PERANCANGAN SISTEM AKUISISI DATA BERBASIS …repository.unair.ac.id/30078/1/1. HALAMAN DEPAN.pdf ·...

19
PERANCANGAN SISTEM AKUISISI DATA BERBASIS ARDUINO UNTUK PENGENALAN CIRI SINYAL SUARA PARU DAN JANTUNG SKRIPSI NIERA PUTRI KURNIASIH PROGRAM STUDI S-1 TEKNOBIOMEDIK DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS AIRLANGGA 2016 ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA SKRIPSI PERANCANGAN SISTEM AKUISISI... NIERA PUTRI KURNIASIH

Transcript of PERANCANGAN SISTEM AKUISISI DATA BERBASIS …repository.unair.ac.id/30078/1/1. HALAMAN DEPAN.pdf ·...

Page 1: PERANCANGAN SISTEM AKUISISI DATA BERBASIS …repository.unair.ac.id/30078/1/1. HALAMAN DEPAN.pdf · tindihan antara komponen frekuensi 20 Hz - 400 Hz sinyal suara jantung dengan suara

PERANCANGAN SISTEM AKUISISI DATA BERBASIS ARDUINO

UNTUK PENGENALAN CIRI SINYAL SUARA PARU DAN JANTUNG

SKRIPSI

NIERA PUTRI KURNIASIH

PROGRAM STUDI S-1 TEKNOBIOMEDIK

DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS AIRLANGGA 2016

ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

SKRIPSI PERANCANGAN SISTEM AKUISISI... NIERA PUTRI KURNIASIH

Page 2: PERANCANGAN SISTEM AKUISISI DATA BERBASIS …repository.unair.ac.id/30078/1/1. HALAMAN DEPAN.pdf · tindihan antara komponen frekuensi 20 Hz - 400 Hz sinyal suara jantung dengan suara

ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

SKRIPSI PERANCANGAN SISTEM AKUISISI... NIERA PUTRI KURNIASIH

Page 3: PERANCANGAN SISTEM AKUISISI DATA BERBASIS …repository.unair.ac.id/30078/1/1. HALAMAN DEPAN.pdf · tindihan antara komponen frekuensi 20 Hz - 400 Hz sinyal suara jantung dengan suara

ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

SKRIPSI PERANCANGAN SISTEM AKUISISI... NIERA PUTRI KURNIASIH

Page 4: PERANCANGAN SISTEM AKUISISI DATA BERBASIS …repository.unair.ac.id/30078/1/1. HALAMAN DEPAN.pdf · tindihan antara komponen frekuensi 20 Hz - 400 Hz sinyal suara jantung dengan suara

iv

PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI

Skripsi ini tidak dipublikasikan, namun tersedia di perpustakaan dalam

lingkungan Universitas Airlangga, diperkenankan untuk digunakan sebagai

referensi kepustakaan, tetapi pengutipan harus seizin penulis dan harus

menyebutkan sumbernya sesuai kebiasaan ilmiah. Dokumen skripsi ini

merupakan hak milik Universitas Airlangga.

ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

SKRIPSI PERANCANGAN SISTEM AKUISISI... NIERA PUTRI KURNIASIH

Page 5: PERANCANGAN SISTEM AKUISISI DATA BERBASIS …repository.unair.ac.id/30078/1/1. HALAMAN DEPAN.pdf · tindihan antara komponen frekuensi 20 Hz - 400 Hz sinyal suara jantung dengan suara

ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

SKRIPSI PERANCANGAN SISTEM AKUISISI... NIERA PUTRI KURNIASIH

Page 6: PERANCANGAN SISTEM AKUISISI DATA BERBASIS …repository.unair.ac.id/30078/1/1. HALAMAN DEPAN.pdf · tindihan antara komponen frekuensi 20 Hz - 400 Hz sinyal suara jantung dengan suara

vi

KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Allah SWT karena rahmat dan hidayah-Nya, penulis

mampu menyelesaikan naskah skripsi yang berjudul “Perancangan Sistem

Akuisisi Data Berbasis Arduino untuk Pengenalan Ciri Sinyal Suara Paru

dan Jantung”. Perlu kiranya dengan ini penulis menjelaskan bahwa naskah

skripsi ini ditulis sebagai salah satu syarat kelulusan dalam menempuh studi S-1

Teknobiomedik, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga.

