i

PERANCANGAN TAPIS TAKIK ( NOTCH FILTER)

DENGAN GYRATOR UNTUK MEREDAM DERAU

JALA-JALA PADA SENSOR ISYARAT JANTUNG

oleh

Thesesiana Novie Purwaningtyas

NIM : 612006045

Skripsi ini untuk melengkapi syarat-syarat memperoleh

Gelar Sarjana Teknik

dalam

Konsentrasi Teknik Elektronika

FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA

SALATIGA

Januari 2014

ffiPEnPUSTAKAAN UNIvERSITAS

UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANAJl. Diponegoro 52 - 50 Salatiga 5071 I

Jawa Tengah, IndonsiaTelp. 0298 - 321212, Fu. 0298 32 1433

Email: library@adn.ulsw.edu ; http:,//llbrary.uksw.edu

PERNYATAAN TIDAK PIJTGIAT

Saya yang bertanda tangan di bawah ini:

Nama

NIM

Fakultas

Judultugas akhir :

Thesesiana Novie Purwaningtyas

612006045 Email : thesesiana_mirie@yatroo. co. id

Pembimbing

Teknik Elektronika dan Komputer Program Studi: Teknik Elektro

PERANCANGAN TAPIS TAKIK ( NOrcH FILTER) DENGAN GYMTOR

UNTIJK MEREDAM DERAU JALA-JALA PADA SENSOR ISYARAT

JANTI.]NG

1. Ir. Budihardja Murtianta, M.Eng.

2. h. F. Dalu Setiaji, M.T.

Dengan ini menyatakan bahwa:

1. Hasil karya yang saya serahkan ini adalah asli dan belum pernah diajukan untuk mendapatkan gelar

kesarjanaan baik di Universitas Kristen Satya Wacana maupun di institusi pendidikan lainnya.

2. Hasil karya saya ini bukan saduran/terjemahan melainkan merupakan gagasarL flrmusan, dan hasil

pelaksanaan penelitian/impleme,ntasi saya sendiri, tanpa bantuan pihak lain, kecuali aratran pembimbing

akademik dan narasumber penelitian.

3. Hasil karya saya ini merupakan hasil revisi t€rakhir setelah diujikan yang telah diketahui dan disetujui oleh

pembimbing.

4. Dalam karya saya ini tidak terdapat karya atau pe{dapat yang telah ditulis atau dipublikasikan orang lairu

kecuali yang digunakan sebagai acuan dalam naskah dengan me,nyebutkan nama pengamng dao dicantumkan

dalam dafta pustaka.

Pemyataan ini saya bux dengan sesungguhnya Apabila di kerrudian hari terbukti ada penyimpangan dan

ketidakbenaran dalam pemyataan ini maka saya bersedia menerima sanksi akademik berupa pencabutan gelar

yang telah diperoleh karena karya saya ini, serta sanksi lain yang sesuai de,ngan ketentuan yang berlaku di

Univenitas Kristen Satya Wacana-

Et16AOa

ffiPERPUSTAKAAN UNIYERSITAS

UNIVERSTTAS KRISTEN SATYA WACANAJl. Diponegoro 52 - 50 Sdatiga 5071 I

Jawa Tengah, IndoresiaTelp. 0298 - 321212,F*.0298321+33

Emil: library@adm,uksw.edu ; http://library.ulcw.edu

PERNYATAAN PERSETUJUAN AKSES

Saya yang bertanda tangan di bawah ini:

Fakultas

Judul tugas akhir :

Thesesiana Novie Purwaningtyas

612006045 Email : thesesiana-miri@yahoo.co.id

Teknik Elektronika dan Komputer Program Studi: Teknik Elel:tro

PERANCANGAN TAPIS TAKIK ( NOTCH FILTER) DENGAN GYMTOR

I]NTI.JK MEREDAM DERAU JALA-JALA PADA SENSOR ISYARAT

JANTT'NG

Dengan ini saya menyerahkan hak non-eksklusif kepda Perpustakaan Universitas - Universitas Kristen Satya

Wacana untuk menylmpan, m€,lrgatur akses serta melakukan pengelolaan terhadap karya saya ini dengan

mengacu pada ketentuan akses tugas akhir elektronik sebagai berikut (beri tanda pada kotak yang sesuai):

EI a. Saya mengijinkan karya tersebut diunggah ke dalam aplikasi Repositori PerpustakaanUniversitas,

danlilauportal GARLTDA

tr b. Saya tidak mengijinkan karya tersebut diunggah ke dalam aplikasi Repositori Perpustakaan Universitas,

danl af;ilt portal GARUDAT *

Demikian pemyataan ini sayabuat dengan sebenamya.

