RANCANG BANGUN SISTEM PENGUKURAN KADAR …

RANCANG BANGUN SISTEM PENGUKURAN KADAR HEMOGLOBIN DARAH BERBASIS MIKROKONTROLER

SKRIPSI

AFFAN MUHAMMAD

PROGRAM STUDI S1 TEKNOBIOMEDIK

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS AIRLANGGA

2012

ADLN Perpustakaan Universitas Airlangga

Skripsi Rancang Bangun Sistem Pengukuran Kadar Hemoglobin Darah Berbasis Mikrokontroler

Affan Muhammad

ii

RANCANG BANGUN SISTEM PENGUKURAN KADAR HEMOGLOBIN DARAH BERBASIS MIKROKONTROLER

SKRIPSI

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Bidang Teknobiomedik

Pada Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga

Disetujui oleh:

Pembimbing I

Supadi, S.Si, M.Si NIP. 19720918 199802 1001

Pembimbing II

Drs. Tri Anggono Prijo NIP. 19610517 199002 1001



Affan Muhammad

iii

LEMBAR PENGESAHAN SKRIPSI

Judul : RANCANG BANGUN SISTEM PENGUKURAN KADAR HEMOGLOBIN DARAH BERBASIS MIKROKONTROLER

Penyusun : AFFAN MUHAMMAD NIM : 080810296 Pembimbing I : Supadi, S.Si, M.Si Pembimbing II : Drs. Tri Anggono Prijo Tanggal Seminar : 9 Agustus 2012

Disetujui Oleh : Pembimbing I

Supadi, S.Si, M.Si NIP. 19720918 199802 1001

Pembimbing II

Drs. Tri Anggono Prijo NIP. 19610517 199002 1001

Mengetahui :

Ketua Departemen Fisika Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Airlangga

Drs. Siswanto, M.Si NIP. 19640305 198903 1 003

Ketua Program Studi S1 Teknobiomedik

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga

Dr. Retna Apsari, M.Si NIP. 19680626 199303 2 003



Affan Muhammad

iv

PEDOMAN PENGGUNAAN SKRIPSI

Skripsi ini tidak dipublikasikan, namun tersedia di perpustakaan dalam lingkungan Universitas Airlangga, diperkenankan untuk dipakai sebagai referensi kepustakaan, tetapi pengutipan harus seizin penyusun dan harus menyebutkan sumbernya sesuai kebiasaan ilmiah. Dokumen skripsi ini merupakan hak milik Universitas Airlangga.



Affan Muhammad

v

KATA PENGANTAR

Puji syukur ke hadirat Allah SWT yang senantiasa memberikan hidayah,

inayah, dan rahmat-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan naskah skripsi

yang berjudul “Rancang Bangun Sistem Pengukuran Kadar Hemoglobin

Darah Berbasis Mikrokontroler”.

Naskah skripsi ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat kelulusan.

Pada kesempatan ini, penyusun menyampaikan terima kasih yang sebesar-

besarnya kepada:

1. Ketua Departemen Fisika, Bapak Drs. Siswanto, M.Si, yang telah memberikan

fasilitas laboratorium untuk pelaksana penelitian skripsi ini.

2. Ketua Program Studi S1 Teknobiomedik, Ibu Dr. Retna Apsari, M.Si, yang

telah memberikan informasi tentang penyusunan naskah skripsi ini.

3. Bapak Supadi, S.Si, M.Si selaku pembimbing I yang selalu memberikan

masukan dan meluangkan waktu bagi penyusun untuk berkonsultasi.

4. Bapak Drs. Tri Anggono Prijo selaku pembimbing II yang selalu memberikan

masukan dan meluangkan waktu bagi penyusun untuk berkonsultasi.

5. Bapak dan Ibu tercintaku yang telah memberikan dukungan material maupun

moril.

6. Kartika Indah Pratiwi yang telah memberikan motivasi dan semangat hingga

terselesaikan skripsi ini.

7. Dr. Danu Teguh yang telah memfasilitasi dan memberi pengarahan mengenai

alat pengukuran kadar hemoglobin darah yang telah ada.