Auskultasi merupakan teknik non-invasif yang sudah lama digunakan oleh

ahli medis untuk mendiagnosis disfungsi pada paru-paru dengan mendengarkan

suara paru-paru menggunakan stetoskop. Berdasarkan WHO pada tahun 2014,

estimasi angka kematian yang disebabkan oleh penyakit paru-paru cukup tinggi

dan merupakan salah satu penyebab kematian tertinggi di Indonesia. Upaya untuk

mengurangi angka kematian akibat adanya penyakit paru dapat dilakukan secara

dini dengan memperhatikan gejalanya, salah satu gejalanya yang dapat diamati

adalah suara paru. Penelitian ini merupakan salah satu solusi dan langkah awal

untuk mendiagnosis kelainan yang terjadi pada paru.

Penulis menyadari bahwa naskah skripsi ini masih banyak kekurangan.

Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan untuk

mengembangkan penelitian ini.

Surabaya, 10 Februari 2016

Penulis,

Niera Putri Kurniasih

ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

SKRIPSI PERANCANGAN SISTEM AKUISISI... NIERA PUTRI KURNIASIH

Page 7: PERANCANGAN SISTEM AKUISISI DATA BERBASIS …repository.unair.ac.id/30078/1/1. HALAMAN DEPAN.pdf · tindihan antara komponen frekuensi 20 Hz - 400 Hz sinyal suara jantung dengan suara

vii

UCAPAN TERIMAKASIH

Puji Syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas rahmat dan

hidayah-Nya, sehingga penulisan skripsi yang berjudul “Perancangan Sistem

Akuisisi Data Berbasis Arduino untuk Pengenalan Ciri Sinyal Suara Paru

dan Jantung” dapat terselesaikan dengan baik. Sholawat serta salam selalu

tercurahkan kepada Nabi Muhammad SAW yang telah mengajarkan kita

kebenaran serta kebaikan.

Penulisan skripsi ini tidak lepas dari bimbingan, dukungan, serta bantuan

dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan

ucapan terima kasih kepada:

1. Kedua orang tua tercinta, Mama Sri Mulyati dan Papa Mujiono, S.Pd.

yang selalu memberikan do’a yang tiada henti, dukungan, motivasi selama

proses penulisan naskah skripsi, serta kedua kakak, Nieka Adara Andriani

dan Nanda Langgeng Wintoko yang selalu memberikan semangat hingga

terselesaikannya naskah skripsi ini,

2. Dr. Moh. Yasin, M.Si selaku Ketua Departemen Fisika, Fakultas Sains dan

Teknologi, Universitas Airlangga,

3. Dr. Khusnul Ain, M.Si selaku Ketua Program Studi S-1 Teknobiomedik,

Departemen Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga,

4. Imam Sapuan, S.Si., M.Si selaku dosen pembimbing I yang selalu

memberikan kritik, saran, arahan, motivasi, bimbingan yang membangun

dan meluangkan waktu bagi penulis untuk berkonsultasi sehingga naskah

skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik,

5. Akif Rahmatillah, S.T., M.T selaku dosen pembimbing II yang selalu

memberikan bimbingan, masukan, dan meluangkan waktu bagi penulis

untuk berkonsultasi,

6. Franky Chandra Satria Arisgraha, S.T., M.T selaku dosen penguji I atas

saran dan perbaikannya dalam penulisan naskah skripsi ini,

ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

SKRIPSI PERANCANGAN SISTEM AKUISISI... NIERA PUTRI KURNIASIH

Page 8: PERANCANGAN SISTEM AKUISISI DATA BERBASIS …repository.unair.ac.id/30078/1/1. HALAMAN DEPAN.pdf · tindihan antara komponen frekuensi 20 Hz - 400 Hz sinyal suara jantung dengan suara

