BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Perancangan Alat …repository.unair.ac.id/25598/14/14. Bab...

26
38 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Perancangan Alat 4.1.1 Perangkat Keras (Hardware) Perangkat keras yang berhasil dibuat dalam penelitian ini adalah alat oksimeter berbasis mikrokontroller ATMega16 dilengkapi dengan sistem alarm sebagai penanda jika kondisi kadar oksigen darah pasien mengalami penurunan sampai tingkat tidak normal. Perangkat keras ini terdiri dari rangkaian catu daya, rangkaian minimum sistem ATMega16, rangkaian modul LCD, rangkaian buzzer, rangkaian amplifier dan rangkaian sample and hold. 4.1.1.1 Rangkaian Catu Daya Pada rangkaian ampilfier menggunakan IC LF353 yang membutuhkan supply tegangan catu daya (V) yang simetris yaitu tegangan positif (V+) dan tegangan negatif (V-) terhadap ground, sehingga diperlukan rangkaian catu daya dual-tegangan. Rangkaian yang telah dibuat mampu menghasilkan tegangan keluaran stabil +4,96 V dan -5,06 V. Pada rangkaian catu daya menggunakan trafo 2 A yang berfungsi untuk menurunkan tegangan PLN 220V menjadi 12 V. Akan tetapi arus yang dihasilkan masih arus AC sehingga digunakan dioda untuk mengubah arus AC menjadi arus DC. IC 7805 yang berfungsi untuk menstabilkan tegangan yang keluar menjadi +5 V, dan IC 7905 yang berfungsi untuk ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga Skripsi Rancang Bangun Oksimeter Digital Berbasis Mikrokontroler ATMega16 Guruh Hariyanto

Transcript of BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Perancangan Alat …repository.unair.ac.id/25598/14/14. Bab...

Page 1: BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Perancangan Alat …repository.unair.ac.id/25598/14/14. Bab 4.pdfmendapat tegangan high maka muatan akan disimpan di kapasitor ... DC dan hanya

38

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Perancangan Alat

4.1.1 Perangkat Keras (Hardware)

Perangkat keras yang berhasil dibuat dalam penelitian ini adalah alat

oksimeter berbasis mikrokontroller ATMega16 dilengkapi dengan sistem alarm

sebagai penanda jika kondisi kadar oksigen darah pasien mengalami penurunan

sampai tingkat tidak normal. Perangkat keras ini terdiri dari rangkaian catu daya,

rangkaian minimum sistem ATMega16, rangkaian modul LCD, rangkaian buzzer,

rangkaian amplifier dan rangkaian sample and hold.

4.1.1.1 Rangkaian Catu Daya

Pada rangkaian ampilfier menggunakan IC LF353 yang membutuhkan

supply tegangan catu daya (V) yang simetris yaitu tegangan positif (V+) dan

tegangan negatif (V-) terhadap ground, sehingga diperlukan rangkaian catu daya

dual-tegangan. Rangkaian yang telah dibuat mampu menghasilkan tegangan

keluaran stabil +4,96 V dan -5,06 V. Pada rangkaian catu daya menggunakan

trafo 2 A yang berfungsi untuk menurunkan tegangan PLN 220V menjadi 12 V.

Akan tetapi arus yang dihasilkan masih arus AC sehingga digunakan dioda untuk

mengubah arus AC menjadi arus DC. IC 7805 yang berfungsi untuk menstabilkan

tegangan yang keluar menjadi +5 V, dan IC 7905 yang berfungsi untuk

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Skripsi Rancang Bangun Oksimeter Digital Berbasis Mikrokontroler ATMega16

Guruh Hariyanto

Page 2: BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Perancangan Alat …repository.unair.ac.id/25598/14/14. Bab 4.pdfmendapat tegangan high maka muatan akan disimpan di kapasitor ... DC dan hanya

39

menstabilkan tegangan keluaran menjadi -5 V. Hasil pembuatan rangkaian catu

daya ditunjukkan pada Gambar 4.1

Gambar 4.1 Rakitan Elektronik Catu Daya

4.1.2.2 Rangkaian Sample and Hold

Rangkaian Sample and Hold digunakan sebagai switch dua sinyal

tegangan yang masuk dari rangkaian amplifier. Rangkaian sample and hold terdiri

dari empat komponen utama, yaitu input buffer amplifier, komponen penyimpan

energi berupa hold capacitor, output buffer amplifier, dan rangkaian switching,

seperti terlihat pada gambar di bawah ini. Jika kontrol pada A adalah low maka

switch akan terbuka, dan jika kondisi gerbang A sedang high maka switch akan

tertutup. Fungsi input pada IC LF353 adalah buffer untuk memastikan pengisian

cepat kapasitor melalui CD4066 dari resistansi 100k. Ketika gerbang A

mendapat tegangan high maka muatan akan disimpan di kapasitor sehingga

tegangan tetap stabil dalam penyimpanan. Dan ketika gerbang A sedang low maka

akan terjadi pengurangan pada kapasitor yang sangat lambat. Sehingga didapatkan

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Skripsi Rancang Bangun Oksimeter Digital Berbasis Mikrokontroler ATMega16

Guruh Hariyanto

Page 3: BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Perancangan Alat …repository.unair.ac.id/25598/14/14. Bab 4.pdfmendapat tegangan high maka muatan akan disimpan di kapasitor ... DC dan hanya

40

dua sinyal yang akan diteruskan menuju port ADC pada rangkaian minimum

system.