Salatiga, 13 Maret 2014

Mengetahui,

Ir. Budihardj a Murtiantq M. Eng.

The s e siana Novie P ww aningtyas

Ir. F. Dala Setiaji, IvIT.

PERANCAI\TGAI\T TAPIS TAKIK (NOfiCII FILTER) DANGAN

GYRATOR UNTTJK MEREDAM DERAU JALA.JALA PADA

SENSOR ISYARAT JAI\TI]NG

oleh

Thesesiana Novie Pwwaningtyas

N[rd: 612M6045

Stripsi ini telah diterima dan disahkatl

Untuk melengkapi salah satu syarat menrperoleh

Gelm Sarjana Teknik

dalam

Konsentasi Teknik Elekhonika

Program Studi TeknikEtelrtro \ir

Fakultas Teknik Elektronika Dar Komputer

Universitas Kristen Satya Wacana

Salatiga

Disahkan oleh

Pembimbing I Pembimbins Il

Wh. Budihardja Murtianta M.Eng.

rgr. : .q.!.?.YY!.?::...Y'v

h. F. Dalu Setiaji, M.T.

rgr. : 27...*!r:::! ;ntv

ll

iii

PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT

Saya yang bertanda tangan dibawah ini :

NAMA : Thesesiana Novie Purwaningtyas

NIM : 612006045

JUDUL SKRIPSI : Perancangan Tapis Takik ( Notch Filter ) dengan

Gyrator untuk Meredam Derau Jala-jala pada Sensor

Isyarat Jantung

Menyatakan bahwa skripsi tersebut di atas bebas plagiat. Apabila ternyata

ditemukan di unsur plagiat di dalam skripsi saya, maka saya bersedia mendapatkan

sanksi apa pun sesuai aturan yang berlaku.

Salatiga, 7 Januari 2014

Thesesiana Novie Purwaningtyas

iv

INTISARI

Tapis Takik (Notch filter) adalah rangkaian elektronika yang berfungsi untuk

menghalangi atau menahan sinyal-sinyal dengan frekuensi antara (median) dan akan

meneruskan sinyal-sinyal dengan frekuensi di bawah dan di atas frekuensi antara. Hasil

pengujian Notch filter yang telah dilakukan oleh Hanapi Gunawan pada skripsinya

berjudul “Alat Untuk Memperagakan Irama Denyut Jantung Sebagai Bunyi dan

Pengukur Kecepatan Denyut Jantung Melalui Elektroda pada Telapak Tangan”

mengalami pelemahan sebesar -22,499 dB pada frekuensi 50 Hz untuk meredam derau

jala-jala pada frekuensi 50 Hz. Serta pengujian yang dilakukan oleh Leo Hartono pada

skripsinya berjudul ”Alat Bantu Analisa Heart Rate Variability”,nilai pelemahnnya

sebesar -20 dB untuk meredam derau jala-jala pada frekuensi 50Hz.

Maka pada tugas akhir ini akan dirancang dan direalisasikan rangkaian yang dapat

meredam derau jala-jala pada sensor isyarat jantung yang nilai pelemahnnya bisa

ditingkatkan dengan gyrator. Serta dapat menampilkan isyarat elektrik jantung pada

osciloscop dan pada layar komputer selama selang waktu lima menit.

v

ABSTRACT

The notch filter (Notch filters) are electronic circuits that serve to hinder or

hold signals with a frequency between (median) and will forward the signal with

frequencies below and above the intermediate frequency. Notch filter testing results

conducted by the Gunawan Hanapi thesis entitled "Tool To Demonstrate For Heartbeat

Rhythm Sound and Speed Measuring Heart Rate Through Electrodes on Palms"

weakened by -22.499 dB at a frequency of 50 Hz to dampen noise meshes on frequency

of 50 Hz. As well as testing conducted by Leo Hartono on his thesis entitled "Aid Heart

Rate Variability Analysis", the value of -20 dB pelemahnnya to dampen noise nets at

50Hz frequency.