viii

7. Dr. Prihartini Widiyanti, drg., M.Kes., S.Bio., CCD selaku dosen wali

sekaligus dosen Penguji II yang telah memberikan bimbingan, arahan dan

motivasi baik dalam hal akademik, maupun non akademik,

8. Seluruh dosen dan staf karyawan Departemen Fisika, khususnya Program

Studi S-1 Teknobiomedik, Universitas Airlangga serta semua pihak yang

telah senantiasa memberikan ilmunya dan membantu penulis selama

proses penyusunan naskah skripsi ini,

9. Para penghuni Laboratorium Instrumentasi Medis dan Laboratorium

Elektronika, Amila Sofiah, Novi Angga Sakti, Robi’ah Adawiyyah, Zenny

Nurhandini P, Azisya Amalia K, Cahyaning Dianmas, Priyanka Kusuma

W, Firman Isma, Faqih Damaralam, Nikki Saksi, Ekasari, dan Mas Aries

atas dukungan, bantuan, hiburan, kenangan yang tidak akan terlupakan,

serta berbagai pendapat dan saran yang sangat bermanfaat,

10. Teman seperjuangan Teknobiomedik 2011, AIRBLAST, untuk pejuang

Instrumentasi Medis, Nobby, Revina, Evelyn, Anggrek, Puput, Zuhda,

Fitri, La Febry, Shofa, Adit, Ardy, Aries, Arif, dan Ayu, serta untuk

pejuang Biomaterial, Systi, Adanti, Ludita, Dede, Icha, Hendita, Qulub,

Tia, Ijus, Husni, Ewing, Dzihan, dan Hafidh yang selalu memberikan do’a,

semangat, masukan, dan bersama dalam suka dan duka,

11. Kakak-kakak Teknobiomedik angkatan 2008, 2009, dan 2010, serta adik-

adik Teknobiomedik angkatan 2012, 2013, 2014, dan 2015 yang tidak

bisa disebutkan satu per satu atas bantuan dan dukungannya,

12. Mbak Nada Fitrieyatul Hikmah, Mbak Nita, dan Mbak Zilvanhisna, serta

teman-teman laboratorium biomedis, Teknik Elektro ITS yang telah

banyak memberikan bantuan, masukan, dan motivasi,

13. Sahabatku, Nuriyah Halida, Nur Putri Rahardiyanti, Febriyanti Anggraeni,

Ichmi Alif Safitri yang selalu memberikan doa dan motivasi,

14. Adik Manikya Pramudya, Kiki Agustin Fatmala, dan Silfia Desi

Anggraeni yang selalu memberikan do’a, dukungan, bantuan, hiburan,

kenangan yang tidak terlupakan,

ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

SKRIPSI PERANCANGAN SISTEM AKUISISI... NIERA PUTRI KURNIASIH

Page 9: PERANCANGAN SISTEM AKUISISI DATA BERBASIS …repository.unair.ac.id/30078/1/1. HALAMAN DEPAN.pdf · tindihan antara komponen frekuensi 20 Hz - 400 Hz sinyal suara jantung dengan suara

ix

15. Kakak Muhamad Arifin yang selalu memberikan semangat, do’a, dan

dukungan, serta menjadi teman diskusi yang paling sabar,

16. Pak Samidi, Pak Riski, dan Bu Endang, yang selalu memberikan informasi

kepada penulis dan dukungannya di Lab setiap hari,

17. Serta berbagai pihak yang telah membantu proses terselesaikannya skripsi

ini yang tidak dapat disebutkan satu per satu.

Semoga Allah SWT memberikan yang terbaik kepada saudara-saudara

semua. Tentunya masih banyak kekurangan dalam penulisan skripsi ini, oleh

karenanya penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dalam

memperbaiki skripsi ini sehingga menjadi lebih baik lagi. Diharapkan skripsi ini

dapat bermanfaat dalam dunia kesehatan, khususnya pada bidang teknik biomedis

sendiri di Indonesia.

Surabaya, 10 Februari 2016

Penulis,

Niera Putri Kurniasih

ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

SKRIPSI PERANCANGAN SISTEM AKUISISI... NIERA PUTRI KURNIASIH

Page 10: PERANCANGAN SISTEM AKUISISI DATA BERBASIS …repository.unair.ac.id/30078/1/1. HALAMAN DEPAN.pdf · tindihan antara komponen frekuensi 20 Hz - 400 Hz sinyal suara jantung dengan suara

x

Kurniasih, Niera Putri. 2016. Perancangan Sistem Akuisisi Data Berbasis Arduino untuk Pengenalan Ciri Sinyal Suara Paru dan Jantung. Skripsi ini dibawah bimbingan Imam Sapuan, S.Si., M.Si. dan Akif Rahmatillah, S.T., M.T., Program Studi S-1 Teknobiomedik, Departemen Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga.