Gambar 4.2 Rakitan Elektronik Sample and Hold

Keterangan :

1. IC CD4066

2. Pin CTRL1 dan CTRL2

3. IC LF353

4. Pin input dan output

5. Pin catu daya

4.1.2.3 Rangkaian Amplifier Cascade

Pada rangkaian ini digunakan penguatan tipe bertingkat (Amplifier

Cascade). Agar dapat bekerja dengan baik, digunakan IC LF353 yang kecepatan

pengolahan sinyal tinggi (high speed) dan memiliki dua gerbang penguat. IC

LF353 memerlukan tegangan catu (Vdc) yang simetris yaitu tegangan positif (+V)

dan tegangan negatif (-V) terhadap tanah (ground). Penggunaan penguatan

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Skripsi Rancang Bangun Oksimeter Digital Berbasis Mikrokontroler ATMega16

Guruh Hariyanto

Page 4: BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Perancangan Alat …repository.unair.ac.id/25598/14/14. Bab 4.pdfmendapat tegangan high maka muatan akan disimpan di kapasitor ... DC dan hanya

41

bertingkat agar didapatkan penguatan yang cukup sekaligus memisahkan antara

sinyal AC dengan sinyal DC dimana pada penguat ketiga, dikopling dengan

kapasitor karena kapasitor akan memblok sinyal DC dan hanya melewatkan sinyal

AC saja. Sedangkan pada penguat kedua, dikopling dengan diode germanium

dengan tegangan ideal 0,3V agar hanya sinyal DC saja yang dikeluarkan. Penguat

kaskade ini menggunakan jenis penguat non-inverting sehingga sinyal

keluarannya masih sefase dengan sinyal masukannya. Setelah dilakukan

pengukuran, besar nilai output fotodetektor sebesar 0,36 V sehingga perlu

dikuatkan delapan kali. Pengutan output ini dirasa sudah cukup untuk memenuhi

syarat pembacaan range ADC pada port A mikrokontroler (0-5V)

Gambar 4.3 Rakitan Elektronik Amplifier Cascade

Keterangan :

1. Dioda Germanium

2. IC Op-amp LF353

3. Pin Supply (V+ ,V-, Ground)

4. Pin input dan output

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Skripsi Rancang Bangun Oksimeter Digital Berbasis Mikrokontroler ATMega16

Guruh Hariyanto

Page 5: BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Perancangan Alat …repository.unair.ac.id/25598/14/14. Bab 4.pdfmendapat tegangan high maka muatan akan disimpan di kapasitor ... DC dan hanya

42

4.1.2.4 Rangkaian Modul LCD

Pada penelitian ini digunakan LCD karakter 2x16, kaki-kakinya berjumlah

16 pin, dilengkapi dioda 1N4002 untuk menyearahkan tegangan masukan 5 V,

serta resistor variabel untuk memberi tegangan kontras pada matriks LCD

sehingga nyala terang karakter pada tampilan bisa diatur. LCD digunakan untuk

menampilkan kondisi level kadar oksigen darah (SpO2) sekaligus menampilkan

hasil pembacaan nilai ADC. Hasil rangkaian LCD dapat dilihat pada Gambar 4.5.

Gambar 4.4 Rakitan Elektronik Modul LCD

4.1.2.5 Rangkaian Buzzer

Pada alat oksimeter, buzzer digunakan sebagai alarm penanda keadaan.

Rangkaian buzzer dilengkapi dengan komponen transistor PNP BC557 yang

berfungsi sebagai saklar. Penggunaan transistor sebagai saklar artinya

mengoperasikan transistor pada salah satu kondisi yaitu saturasi atau cut off. Pada

transistor PNP kondisi cut off adalah kondisi transistor dimana arus basis sama

dengan nol (IB = 0) dan arus pada emitor (IE) sama dengan nol, sedangkan

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Skripsi Rancang Bangun Oksimeter Digital Berbasis Mikrokontroler ATMega16

Guruh Hariyanto

Page 6: BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Perancangan Alat …repository.unair.ac.id/25598/14/14. Bab 4.pdfmendapat tegangan high maka muatan akan disimpan di kapasitor ... DC dan hanya

43

pengertian saturasi pada transistor adalah kondisi transistor dimana arus basis

adalah maksimal, arus emitor bernilai maksimal, dan tegangan emitor-kolektor

adalah minimal. Jika basis diberi tegangan maka menyebabkan transistor dalam

kondisi cut off dan terminal emitor-kolektor terputus seperti saklar terbuka,

akibatnya arus tidak mengalir dari emitor ke kolektor karena arus pada basis sama

dengan nol. Kondisi ini arus kolektor sama dengan nol.