So on this final project will be designed and realized a series that can dampen

noise in sensor nets cardiac signaling attenuation value can be enhanced with gyrator.

And can display the heart's electrical signaling in osciloscop and on the computer screen

during the time interval of five minutes.

vi

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah

memberikan hikmah, nikmat, kekuatan dan kesabaran dalam menyelesaikan

perancangan dan penulisan skripsi sehingga skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik

sebagai syarat untuk menyelesaikan studi Strata satu di Fakultas Teknik Elektro dan

Komputer Universitas Kristen Satya Wacana.

Pada kesempatan ini juga, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada

berbagai pihak, antara lain :

1. Papa mama yang sudah dengan sabar mensupport doa tenaga dan semuanya

dari awal kuliah sampai sekarang ini, terima kasih masih percaya dengan

anaknya buat menyelesaikan kuliah ini, papa Purwoto mama Indriyani terima

kasih semoga bisa membalas semuanya segera setelah gelar S.T ini diperoleh

dengan perjuangan yang amat panjang.

2. Pak Budiharja dan pak Dalu yang sudah menuntun selama kuliah di Elektro

ini dan khususnya dalam skripsi ini, terima kasih untuk arahan bimbingan

waktu saran revisi dan waktu yang sudah diberikan sampai selesainya skripsi

ini terima kasih sekali pak, semoga setelah lulus bisa makin membanggakan.

3. Budi Santoso “Onip Qwak” sang soulmate sejati dalam hidup nyata..khayalan

dan di hati tentunya, makasih buat semua-muanya, buat tuntunan belajarnya,

buat marah-marahnya, buat sebel-sebelnya, buat nangis-nangisnya dan buat

pengertiannya yang banyak banget dan buat kasih sayangnya nemeni aku dari

awal sampai akhir ini. Makasih banget I love you so much..forever ^^.tanpa

kamu apa jadinya aku hehhehe..

4. Dik Agnesia Novita Avionita, makasih udah nemenin dirumah kalo pas

dirumah walau sering aku yang ninggal terus hahaha…gangguin karena minta

laptopku terus, jadi keganggu ni hehehe….^^ sukses buat kuliahnya dan

cepet lulus y…ojo galau wae …^^

5. Terima kasih buat Bapak dan Ibu dari Budi Santoso atas semuanya, doa,

support dan tenaga selama ini yang sangat berarti banget buat aku.

vii

6. Terima kasih buat Zacky, Vicky, Cinta, Velly, Billy, Susan, Yoga..I love you

all pokoknya .

7. Terima kasih buat Gohtsters guild, Denz, Boe, Batozay, Toples, Paimo ojo

galau terus y…. Brewok”ori dlu”,Dhanar, Fasla,khusus buat Desoy jangan

males tu level belum 80,juga cepet lulus y….Dan buat Zxc, Stylizh, Zakura, ,

Tigor Pink, Immortal, Ngk, Mirie semangat untuk rusuh-rusuhan n king lagi

wkkkk

8. Teman-teman seperjuangan angkatan 2006, Angling dan Chandra yang sudah

bantu banget dalam menyukseskan skripsi ini..tanpa kalian apa jadinya

tampilan skripsiku hehe..,Ptie’zz ‘hangga’ yang dah bantu repot angkat –

angkat dan tester cadangan, dion yongky yebe bonus aryo sahat retsky andi

ranjit ari samudra paskalis budikong penda yoyo danus dan semuanya semoga

setelah lulus bisa makin sukses dan jangan lupa aku yang cantik ini y ^^.

9. Serta Putu’07 yang dah mengisi hari-hari di AT-6 ,kalo ga da jadi terasa

sepi..Narendra’07 yang hobinya inbox fb tentang galau-galaunya..ojo galau-

galau ndra..semangatt pasti bisa ^^

10. FTJE FTJE tetap jaya tetap jaya lambangnya lambangnya sandal jepit sandal

jepit FTJE FTJE tetap jaya tetap jaya sampai tua tua FTE jaya FTE jaya FTE

jaya FTE jaya sentosa FTE jaya FTE jaya FTE jaya slamanya..