ABSTRAK

Auskultasi merupakan teknik non-invasif yang digunakan oleh ahli medis untuk mendiagnosis disfungsi paru dengan cara mendengar menggunakan stetoskop. Masalah yang timbul pada auskultasi adalah kepekaan telinga, dan ada ketumpang tindihan antara komponen frekuensi 20 Hz - 400 Hz sinyal suara jantung dengan suara paru-paru yang terletak pada frekuensi 20 Hz - 1000 Hz. Suara jantung menjadi noise dalam pendiagnosaan suara paru-paru. Maka, untuk mengetahui ciri sinyal suara paru, harus mengetahui ciri sinyal suara jantung dengan metode yang tepat. Penelitian ini ditujukan untuk membuat perancangan sebuah sistem akuisisi data berbasis arduino untuk pengenalan ciri sinyal suara paru dan jantung menggunakan wavelet based denoising. Desain perancangan sistem terdiri atas bagian hardware berupa rangkaian amplifier, rangkaian notch filter, highpass

filter, dan lowpass filter, Arduino Uno sebagai pengakuisisi data, serta bagian software yang terdiri dari perekaman akuisisi data dan pengolahan sinyal menggunakan wavelet based denoising pada Personal Computer (PC) menggunakan pemrograman MATLAB 2013. Pengujian perangkat dilakukan dengan 2 cara yaitu pengujian secara instrumentasi dan pengujian kinerja perangkat sistem. Pada pengujian secara instrumentasi diperoleh bahwa nilai penguatan amplifier sebesar 10,017 kali dengan linearitas sebesar 0,9997. Selain itu diperoleh frekuensi cut-off rangkaian notch filter sebesar 49 Hz, 20 Hz untuk rangkaian Highpass filter, dan 1000 Hz untuk rangkaian Lowpass Filter. Untuk pengujian kinerja alat dilakukan perekaman pada seorang naracoba pada titik auskultasi anterior atas sebelah kiri dan kanan. Diperoleh hasil bahwa sinyal suara paru terdistorsi suara jantung memiliki frekuensi dibawah 1000 Hz, sinyal jantung hasil rekonstruksi terletak di bawah frekuensi 400 Hz, dan sinyal suara paru hasil diferensiasi terletak di bawah 1000 Hz. Secara kualitatif dan kuantitatif, fitur sinyal suara paru dan suara jantung diasumsikan berhasil dipisahkan dan dikenali cirinya menggunakan wavelet based denoising. Sistem akuisisi data berbasis Arduino telah memperoleh nilai amplitudo, rentang frekuensi, dan durasi waktu sinyal sebagai kandidat suara paru normal dan abnormal. Kata kunci: auskultasi, suara paru-paru, suara jantung, wavelet based denoising,

akuisisi data

ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

SKRIPSI PERANCANGAN SISTEM AKUISISI... NIERA PUTRI KURNIASIH

Page 11: PERANCANGAN SISTEM AKUISISI DATA BERBASIS …repository.unair.ac.id/30078/1/1. HALAMAN DEPAN.pdf · tindihan antara komponen frekuensi 20 Hz - 400 Hz sinyal suara jantung dengan suara

xi

Kurniasih, Niera Putri. 2016. Data Acquisition System Design Based Arduino for

Identifying Signal Characteristics of Lung Sounds and Heart Sounds. This

thesis was under guidances of Imam Sapuan, S.Si., M.Si. and Akif Rahmatillah, S.T., M.T., Biomedical Engineering, Department of Physic, Faculty of Science

and Technology, Airlangga University.

ABSTRACT

Auscultation is a non-invasive technique that has been used by physicians to

diagnose dysfunction in the lungs by listening sounds using a stetoschope. The

problems of lung auscultation are sensitivity of the ear, and there is an overlap

between the components of heart sound signals at the frequency of 20 Hz until 400

Hz to the lung sound signals that is located at the frequency of 20 Hz until 1000

Hz. Heart sounds becomes noise in lung sounds diagnosing. Therefore, to

determine the characteristics of the lung sound signals, should know the

characteristics of heart sound signals with appropriate methods. This research

was aimed to design a data acquisition system based Arduino for the recognition

characteristics of heart and lung sound signals using Wavelet Based Denoising.