Sebaliknya, jika terminal basis tidak diberi tegangan akan menyebabkan

transistor dalam kondisi saturasi seolah-olah terminal emitor-kolektor terhubung

singkat seperti halnya saklar tertutup, akibatnya arus akan mengalir dari emitor ke

kolektor. Hasil rangkaian buzzer dapat dilihat pada Gambar 4.5.

Gambar 4.5 Rakitan Elektronik Driver Buzzer

4.1.2.6 Rangkaian Minimum Sistem AVR ATMega16

Rangkaian minimum sistem AVR ATMega16 yang telah dirancang ini

telah mampu mengolah data yang didapatkan dari output sensor yang sebeumnya

dikuatkan. Rangkaian ini berfungsi sebagai pengatur untuk masing-masing

rangkaian penyusun oximeter seperti switch timer driver LED, LCD, buzzer,

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Skripsi Rancang Bangun Oksimeter Digital Berbasis Mikrokontroler ATMega16

Guruh Hariyanto

Page 7: BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Perancangan Alat …repository.unair.ac.id/25598/14/14. Bab 4.pdfmendapat tegangan high maka muatan akan disimpan di kapasitor ... DC dan hanya

44

sample and hold. Rangkaian minimum sistem oximeter ditunjukkan pada Gambar

4.6

Gambar 4.6 Rakitan Elektronik Minimum Sistem

Keterangan :

1. Port C digunakan sebagai setting timer.

2. Port A digunakan sebagai kanal input ADC (Analog Digital Converter)

3. Port ISP digunakan untuk memasukkan program (download) ke dalam

mikrokontroller ATMega16.

4. Port B dihubungkan ke LCD

5. Port D digunakan untuk mengaktifkan rangkaian buzzer.

6. Pin yang berfungsi sebagai catu daya 5V dan ground.

4.1.2.7 Rangkaian Driver Sensor

Rangkaian ini terdiri dari dua LED yaitu LED sinar tampak dan infrared

yang dipasang secara berdampingan. LED infrared diletakkan lebih dekat dengan

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Skripsi Rancang Bangun Oksimeter Digital Berbasis Mikrokontroler ATMega16

Guruh Hariyanto

Page 8: BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Perancangan Alat …repository.unair.ac.id/25598/14/14. Bab 4.pdfmendapat tegangan high maka muatan akan disimpan di kapasitor ... DC dan hanya

45

ujung jari dan LED visible diletakkan di tengan jari telunjuk. Sumber cahaya

transimisi diletakkan di superficial kulit bawah kuku. Sedangkan fototransistor

TEMT6000 diletakkan di atas kuku. Dua pin input (merah dan inframerah) pada

sensor dihubungkan langsung dengan pin timer pada mikrokontroler.

Gambar 4.7 Rakitan Elektronik LED

4.1.3 Perangkat Lunak (Software)

Perangkat lunak (software) berupa program oksimeter yang ditulis dengan

bahasa C melalui CodeVisionAVR. Selanjutnya dilakukan pengisian ke IC

mikrokontroler melalui downloaderISP Innovative Learning DTHQ yang

menggunakan downloader USB dengan kabel USB. Software yang telah dibuat

pada CodeVisionAVR sebelumnya dilakukan compile terlebih dahulu untuk

mengetahui apakah pada program masih terdapat error atau tidak. Gambar 4.12

merupakan tampilan proses compile pada software CodeVisionAVR.

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Skripsi Rancang Bangun Oksimeter Digital Berbasis Mikrokontroler ATMega16

Guruh Hariyanto

Page 9: BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Perancangan Alat …repository.unair.ac.id/25598/14/14. Bab 4.pdfmendapat tegangan high maka muatan akan disimpan di kapasitor ... DC dan hanya

46

Gambar 4.8 Proses compile program pada CodeVisionAVR

Proses compile program tidak terdapat error, maka program bisa

diprogram ke dalam mikrokontroler. Selanjutnya untuk proses download program

ke mikrokontroler digunakan software atmel STK500/AVRISP. Caranya adalah

fitur setting kemudian pilih programmer kemudian pilih STK500/AVRISP. Hal

ini dilakukan program dapat dimasukkan ke IC yang sesuai dengan

downloadernya.

Gambar 4.9 Downloader DT-HiQ AVR USB ISP

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Skripsi Rancang Bangun Oksimeter Digital Berbasis Mikrokontroler ATMega16

Guruh Hariyanto

Page 10: BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Perancangan Alat …repository.unair.ac.id/25598/14/14. Bab 4.pdfmendapat tegangan high maka muatan akan disimpan di kapasitor ... DC dan hanya

47

Perangkat lunak (software) yang telah berhasil dibuat pada penelitian ini

meliputi pembacaan ADC , kontrol buzzer dan program tampilan LCD.