Penulis berharap tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca

sekalian. Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, sehingga

penulis mengharap kritik dan saran dari pembaca sekalian yang dapat berguna untuk

kemajuan kita bersama.

Salatiga, 1 Januari 2014

Penulis

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................................... i

HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................. ii

HALAMAN PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT .................................................. iii

HALAMAN INTISARI ........................................................................................... iv

HALAMAN ABSTRACT ......................................................................................... v

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

DAFTAR ISI ........................................................................................................... viii

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... x

DAFTAR TABEL ................................................................................................... xii

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

1.1. Tujuan .......................................................................................... 1

1.2. Latar Belakang Masalah ............................................................... 1

1.3. Spesifikasi Alat ............................................................................ 3

1.4. Sistematika Penulisan ................................................................... 3

BAB II LANDASAN TEORI ............................................................................ 4

2.1. Elektrokardiogram…………….. .................................................. 4

2.1.1 Sistem Konduksi Listrik Jantung…………….. .................... 5

2.1.2 Gelombang Elektrokardiogram…………….. ....................... 5

2.2. Metode Pengukuran Detak Jantung ............................................... 8

2.3. Band Pass Filter .......................................................................... 9

2.4. Notch Filter................................................................................... 9

2.5. Gyrator ......................................................................................... 13

2.6. Penguat Instrumentasi AD620 ....................................................... 16

2.7. Mikrokontroler ATMega32 ........................................................... 17

2.8. Analog To Digital Converter (A/D Converter) .............................. 19

ix

BAB III PERANCANGAN DAN REALISASI SISTEM .................................... 21

3.1. Cara Kerja Alat ............................................................................ 21

3.2. Perancangan dan Realisasi Perangkat Keras ................................. 22

3.2.1. Pengujian Perangkat Keras Secara Terpisah ....................... 22

3.2.1.1. Modul Penguat Elektrokardiogram ........................ 22

3.2.1.2. Modul Notch filter dengan gyrator ........................ 24

3.2.1.3. Modul Dc-offset .................................................... 33

3.2.1.4. Modul Rangkaian Penyangga / Buffer ................... 35

3.2.2. Pengujian Perangkat Keras Secara Keseluruhan ................. 36

3.3. Perancangan dan Realisasi Perangkat Lunak ................................ 36

3.3.1. Modul Mikrokontroler ATMega32 .................................... 36

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA .............................................................. 38

4.1. Pengujian Perangkat Keras ............................................................ 38

4.1.1. Pengujian Perangkat Keras Secara Terpisah ........................ 38

4.1.1.1. Pengujian Penguat Elektrokardiogram ................... 38

4.1.1.2. Pengujian Notch filter dengan gyrator ................... 41

4.1.1.3. Pengujian Dc-offset ............................................... 46

4.1.1.4. Pengujian Rangkaian Penyangga / Buffer .............. 48

4.1.2. Pengujian Perangkat Keras Secara Keseluruhan .................. 49

4.2. Pengujian Perangakat Lunak ......................................................... 52

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 53

5.1. Kesimpulan ................................................................................... 53

5.2. Saran ............................................................................................. 54

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1. Rangkaian Notch Filter 50Hz ........................................................... 1

Gambar 1.2. Tanggapan Frekuensi Notch Filter 50Hz ............................................ 2

Gambar 2.1. Sistem konduksi jantung .................................................................... 5

Gambar 2.2. Depolarisasi pada nodus SA dan atrium berkontraksi ......................... 6

Gambar 2.3. Gelombang P pada elektrokardiogram ............................................... 6

Gambar 2.4. Depolarisasi pada ventrikel dan terjadi kontraksi pada ventrikel ........ 6

Gambar 2.5. Gelombang QRS pada elektrokardiogram .......................................... 7

Gambar 2.6. Repolarisasi pada ventrikel ................................................................ 7

Gambar 2.7. Gelombang T pada elektrokardiogram ............................................... 7

Gambar 2.8. Sinyal elektrokardiogram secara utuh ................................................ 8

Gambar 2.9. Mengukur detak jantung pada pergelangan tangan ............................. 8