In this acquisition system, we use amplifier circuit, notch filter, highpass filter,

and lowpass filter for the hardware circuit. Arduino Uno as data acquisition

device, and the signal processing are processed digitally using MATLAB 2013 on

Personal Computer (PC). There are 2 procedures for test this device, the

instrumentation test and the acquisition system test. The result of the

instrumentation test, gain of amplifier circuit is 10,017 with linearity 0,9997 and

the frequency responses for notch filter is 49 Hz, 20 Hz for highpass filter, and

1000 Hz for lowpass filter. For the performance test, signals were obtained by

recording from normal-male subject in the upper anterior region of the left and

right chest. The result, sounds of lung distorted by heart sound signals has a

frequency below 1000 Hz, heart sound of reconstruction signals is below the

frequency of 400 Hz, and lung sound of substraction signal is below 1000 Hz. The

feature of lung sound and heart sound signals were assumed to be successfully

separated and identified using wavelet based denoising method. Data acquisition

system based Arduino has obtained amplitude, range of frequency, and time

duration of the signals as a candidate of normal and abnormal lung sounds.

Keywords : auscultation, lung sounds, heart sounds, wavelet based denoising,

data acquisition

ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

SKRIPSI PERANCANGAN SISTEM AKUISISI... NIERA PUTRI KURNIASIH

Page 12: PERANCANGAN SISTEM AKUISISI DATA BERBASIS …repository.unair.ac.id/30078/1/1. HALAMAN DEPAN.pdf · tindihan antara komponen frekuensi 20 Hz - 400 Hz sinyal suara jantung dengan suara

xii

DAFTAR ISI LEMBAR JUDUL ........................................................................................... i

LEMBAR PERNYATAAN ............................................................................. ii

LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................. iii

LEMBAR PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI ........................................ iv

SURAT PERNYATAAN TENTANG ORISINALITAS ................................ v

KATA PENGANTAR ..................................................................................... vi

UCAPAN TERIMAKASIH ............................................................................. vii

ABSTRAK ....................................................................................................... x

ABSTRACT ....................................................................................................... xi

DAFTAR ISI .................................................................................................... xii

DAFTAR TABEL ............................................................................................ xv

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xvi

DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xix

BAB I PENDAHULUAN ................................................................................ 1

1.1 Latar belakang ................................................................................... 1

1.2 Rumusan masalah.............................................................................. 6

1.3 Batasan masalah ................................................................................ 6

1.4 Tujuan penelitian ............................................................................... 6

1.5 Manfaat penelitian ............................................................................. 7

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................... 8

2.1 Sistem Respirasi ................................................................................ 8

2.1.1 Anatomi dan Fisiologi Paru-paru .............................................. 9

2.1.2 Mekanisme Pernapasan ............................................................. 10

2.2 Suara Paru-Paru ................................................................................. 11

2.2.1 Kategori Suara Paru-paru .......................................................... 12

2.2.2 Suara Paru-paru terdistorsi Suara Jantung ................................ 14

2.3 Jantung .............................................................................................. 15

2.3.1 Anatomi dan Fisiologi Jantung ................................................. 15

2.3.2 Suara Jantung ............................................................................ 16

ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

SKRIPSI PERANCANGAN SISTEM AKUISISI... NIERA PUTRI KURNIASIH

Page 13: PERANCANGAN SISTEM AKUISISI DATA BERBASIS …repository.unair.ac.id/30078/1/1. HALAMAN DEPAN.pdf · tindihan antara komponen frekuensi 20 Hz - 400 Hz sinyal suara jantung dengan suara

xiii

2.4 Teknik Auskultasi ............................................................................. 19

2.5 Perangkat Keras (Hardware) ............................................................ 20

2.5.1 Stetoskop Akustik ..................................................................... 20

2.5.2 Mic Condensor .......................................................................... 21

2.5.3 Rangkaian Penguat (Amplifier) ................................................. 22

2.5.3.1 Rangkaian Penguat Operasional (Op-Amp).................. 22

2.5.4 Rangkaian Filter Analog ........................................................... 24

2.5.4.1 Rangkaian Notch Filter ................................................. 25

2.5.4.2 Rangkaian Low Pass Filter ........................................... 26

2.5.4.3 Rangkaian High Pass Filter .......................................... 27

2.6 Arduino UNO .................................................................................... 28

2.7 Arduino SD card Shield .................................................................... 30

2.8 Perangkat Lunak MATLAB R2013a ................................................ 31

2.9 Pengolahan Sinyal Digital. ................................................................ 32

2.9.1 Fast Fourier Transform (FFT).................................................. 32

2.9.2 Transformasi Wavelet ............................................................... 33

2.9.2.1 Teori Dasar Wavelet ..................................................... 33

2.9.2.2 Discrete Wavelet Transform (DWT) ............................ 36

2.9.2.3 Wavelet Based Denoising ............................................. 36

BAB III METODOLOGI PENELITIAN......................................................... 41

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ........................................................... 41