4.1.3.1 Program Pembacaan ADC

Program pembacaan nilai ADC digunakan untuk membaca nilai input

pada variabel tegangan analaog yang akan dikonversikan ke data digital agar bisa

ditampilkan pada layar LCD. Adapun listing programnya adalah sebagai berikut.

void baca_adc()

{

//===========ADC Sample LED=========//

temp=read_adc(0);

vx=temp*50;

//vy=vx/1024;

vy=temp/2;

pul=(vy/100)%10;

sat=(vy/10)%10;

kom=vy%10;

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf("LED:");

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Skripsi Rancang Bangun Oksimeter Digital Berbasis Mikrokontroler ATMega16

Guruh Hariyanto

Page 11: BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Perancangan Alat …repository.unair.ac.id/25598/14/14. Bab 4.pdfmendapat tegangan high maka muatan akan disimpan di kapasitor ... DC dan hanya

48

//sprintf(lcd_buffer,"%d%d,%d",pul,sat,kom);

sprintf(lcd_buffer,"%d",vy);

lcd_gotoxy(0,1);

lcd_puts(lcd_buffer);

delay_ms(300);

//===========ADC Sample IR==========//

tempa=read_adc(1);

vin=tempa*50;

//v=vin/1024;

v=tempa/20;

pul1=(v/100)%10;

sat1=(v/10)%10;

kom1=v%10;

lcd_gotoxy(5,0);

lcd_putsf("IR:");

//sprintf(lcd_buffer2,"%d%d,%d",pul1,sat1,kom1);

sprintf(lcd_buffer2,"%d",v);

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Skripsi Rancang Bangun Oksimeter Digital Berbasis Mikrokontroler ATMega16

Guruh Hariyanto

Page 12: BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Perancangan Alat …repository.unair.ac.id/25598/14/14. Bab 4.pdfmendapat tegangan high maka muatan akan disimpan di kapasitor ... DC dan hanya

49

lcd_gotoxy(5,1);

lcd_puts(lcd_buffer2);

delay_ms(300);

4.1.3.2 Program Buzzer

Program buzzer adalah mengkontrol nyala buzzer jika hasil pembacaan

SpO2 dibawah nilai 85%. Input dari buzzer dihubungkan pada port D pin 0, jika

pembacaan memenuhi syarat maka mikrokontroler memberikan tegangan kepada

driver buzzer.

Listing program untuk kontrol buzzer adalah sebagai berikut :

4.1.3.3 Program Tampilan LCD

Program tampilan LCD digunakan untuk menampilkan hasil pembacaan

nilai pembacaan ADC. Adapun listing program tampilan awal adalah sebagai

berikut.

void tampilan_awal( )

{

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Skripsi Rancang Bangun Oksimeter Digital Berbasis Mikrokontroler ATMega16

Guruh Hariyanto

Page 13: BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Perancangan Alat …repository.unair.ac.id/25598/14/14. Bab 4.pdfmendapat tegangan high maka muatan akan disimpan di kapasitor ... DC dan hanya

50

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf(" LapanTech");

delay_ms(1500);

lcd_gotoxy(6,1);

lcd_putsf("Present");

delay_ms(1500);

lcd_clear();

lcd_gotoxy(0,1);

lcd_putsf("PULSE OKSIMETER");

delay_ms(1500);

lcd_clear();

}

lcd_gotoxy(10,0);

lcd_putsf("SPO:");

sprintf(lcd_buffer3,"%d%d,%d",pul,sat,kom);

//sprintf(lcd_buffer3,"%d",r);

lcd_gotoxy(10,1);

lcd_puts(lcd_buffer3);

delay_ms(1000);

};

lcd_clear(); // Menghapus tampilan LCD

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Skripsi Rancang Bangun Oksimeter Digital Berbasis Mikrokontroler ATMega16

Guruh Hariyanto

Page 14: BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Perancangan Alat …repository.unair.ac.id/25598/14/14. Bab 4.pdfmendapat tegangan high maka muatan akan disimpan di kapasitor ... DC dan hanya

51

lcd_gotoxy(0,0); // Menempatkan tulisan pada posisi kolom 0 baris 0

lcd_putsf(" PULSE OXYMETRI"); // Menampilkan string

lcd_gotoxy(0,1); // Menempatkan tulisan pada posisi kolom 0 baris 1

delay_ms(100); // Memanggil delay dari library delay

Listing program secara keseluruhan pada tahap pembuatan perangkat

lunak (software) alat oximeter dapat dilihat pada Lampiran 3.

4.2 Hasil Pengujian Alat dan Analisis Data

Pada penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil pengujian, antara lain

pengujian panjang gelombang LED yang digunakan, pengujian output tegangan

fototransistor , pengujian transmisi cahaya LED (biru, merah, hijau), pengujian

pengukuran SpO2 di lima jari yang berbeda, dan membandingkan hasil

pengukuran dengan alat penelitian dengan oksimeter Mindrey type PM50

4.2.1 Hasil Pengujian Panjang Gelombang

Sebelum digunakan, LED diukur panjang gelombangnya terlebih dahulu

menggunakan metode spektrofotometri. Pengamatan didasari teori peristiwa

difraksi sinar oleh kisi difraksi. Agar terjadi bayangan yang terang dilayar (P),

beda lintasan (d sin ) kedua sinar datang di P dari kedua celah yang jaraknya (d)

harus merupakan kelipatan bulat (n) panjang gelombangnya ().