Gambar 2.10. Tanggapan Frekuensi Band Pass Filter………………………………..9

Gambar 2.11. Tanggapan Frekuensi Band Reject Filter. .......................................... 10

Gambar 2.12 Rangkaian Dan Output Band Reject Filter (BRF) Bidang Lebar ......... 10

Gambar 2.13 Rangkaian Band Reject Filter (BRF) Bidang Sempit…………….........12

Gambar 2.14. Faktor Q (kualitas ) suatu filter .......................................................... 12

Gambar 2.15. Symbol dari Gyrator .......................................................................... 14

Gambar 2.16. Susunan pin IC AD620 tampak atas ................................................... 16

Gambar 2.17. Susunan Pin ATMega32 .................................................................... 18

Gambar 2.18. Register ADCSRA ............................................................................. 19

Gambar 2.19. Register ADMUX. ............................................................................. 20

Gambar 3.1. Blok Diagram Alat Keseluruhan ........................................................ 21

Gambar 3.2. Kabel lead ......................................................................................... 22

Gambar 3.3. Elektroda yang ditempel pada tangan dan kaki ................................... 22

Gambar 3.4. Penempatan Elektroda pada tubuh manusia ........................................ 23

Gambar 3.5. Rangkaian penguat AD620 ................................................................ 23

Gambar 3.6. Rangkaian Notch Filter 50Hz ............................................................ 24

Gambar 3.7. Tanggapan Frekuensi Rangkaian Notch Filter 50Hz ......................... 24

xi

Gambar 3.8. Transfer Function Rangkaian Notch Filter 50Hz ............................... 26

Gambar 3.9. Rangkaian Notch Filter 50Hz dengan Gyrator ................................... 28

Gambar 3.10. Tanggapan Frekuensi Rangkaian Notch Filter 50Hz dengan Gyrator 28

Gambar 3.11. Rangkaian Pembagi Tegangan ........................................................... 34

Gambar 3.12 Rangkaian Dc offset dengan penguatan .............................................. 34

Gambar 3.13. Rangkaian Buffer / Penyangga ........................................................... 35

Gambar 3.14. Rangkaian Mikrokontroler ATMega32 .............................................. 36

Gambar 3.15. Diagram alir program mikrokontroler ................................................ 36

Gambar 4.1. Penempatan elektroda pada subyek yang diuji ................................... 38

Gambar 4.2. Blok Pengujian Penguat Elektrokardiogram ....................................... 39

Gambar 4.3. Isyarat masukan Pengujian Penguat Elektrokardiogram ..................... 39

Gambar 4.4. Hasil Pengujian Keluaran Penguat Instrumentasi ............................... 40

Gambar 4.5. Tanggapan frekuensi tapis Notch 50Hz .............................................. 42

Gambar 4.6. Keluaran dari Notch Filter pada frekuensi 1 Hz ................................. 43

Gambar 4.7. Keluaran dari Notch Filter pada frekuensi 50 Hz ................................ 44

Gambar 4.8. Keluaran dari Notch Filter pada frekuensi 100 Hz .............................. 45

Gambar 4.9. Keluran dari DC offset tanpa diberi inputan ...................................... 46

Gambar 4.10. Keluran dari DC offset tanpa diberi inputan dengan penguatan .......... 46

Gambar 4.11. Inputan AC pengujian DC offset. ...................................................... 47

Gambar 4.12. Keluran dari DC offset dengan inputan menggunakan penguatan ...... 47

Gambar 4.13. Keluran dari rangkaian Buffer ............................................................ 48

Gambar 4.14. Blok Diagram Alat Keseluruhan ........................................................ 49

Gambar 4.15. Sinyal Keluaran Penguat Elektrokardiogram ...................................... 49

Gambar 4.16. Sinyal Keluaran dari Notch Filter dengan gyrator .............................. 50

Gambar 4.17. Sinyal Keluaran dari DC offset .......................................................... 51

Gambar 4.18. Tampilan Aplikasi Desktop ............................................................... 52

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Perbedaan seri AVR berdasarkan jumlah memori .............................. 17

Tabel 4.1. Hasil pengujian tapis Notch 50 Hz ..................................................... 42