3.2 Alat dan Bahan Penelitian ................................................................. 41

3.3 Prosedur Penelitian............................................................................ 42

3.3.1 Persiapan ................................................................................... 44

3.3.2 Perancangan Hardware ............................................................. 45

3.3.2.1 Pre-Amp dan Mic Condensor ....................................... 45

3.3.2.2 Rangkaian Notch Filter ................................................. 46

3.3.2.3 Rangkaian Bandpass Filter ........................................... 47

3.3.2.4 Mikrokontroler Arduino UNO ..................................... 48

3.3.3 Perancangan Software ............................................................... 50

3.3.3.1 Perekaman data menggunakan data logger Arduino ... 50

ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

SKRIPSI PERANCANGAN SISTEM AKUISISI... NIERA PUTRI KURNIASIH

Page 14: PERANCANGAN SISTEM AKUISISI DATA BERBASIS …repository.unair.ac.id/30078/1/1. HALAMAN DEPAN.pdf · tindihan antara komponen frekuensi 20 Hz - 400 Hz sinyal suara jantung dengan suara

xiv

3.3.3.2 Pengolahan Sinyal dengan Transformasi Wavelet ....... 51

3.3.3.3 Transformasi Sinyal menggunakan Transformasi Fourier 54

3.3.4 Pengintegrasian hardware dan software ................................... 54

3.3.5 Pengujian Perangkat dan Pengambilan Data ............................ 55

3.3.6 Analisis Data ............................................................................. 58

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ......................................................... 59

4.1 Hasil Perancangan Alat..................................................................... 59

4.1.1 Hasil Perancangan Perangkat Keras (Hardware) ..................... 59

4.1.1.1 Hasil Rangkaian Pre-Amplifier dan Mic Condensor .... 60

4.1.1.2 Hasil Rangkaian Notch Filter ....................................... 61

4.1.1.3 Hasil Rangkaian Highpass Filter .................................. 61

4.1.1.4 Hasil Rangkain Lowpass Filter ..................................... 62

4.1.1.5 Arduino UNO ............................................................... 63

4.1.2 Hasil Perancangan Perangkat Lunak (Software)....................... 64

4.1.2.1 Hasil Pemrograman Akusisi Data Arduino UNO ........ 64

4.1.2.2 Hasil Pengolahan Sinyal pada MATLAB R2013a ....... 65

4.2 Pembahasan ..................................................................................... 84

4.2.1 Analisis Kinerja Perangkat Keras Sistem Akuisisi Data .......... 84

4.2.1.1 Analisis Rangkaian pre-amplifier................................. 85

4.2.1.2 Analisis Hasil pengujian notch filter ............................ 87

4.2.1.3 Analisis Rangkaian Highpass filter .............................. 88

4.2.1.4 Analisis Rangkaian Lowpass filter ............................... 90

4.2.2 Analisis Hasil Akuisisi dan pengolahan data ............................ 91

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................... 108

5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 108

5.2 Saran ................................................................................................ 109

DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 110

LAMPIRAN ..................................................................................................... 113

ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

SKRIPSI PERANCANGAN SISTEM AKUISISI... NIERA PUTRI KURNIASIH

Page 15: PERANCANGAN SISTEM AKUISISI DATA BERBASIS …repository.unair.ac.id/30078/1/1. HALAMAN DEPAN.pdf · tindihan antara komponen frekuensi 20 Hz - 400 Hz sinyal suara jantung dengan suara

xv

DAFTAR TABEL

Nomor Judul Tabel Halaman

2.1 Spesifikasi Arduino UNO .................................................................. 29

2.2 Karakteristik wavelet daubechies ...................................................... 35

3.1 Pin I/O yang digunakan pada sistem .................................................. 50

4.1 Bandwidth Frekuensi Koefisien Dekomposisi Wavelet ..................... 74

4.2 Perbandingan nilai durasi waktu dan segmen waktu pada S1 dan S2 101

4.3 Perbandingan Nilai frekuensi dan magnitudo sinyal menahan nafas 103

4.4 Perbandingan Nilai frekuensi dan magnitudo sinyal bernafas ........... 104

ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

SKRIPSI PERANCANGAN SISTEM AKUISISI... NIERA PUTRI KURNIASIH

Page 16: PERANCANGAN SISTEM AKUISISI DATA BERBASIS …repository.unair.ac.id/30078/1/1. HALAMAN DEPAN.pdf · tindihan antara komponen frekuensi 20 Hz - 400 Hz sinyal suara jantung dengan suara