d sin = n .................................. 4.1

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Skripsi Rancang Bangun Oksimeter Digital Berbasis Mikrokontroler ATMega16

Guruh Hariyanto

Page 15: BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Perancangan Alat …repository.unair.ac.id/25598/14/14. Bab 4.pdfmendapat tegangan high maka muatan akan disimpan di kapasitor ... DC dan hanya

52

keterangan :

d = jarak celah

n = orde

= sudut difraksi

Berdasarkan hasil pengujian didapatkan data pengukuran sebagai berikut :

Tabel 4.1 Hasil Pengamatan Sudut Difraksi Cahaya LED Merah

No n Kanan n Kiri (n kanan – n kiri)/2 1 183,674 180,307 3,367 2 185,524 178,036 3,8 3 187,375 176,925 5,225

Tabel 4.2 Hasil Pengamatan Sudut Difraksi Cahaya LED Biru

No n Kanan n Kiri (n kanan – n kiri)/2 1 182,4 179,2 1,6 2 183,35 177,76 2,795 3 184,88 177 3,94

Tabel 4.3 Hasil Pengamatan Sudut Difraksi Cahaya LED Hijau

No n Kanan n Kiri (n kanan – n kiri)/2 1 182,33 179,17 1,58 2 183,82 177,08 3,37 3 185,17 176,18 4,495s

Tabel 4.4 Hasil Pengamatan Pengukuran Panjang Gelombang Cahaya Tampak

No Warna Cahaya D Sin N (nm) 1 Merah 0,00002 3,367 1 587,8 0,00002 3,8 2 661,2

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Skripsi Rancang Bangun Oksimeter Digital Berbasis Mikrokontroler ATMega16

Guruh Hariyanto

Page 16: BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Perancangan Alat …repository.unair.ac.id/25598/14/14. Bab 4.pdfmendapat tegangan high maka muatan akan disimpan di kapasitor ... DC dan hanya

53

0,00002 5,225 3 604,5 Rata-rata 617,833

2 Biru 0,00002 1,6 1 558 0,00002 2,795 2 488 0,00002 3,94 3 458

Rata-rata 501,333 3 Hijau 0,00002 1,58 1 551 0,00002 3,37 2 588 0,00002 4,495s 3 522

Rata-rata 553,67

Spektrofotometri visible disebut juga spektrofotometri sinar tampak.

Cahaya yang dapat dilihat oleh mata manusia adalah cahaya dengan panjang

gelombang 400-800 nm. Sebelum melakukan pengujian, terlebih dahulu

melakukan uji panjang gelombang LED yang akan digunakan dalam penelitian.

Hal Dari tabel nilai rata-rata pengamatan, diketahui panjang gelombang LED

warna merah (610-800 nm) dan hijau (500-560 nm) sesuai dengan range

ketentuan warna panjang gelombang. Sedangkan warna biru (435-480 nm) tidak

sesuai dengan range panjang gelombang sebenarnya. Hal ini bisa disebabkan dari

kurang sempurnanya pengamat dalam mengamati sudut garis n-kanan dan n-kiri

dari kisi difraksi sehingga didapatkan data panjang gelombang yang tidak sesuai

meski hanya selisih kecil.

4.2.2 Hasil Pengujian Output Tegangan Fototransistor TEMT6000

Tabel 4.5 Hasil Pengamatan Pengukuran Output Tegangan Fototransistor

Nilai Arus 1 A pada Lingkungan Kondisi Gelap

No

Nilai Tegangan Output Fototransistor (Volt) Nilai Arus

(Ampere) LED Merah

LED Biru

LED Hijau

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Skripsi Rancang Bangun Oksimeter Digital Berbasis Mikrokontroler ATMega16

Guruh Hariyanto

Page 17: BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Perancangan Alat …repository.unair.ac.id/25598/14/14. Bab 4.pdfmendapat tegangan high maka muatan akan disimpan di kapasitor ... DC dan hanya

54

1 4,84 4,6 4,88 1 2 4,82 4,7 4,83 1 3 4,83 4,85 4,82 1 4 4,84 4,71 4,84 1 5 4,85 4,82 4,86 1

Mean 4,838 4,736 4,8464 1

Tabel 4.6 Hasil Pengamatan Pengukuran Output Tegangan Fototransistor

Nilai Arus 1,5 A pada Lingkungan Kondisi Gelap

No

Nilai Tegangan Output Fotod Fototransistor ioda (Volt) Nilai Arus

(Ampere) LED Merah

LED Biru

LED Hijau

1 4,80 4,86 4,7 1,5 2 4,70 4,85 4,83 1,5 3 4,62 4,83 4,85 1,5 4 4,77 4,82 4,83 1,5 5 4,74 4,80 4,6 1,5

