Kontraksi…………32
Gambar 4.15 Penempelan Elektroda Pada Otot Deltoid……………………………32
Gambar 4.16 Hasil Pengukuran Otot Deltoid Rilek Setelah AD620………………..33
Gambar 4.17 Hasil Pengukuran Otot Deltoid Kontraksi Setelah AD620…………...33
Gambar 4.18 Hasil Pengukuran Otot Deltoid Rilek High Pass Filter……………….34
Gambar 4.19 Hasil Pengukuran Otot Deltoid Kontraksi High Pass Filter…………..34
Gambar 4.20 Hasil Output Pengukuran Otot Deltoid Rilek………………………...35
Gambar 4.21 Hasil Output Pengukuran Otot Deltoid Kontraksi……………………35
Gambar 4.22 Penempelan Elektroda Pada Otot Platysma…………………………..36
Gambar 4.23 Hasil Pengukuran Otot Platysma Rilek Setelah AD620……………...36
Gambar 4.24 Hasil Pengukuran Otot Platysma Kontraksi Setelah AD620…………37
Gambar 4.25 Hasil Pengukuran Otot Platysma Saat Rilek High Pass Filter………..37
xii
Gambar 4.26 Hasil Pengukuran Otot Platysma Saat Kontraksi High Pass Filter…...38
Gambar 4.27 Hasil Output Pengukuran Otot Platysma Saat Rilek………………….38
Gambar 4.28 Hasil Output Pengukuran Otot Platysma Saat Kontraksi…………….39
Gambar 4.29 Penempelan Elektroda Pada Otot Braciodialis……………………….39
Gambar 4.30 Hasil Pengukuran Otot Braciodialis Rilek Setelah AD620…………..40
Gambar 4.31 Hasil Pengukuran Otot Braciodialis Kontraksi Setelah AD620……...40
Gambar 4.32 Hasil Pengukuran Otot Braciodialis Rilek High Pass Filter………….41
Gambar 4.33 Hasil Pengukuran Otot Braciodialis Kontraksi High Pass Filter……..41
Gambar 4.34 Hasil Output Pengukuran Otot Braciodialis Rilek…………………...42
Gambar 4.35 Hasil Output Pengukuran Otot Braciodialis Kontraksi……………....42
Gambar 4.36 Penempelan Elektroda Pada Otot Latissimus Dorsi…………………..43
Gambar 4.37 Hasil Pengukuran Otot Latissimus Dorsi Rilek Setelah AD620……...43
Gambar 4.38 Hasil Pengukuran Otot Latissimus Dorsi Kontraksi Setelah AD620…44
Gambar 4.39 Hasil Pengukuran Otot Latissimus Dorsi Rilek High Pass Filter…….44
Gambar 4.40 Hasil Pengukuran Otot Latissimus Dorsi Kontraksi High Pass
Filter…………………………………………………………………..45
Gambar 4.41 Hasil Output Pengukuran Otot Latissimus Dorsi Rilek………………45
Gambar 4.42 Hasil Output Pengukuran Otot Latissimus Dorsi Kontraksi………….46
Gambar 4.43 Penempelan Elektroda Pada Otot Rhomboid………………………….46
Gambar 4.44 Hasil Pengukuran Otot Rhomboid Rilek Setelah AD620…………….47
Gambar 4.45 Hasil Pengukuran Otot Rhomboid Kontraksi Setelah AD620………..47
Gambar 4.46 Hasil Pengukuran Otot Rhomboid Rilek High Pass Filter……………48
xiii
Gambar 4.47 Hasil Pengukuran Otot Rhomboid Kontraksi High Pass Filter……….48
Gambar 4.48 Hasil Output Pengukuran Otot Rhomboid Rilek……………………...49
Gambar 4.49 Hasil Output Pengukuran Otot Rhomboid Kontraksi…………………49
Gambar 4.50 Penempelan Elektroda Pada Otot Serratus Anterior………………….50
Gambar 4.51 Hasil Pengukuran Otot Serratus Anterior Rilek Setelah AD620……..50
Gambar 4.52 Hasil Pengukuran Otot Serratus Anterior Kontraksi Setelah AD620...51
Gambar 4.53 Hasil Pengukuran Otot Serratus Anterior Rilek High Pass Filter……51
Gambar 4.54 Hasil Pengukuran Otot Serratus Anterior Kontraksi High Pass
Filter......................................................................................................52
Gambar 4.55 Hasil Output Pengukuran Otot Serratus Anterior Rilek……………..52
Gambar 4.56 Hasil Output Pengukuran Otot Serratus Anterior Kontraksi………...53
Gambar 4.57 Penempelan Elektroda Pada Otot Extensor Carpi Ulnaris…………...53
Gambar 4.58 Hasil Pengukuran Otot Extensor Carpi Ulnaris Rilek Setelah
AD620………………………………………………………………...54
Gambar 4.59 Hasil Pengukuran Otot Extensor Carpi Ulnaris Kontraksi Setelah
AD620………………………………………………………………...54
Gambar 4.60 Hasil Pengukuran Otot Extensor Carpi Ulnaris Rilek High Pass
Filter…………………………………………………………………..55
Gambar 4.61 Hasil Pengukuran Otot Extensor Carpi Ulnaris Kontraksi High Pass
Filter…………………………………………………………………..55
Gambar 4.62 Hasil Output Pengukuran Otot Extensor Carpi Ulnaris Rilek……….56
Gambar 4.63 Hasil Output Pengukuran Otot Extensor Carpi Ulnaris Kontraksi…..56
Gambar 4.64 Penempelan Elektroda Pada Otot Trisep……………………………..57
Gambar 4.65 Hasil Pengukuran Otot Trisep Rilek Setelah AD620………………...57
xiv
Gambar 4.66 Hasil Pengukuran Otot Trisep Kontraksi Setelah AD620…………....58
Gambar 4.67 Hasil Pengukuran Otot Trisep Rilek High Pass Fiter………………...58
Gambar 4.68 Hasil Pengukuran Otot Trisep Kontraksi High Pass Fiter……………59
Gambar 4.69 Hasil Output Pengukuran Otot Trisep Rilek…………………………59
Gambar 4.70 Hasil Output Pengukuran Otot Trisep Kontraksi…………………….60
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Spesifikasi pin LCD 16x2………………………………………………….10
Tabel 2. Tabel Nilai Titik Puncak Pengukuran……………………………………...61