xvi

DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul Gambar Halaman

2.1 Sistem Respirasi Manusia .................................................................. 9

2.2 Struktur Anatomi Paru-Paru .............................................................. 10

2.3 Aksi Otot Respirasi ............................................................................ 11

2.4 Sinyal Suara Paru Bronkial ................................................................ 13

2.5 Sinyal Suara Paru Bronkovesikuler ................................................... 13

2.6 Sinyal Suara Paru Vesikuler .............................................................. 14

2.7 Hasil pengukuran sinyal pada anterior kiri ........................................ 15

2.8 Anatomi Jantung ................................................................................ 16

2.9 Hubungan Sinyal Suara Jantung dengan siklus sinyal ECG .............. 17

2.10 Suara Jantung Normal dan spektrum frekuensinya ........................... 18

2.11 Lokasi Auskultasi Paru ...................................................................... 19

2.12 Stetoskop Akustik .............................................................................. 20

2.13 Blok Mic Condensor .......................................................................... 22

2.14 Penguat Diferensial ............................................................................ 23

2.15 IC Op-Amp ......................................................................................... 24

2.16 Respon Frekuensi Filter Dasar ........................................................... 25

2.17 Rangkaian notch filter ........................................................................ 26

2.18 Respon frekuensi notch filter ............................................................. 26

2.19 Rangkaian lowpass filter .................................................................... 27

2.20 Respon frekuensi lowpass filter ......................................................... 27

2.21 Rangkaian Highpass Filter ................................................................. 28

2.22 Respon frekuensi highpass filter ........................................................ 28

2.23 Arduino UNO..................................................................................... 29

2.24 Tampilan Arduino IDE ...................................................................... 30

2.25 Perangkat SD card shield dan SD Card ............................................ 31

2.26 Software MATLAB R2013a .............................................................. 32

ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

SKRIPSI PERANCANGAN SISTEM AKUISISI... NIERA PUTRI KURNIASIH

Page 17: PERANCANGAN SISTEM AKUISISI DATA BERBASIS …repository.unair.ac.id/30078/1/1. HALAMAN DEPAN.pdf · tindihan antara komponen frekuensi 20 Hz - 400 Hz sinyal suara jantung dengan suara