Mean 4,726 4,832 4,762 1,5

Tabel 4.7 Hasil Pengamatan Pengukuran Output Tegangan Fototransistor

Nilai Arus 2 A pada Lingkungan Kondisi Gelap

No

Nilai Tegangan Output Fototransistor (Volt) Nilai

Arus (Ampere) LED

Merah LED Biru

LED Hijau

1 4,85 4,81 4,88 2 2 4,84 4,78 4,87 2 3 4,85 4,79 4,89 2 4 4,84 4,80 4,89 2 5 4,86 4,82 4,90 2

Mean 4,886 4,8 4,848 2

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Skripsi Rancang Bangun Oksimeter Digital Berbasis Mikrokontroler ATMega16

Guruh Hariyanto

Page 18: BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Perancangan Alat …repository.unair.ac.id/25598/14/14. Bab 4.pdfmendapat tegangan high maka muatan akan disimpan di kapasitor ... DC dan hanya

55

Keluaran fototransistor adalah tegangan listrik yang berubah sesuai

intensitas cahaya yang masuk. Pada saat intensitas cahaya yang diterima

fototransistor rendah, fototransistor memiliki resistansi yang tinggi sehingga

menyebabkan nilai tegangan keluarannya juga rendah. Hal ini dikarenakan nilai

tegangan yang mengalir pada fototransistor kecil.

Gambar 4.10 Grafik Pengaruh Arus Terhadap Output Fototransistor

Dari data Gambar 4.10 terdapat perbedaan hasil ouput tegangan dari fototransistor

TEMT6000 ketika dialiri arus yang berbeda. Ketika LED dialiri tegangan 5V

dengan menggunakan trafo 2A ternyata output tegangan dari fototransistor

memiliki nilai terbesar dibandingkan ketika dialiri tegangan yang sama dengan

trafo arus yang lebih rendah. Tetapi didapatkan satu data yang menyimpang pada

LED warna biru dimana output tegangan yang keluar lebih besar pada arus 1,5 A

dibandingkan 2A. Hal ini bisa disebabkan ketika pada saat pengukuran dimana

posisi cahaya LED kurang terfokus ke fototransistor. Rata-rata nilai keseluruhan,

fototransistor memiliki respon yang sama baik di ketiga warna yang berbeda. Hal

4,6

4,65

4,7

4,75

4,8

4,85

4,9

1 1,5 2

VO Biru

VO Merah

VO Hijau

Arus

VO= V output

(ampere)

Volt

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Skripsi Rancang Bangun Oksimeter Digital Berbasis Mikrokontroler ATMega16

Guruh Hariyanto

Page 19: BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Perancangan Alat …repository.unair.ac.id/25598/14/14. Bab 4.pdfmendapat tegangan high maka muatan akan disimpan di kapasitor ... DC dan hanya

56

ini menunjukkan performa TEMPT6000 cukup baik untuk digunakan sebagai

detektor cahaya dari LED dan Infrared.

4.2.3 Hasil Pengujian Transmisi LED

Penelitian ini menguji daya tembus LED merah, biru, dan hijau pada ujung

jari telunjuk dengan menggunakan detektor TEMT6000. Cahaya LED

ditembakkan dari atas kuku jari dan cahaya yang diteruskan akan ditangkap oleh

detektor, pin output dihubungkan dengan avo meter kemudian diamati berapa

nilai yang terukur. Adapun hasil dari uji coba dapat dilihat pada Tabel 4.8

Tabel 4.8 Hasil Pengukuran Output Fototransistor dari Transmisi

LED

Pengukuran LED Merah (Volt)

LED 2 Hijau (Volt)

LED Biru (Volt)

1 0,38 0 0 2 0,36 0 0 3 0,37 0 0 4 0,37 0 0 5 0,36 0 0 6 0,35 0 0 7 0,36 0 0 8 0,36 0 0 9 0,36 0 0 10 0,36 0 0

Rata-rata 0,363 0 0

Sebelumnya, LED diaktifkan dengan menggunakan trafo arus 2A. Berdasarkan

tabel tersebut dapat diketahui hanya LED merah yang cahayanya mampu

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Skripsi Rancang Bangun Oksimeter Digital Berbasis Mikrokontroler ATMega16

Guruh Hariyanto

Page 20: BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Perancangan Alat …repository.unair.ac.id/25598/14/14. Bab 4.pdfmendapat tegangan high maka muatan akan disimpan di kapasitor ... DC dan hanya

57

menembus jari sedangkan yang lain tidak. Hal ini disebabkan panjang gelombang

warna merah lebih besar dibandingkan dengan yang lain sehingga intensitas

cahaya yang ditangkap lebih banyak atau berbanding lurus dengan output

tegangan fototransistor. Selain itu sifat optik absorbsi cahaya oleh hemoglobin

yang terdapat pada lapisan yang dalam dapat terlihat dengan cahaya yaitu antara

400 dan 700 nm, sedangkan pada area perifer (permukaan kulit) dapat terlihat

dengan sinar inframerah yang memiliki panjang gelombang antara 700 dan 1000

nm, ini merupakan area spektral yang sangat bergantung pada jumlah O2 yang

dibawa oleh darah. Metode ini memanfaatkan fakta bahwa hemoglobin memiliki

koefisien penyerapan cahaya optik yang lebih tinggi di wilayah dengan spektrum

merah di sekitar 660 nm dibandingkan dengan HbO2. Hal ini juga dijelaskan

dengan adanya faktor kemampuan penetrasi cahaya pada jaringan biologi jari.

Gambar 4.11 Daya Penetrasi Cahaya pada Jaringan Biologi

Gambar 4.11 menjelaskan kemampuan penetrasi cahaya yang berarti jarak yang

mampu ditembus cahaya pada suatu medium yang diikuti berkurangnya intensitas

cahaya akibat koefisien penyerapan medium yang dilewati (Pujary, 2004). Pada

gambar 4.11 dijelaskan bahwa pada panjang gelombang diatas 640 nm daya

penetrasi cahaya memiliki potensi tinggi untuk bisa menembus jaringan biologi.

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Skripsi Rancang Bangun Oksimeter Digital Berbasis Mikrokontroler ATMega16

Guruh Hariyanto

Page 21: BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Perancangan Alat …repository.unair.ac.id/25598/14/14. Bab 4.pdfmendapat tegangan high maka muatan akan disimpan di kapasitor ... DC dan hanya

58

4.2.4 Hasil Pengujian SpO2 pada Lima Jari

Pengujian ini mengambil data perubahan hasil pengukuran selama interval

satu menit sebanyak tiga kali pengukuran di lima jari yang berbeda. Jari yang

diukur yaitu jari telunjuk, jari jempol, jari tengah, jari manis, jari kelingking.

Adapun data yang didapatkan adalah sebagai berikut :

Tabel 4.9 Nilai SpO2 di Lima Jari

No SpO2

Telunjuk (%)

SpO2 Jari Tengah

(%)

SpO2 Jari Manis

(%)

SpO2 Jempol

(%)

SpO2 Jari Kelingking

(%) 1 94,16 95 92,26 92,4 90,5 2 92,5 92,94 91,68 91,89 95,25 3 93,7 90,8 92,64 91 89,86

rata 93,45 92,91 92,19 91,76 91,87 SD 0,857049 2,100127 0,48346 0,708543 2,944605 Eror 0,917088 2,260307 0,524398 0,772142 3,205187

Dari data tersebut dapat dianalisa bahwa pengukuran SpO2 pada jari telunjuk

menunjukan angka pengukuran paling besar dibandingkan dengan pengukuran

yang lain. Tetapi secara keseluruhan, jari yang lain menunjukkan hasil

pengukuran yang memiliki selisih yang relatif kecil antara 91,76 % sampai

dengan 93,45 %. Perbedaan ini bisa disebabkan panjang lintasan tranmisi cahaya

dari LED yang berbeda pada setiap jari. Semakin panjang lintasan transmisi

cahaya maka semakin banyak cahaya yang diserap sehingga sedikit saja cahaya

yang diteruskan. Jari jempol yang memiliki struktur lapisan jaringan yang lebih

tebal atau panjang menunjukkan hasil pengukuran yang paling kecil. Hal ini

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Skripsi Rancang Bangun Oksimeter Digital Berbasis Mikrokontroler ATMega16

Guruh Hariyanto

Page 22: BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Perancangan Alat …repository.unair.ac.id/25598/14/14. Bab 4.pdfmendapat tegangan high maka muatan akan disimpan di kapasitor ... DC dan hanya

59

disebabkan seperti ukuran jari yang lebih besar, perubahan kadar Hb, aktivitas

berlebihan pada saat pengukuran dan desain probe sensor yang kurang sempurna.

4.2.5 Hasil Pengujian Perbandingan Pengukuran

Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui perbandingan alat hasil

penelitian dengan alat buatan pabrik. Pada pengujian ini digunakan Mindrey

PM50. Berikut hasil perbandingannya :

Nama : A BB : 50 kg TB : 160 cm

Nama : B BB : 55 kg TB : 169 cm

No SpO2

Mindrey (%)

SpO2 Manual (%)

1 99 96 2 98 92 3 98 96 4 98 90 5 98 92 6 98 96 7 98 94 8 98 92 9 96 96 10 98 90

Rata-rata 97,9 93,4

No SpO2

Mindrey (%)

SpO2 Manual (%)

SDm = ∑( ̅) = 0,7

SpO2 Mindrey = 푥̅ ± SD = 97,9 ± 0,7

SDp = ∑( ̅) = 2,374868

SpO2 Manual = 푥̅ ± SD = 93,4 ± 2,37

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Skripsi Rancang Bangun Oksimeter Digital Berbasis Mikrokontroler ATMega16

Guruh Hariyanto

Page 23: BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Perancangan Alat …repository.unair.ac.id/25598/14/14. Bab 4.pdfmendapat tegangan high maka muatan akan disimpan di kapasitor ... DC dan hanya