xvii

2.27 Perbandingan gelombang sinusoidal dan wavelet .............................. 33

2.28 Skema proses denoising keseluruhan................................................. 37

2.29 Diagram blok dekomposisi sinyal tiap level ...................................... 38

2.30 Blok diagram rekonstruksi sinyal ...................................................... 40

3.1 Diagram Alir Penelitian ..................................................................... 42

3.2 Diagram Blok Perangkat Akuisisi Data ............................................. 43

3.3 Spesifikasi IC CA3240 ...................................................................... 45

3.4 Konfigurasi Kaki Pin IC CA3240 ...................................................... 46

3.5 Rancangan Skematik Mic Condensor dan pre-amp........................... 46

3.6 Rangkaian Notch Filter ...................................................................... 47

3.7 Rangkaian Highpass Filter dan Lowpass Filter ................................ 48

3.8 Konfigurasi Pin Mikrokontroler Arduino .......................................... 49

3.9 Sirkuit Elektrik pada papan Arduino ................................................. 49

3.10 Diagram alir perekaman data logger Arduino ................................... 51

3.11 Pengujian Linieritas Amplifier dan Filter Analog ............................. 56

3.12 Posisi Akuisisi Data ........................................................................... 57

4.1 Hasil Perancangan Perangkat Keras Sistem Akuisisi berbasis Arduino . 59

4.2 Hasil Rangkaian pre-amplifer dan mic condensor............................. 60

4.3 Hasil Rangkaian Notch Filter ............................................................. 61

4.4 Hasil Rangkaian Highpass Filter ....................................................... 62

4.5 Hasil Rangkaian Lowpass Filter ........................................................ 62

4.6 Perangkat Arduino UNO R3 .............................................................. 63

4.7 Diagram alir program pengolahan sinyal pada MATLAB ................ 66

4.8 Sinyal Akuisisi pada posisi anterior kiri atas menahan nafas ............ 68

4.9 Sinyal Akuisisi pada posisi anterior kanan atas menahan nafas ........ 69

4.10 Sinyal Akuisisi pada posisi anterior kiri atas bernafas ...................... 70

4.11 Sinyal Akuisisi pada posisi anterior kanan atas bernafas .................. 71

4.12 Hasil dekomposisi sinyal anterior kiri atas tahan nafas ..................... 73

4.13 Hasil koefisien wavelet setelah thresholding ..................................... 75

4.14 Sinyal rekonstruksi anterior kiri atas menahan nafas ........................ 76

4.15 Sinyal rekonstruksi anterior kanan atas menahan nafas .................... 77

ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

SKRIPSI PERANCANGAN SISTEM AKUISISI... NIERA PUTRI KURNIASIH

Page 18: PERANCANGAN SISTEM AKUISISI DATA BERBASIS …repository.unair.ac.id/30078/1/1. HALAMAN DEPAN.pdf · tindihan antara komponen frekuensi 20 Hz - 400 Hz sinyal suara jantung dengan suara

xviii

4.16 Sinyal rekonstruksi anterior kiri atas bernafas ................................... 78

4.17 Sinyal rekonstruksi anterior kanan atas bernafas ............................... 79

4.18 Sinyal diferensiasi anterior kiri atas menahan nafas .......................... 81

4.19 Sinyal diferensiasi anterior kanan atas menahan nafas ...................... 82

4.20 Sinyal diferensiasi anterior kiri atas bernafas .................................... 83

4.21 Sinyal diferensiasi anterior kanan atas bernafas ................................ 84

4.22 Pengujian sinyal pada rangkaian penguat .......................................... 85

4.23 Grafik hubungan linearitas rangkaian penguat .................................. 86

4.24 Pengujian sinyal rangkian notch filter ............................................... 87

4.25 Respon frekuensi rangkaian notch filter ............................................ 88

4.26 Pengujian sinyal rangkaian highpass filter ........................................ 89

4.27 Respon frekuensi rangkaian highpass filter ....................................... 89

4.28 Pengujian sinyal rangkaian lowpass filter.......................................... 90

4.29 Respon frekuensi rangkaian lowpass filter ........................................ 90

4.30 Hasil pengukuran sinyal pada anterior kiri atas tahan nafas .............. 92

4.31 Perbandingan sinyal pada posisi anterior kiri atas tahan nafas .......... 93

4.32 Perbandingan spektrum frekuensi posisi anterior kiri atas tahan nafas 94

4.33 Hasil pengukuran sinyal pada anterior kanan atas tahan nafas .......... 94

4.34 Perbandingan sinyal pada posisi anterior kanan atas tahan nafas ...... 95

4.35 Perbandingan spektrum frekuensi posisi kanan atas tahan nafas ....... 96

4.36 Hasil pengukuran sinyal pada anterior kiri atas bernafas .................. 96

4.37 Perbandingan sinyal pada posisi anterior kiri atas bernafas .............. 97

4.38 Perbandingan spektrum frekuensi posisi kiri atas bernafas ............... 98

4.39 Hasil pengukuran sinyal pada anterior kanan atas bernafas .............. 98

4.40 Perbandingan sinyal pada posisi anterior kanan atas bernafas .......... 99

4.41 Perbandingan spektrum frekuensi posisi kanan atas bernafas ........... 100

4.42 Perbandingan sinyal suara paru-paru ................................................. 107

ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

SKRIPSI PERANCANGAN SISTEM AKUISISI... NIERA PUTRI KURNIASIH

Page 19: PERANCANGAN SISTEM AKUISISI DATA BERBASIS …repository.unair.ac.id/30078/1/1. HALAMAN DEPAN.pdf · tindihan antara komponen frekuensi 20 Hz - 400 Hz sinyal suara jantung dengan suara

xix

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Judul Lampiran Halaman

1 Skematik Rangkaian Hardware ......................................................... 113

2 Koding Program Pengolahan Sinyal Digital pada MATLAB ........... 115

3 Data Hasil Pengujian Rangkaian Amplifier ....................................... 121

4 Data Hasil Pengujian Rangkain Notch Filter ..................................... 122

5 Data Hasil Pengujian Rangkain Highpass Filter ............................... 123

6 Data Hasil Pengujian Rangkain Lowpass Filter................................. 124

7 Dokumentasi Pengambilan Data Naracoba ....................................... 125

ADLN - PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

SKRIPSI PERANCANGAN SISTEM AKUISISI... NIERA PUTRI KURNIASIH