60

SDm = ∑( ̅) = 0,4

SpO2 Mindrey = 푥̅ ± SD = 98,2 ± 0,4

SDp = ∑( ̅) = 1,4

SpO2 Manual = 푥̅ ± SD = 90,2 ± 1,4

Nama : C BB : 85 kg TB : 179 cm

Nama : D BB : 55 kg TB : 169 cm

1 99 90 2 98 92 3 99 92 4 98 90 5 98 90 6 98 88 7 98 90 8 98 92 9 98 90 10 98 88

Rata-rata 98,2 90,2

No SpO2

Mindrey (%)

SpO2 Manual (%)

1 98 92 2 99 86 3 99 92 4 98 88 5 98 76 6 98 86 7 98 80 8 98 90 9 98 78 10 98 90

Rata-rata 98,2 85,8

No SpO2

Mindrey (%)

SpO2 Manual (%)

1 98 96

SDm = ∑( ̅) = 0,421637021

SpO2 Mindrey = 푥̅ ± SD = 98,2 ± 0,421

SDp = ∑( ̅) = 5,846176338

SpO2 Manual = 푥̅ ± SD = 85,8 ± 5,85

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Skripsi Rancang Bangun Oksimeter Digital Berbasis Mikrokontroler ATMega16

Guruh Hariyanto

Page 24: BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Perancangan Alat …repository.unair.ac.id/25598/14/14. Bab 4.pdfmendapat tegangan high maka muatan akan disimpan di kapasitor ... DC dan hanya

61

SDp = ∑( ̅) = 1,2

SpO2 Mindrey = 푥̅ ± SD = 93,6 ± 1,2

Nama : E BB : 85 kg TB : 178 cm

Nama : E BB : 85 kg TB :178 cm

Keterangan :

SDm = Standart Deviasi Mindrey

SDp = Standart Deviasi Alat Penelitian

BB = Berat Badan

2 98 94 3 98 94 4 98 92 5 98 92 6 98 94 7 98 94 8 98 94 9 98 92 10 98 94

Rata-rata 98 93,6

No SpO2

Mindrey (%)

SpO2 Manual (%)

1 98 88 2 98 88 3 98 92 4 98 84 5 98 90 6 98 88 7 98 92 8 98 90 9 98 86 10 98 90

Rata-rata 98 88,8

SDm = ∑( ̅) = 0

SpO2 Manual = 푥̅ ± SD = 98 ± 0

SDm = ∑( ̅) = 0

SpO2 Mindrey = 푥̅ ± SD = 98 ± 0

SDp = ∑( ̅) = 2,4

SpO2 Manual = 푥̅ ± SD = 88,8 ± 2,4

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Skripsi Rancang Bangun Oksimeter Digital Berbasis Mikrokontroler ATMega16

Guruh Hariyanto

Page 25: BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Perancangan Alat …repository.unair.ac.id/25598/14/14. Bab 4.pdfmendapat tegangan high maka muatan akan disimpan di kapasitor ... DC dan hanya

62

TB = Tinggi Badan

Dari data perhitungan tersebut dapat dihitung berapa keakuratan pengukuran

yang terjadi.

퐸푟푟표푟 = ∆ 푥100,.................. 4.2

퐴푘푢푟푎푠푖 = 100%− 푒푟푟표푟......................4.3

1. Akurasi Pasien A

Eror = 2,54 % , dengan akurasi sebesar 97,46 %

2. Akurasi Pasien B

Eror = 1,55 % , dengan akurasi sebesar 98,45 %

3. Akurasi Pasien C

Eror = 5,8 % , dengan akurasi sebesar 94,2 %

4. Akurasi Pasien D

Eror = 1,28 % , dengan akurasi sebesar 98,72 %

5. Akurasi Pasien E

Eror = 2,7 % , dengan akurasi sebesar 97,3 %

Dengan rata-rata error pada seluruh pengukuran sebesar 5,8 % dengan

akurasi sebesar 97,226 %, instrumen oksimeter hasil penelitian cukup presisi

untuk digunakan mengukur SpO2 darah. Standart nilai normal saturasi oksigen

pada perawatan klinik adalah 95%-100%. Jika saturasi oksigen dibawah 85%

menandakan bahwa jaringan tidak mendapat cukup oksigen dan pasien

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Skripsi Rancang Bangun Oksimeter Digital Berbasis Mikrokontroler ATMega16

Guruh Hariyanto

Page 26: BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Perancangan Alat …repository.unair.ac.id/25598/14/14. Bab 4.pdfmendapat tegangan high maka muatan akan disimpan di kapasitor ... DC dan hanya

63

membutuhkan evaluasi lebih lanjut (Niluh et al, 2002). Begitu vitalnya parameter

saturasi oksigen bagi pasien perawatan intensif maka diperlukan hasil pengukuran

saturasi oksigen dengan nilai eror serendah mungkin. Dengan nilai eror yang

mencapai 5,8% maka instrumen ini masih perlu pengembangan lebih lanjut untuk

mengurangi nilai erornya agar tidak memberikan informasi yang jauh dari nilai

kebenaran.

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Skripsi Rancang Bangun Oksimeter Digital Berbasis Mikrokontroler ATMega16

Guruh Hariyanto