Affan Muhammad

vi

8. Mas Harry dan zul yang banyak memberikan masukan, serta kritik dan saran

yang membangun pada penyusunan naskah skripsi ini.

9. Crew Lapantech yang selalu menemani mengerjakan skripsi dalam suka

maupun duka dan semoga tetap memberikan kontribusi dalam pengembangan

teknologi medis selanjutnya.

10.Eyang Ati yang selalu memberikan asupan gizi yang baik.sekali lagi

terimakasih.

11.Dosen-dosen, staf karyawan, dan teman-teman angkatan 2008 Program Studi

S1 Teknobiomedik, Universitas Airlangga serta semua pihak yang telah

membantu penyusun selama proses penyusunan naskah skripsi ini.

Penyusun menyadari bahwa naskah skripsi ini masih banyak kekurangan.

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

perbaikan naskah skripsi ini.

Surabaya, Agustus 2012

Penyusun

Affan Muhammad



Affan Muhammad

vii

Muhammad, Affan, 2012, Rancang Bangun Sistem Pengukuran Kadar Hemoglobin Darah Berbasis Mikrokontroler. Skripsi ini dibawah bimbingan Supadi, S.Si, M.Si dan Drs. Tri Anggono Prijo, Program Studi S1 Teknobiomedik Departemen Fisika Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Airlangga.

ABSTRAK

Darah terdiri dari beberapa komponen diantaranya eritrosit, dan didalam eritrosit terdapat hemoglobin yang mempengaruhi warna merah pada darah. Warna merah dipengaruhi oleh hemoglobin saat mengikat oksigen yang disebut sebagai oksihemoglobin (HbO2). Metode yang digunakan menganalisis kadar hemoglobin darah menggunakan parameter kepekatan warna darah. Alat ini dapat mengukur kadar hemoglobin darah manusia berdasarkan intensitas cahaya yang diterima oleh sensor. Penelitian ini menguji berbagai macam LED sebagai sumber cahaya diantaranya LED merah, biru, dan hijau. LED yang cocok digunakan sebagai alat pengukuran kadar hemoglobin ialah LED hijau. Alat ini mempunyai tingkat keakuratan yang tinggi dalam pengukuran kadar hemoglobin dengan rata-rata persentase kesalahan 1,58% dan tingkat ketepatan sebesar 98,48% jika dibandingkan dengan alat hemotology analyzer. Kata kunci : darah, pengukuran hemoglobin, LED



Affan Muhammad

viii

Muhammad, Affan, 2012, Design of Microcontroller Based-Blood Haemoglobin Measurement System. This thesis was under the guidance of Supadi, S.Si, M.Si and Drs. Tri Anggono Prijo, Biomedical Engineering, Physiscs Department, Faculty of Science and Technology, Airlangga University.

ABSTRACT Blood contains several components, one of which is erythrocytes also contain haemoglobin which affects the red color of the blood. The red color is affected by haemoglobin while binding oxygen which then is called oxyhemoglobin (HbO2). The method used in analyzing the blood haemoglobin levels was by using the blood density parameters. This device can measure human blood hemoglobin levels according to the light intensity received by the sensor. This study examined a wide range of LEDs that would be suitable to be used as a light source, such as red, blue, and green LED. The suitable LED, as a tool for measuring blood haemoglobin levels was the green one. This device has a high degree of accuracy in the measurement of hemoglobin levels with the error percentage of 1.58% on average, while the accuracy rate was found to be 98.48% when compared with the haemotology analyzer device. Keywords: blood, haemoglobin measurement, LED



Affan Muhammad

ix

DAFTAR ISI

halaman

LEMBAR JUDUL ......................................................................................... i

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

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

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

KATA PENGANTAR .................................................................................... v

ABSTRAK ..................................................................................................... vii

ABSTRACT ................................................................................................... viii

DAFTAR ISI .................................................................................................. ix

DAFTAR TABEL.............................................................................................. xiii

DAFTAR GAMBAR...................................................................................... xiv

DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. xvi

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

1.1. Latar Belakang Masalah ..................................................................... 1

1.2. Rumusan Masalah .............................................................................. 3

1.3. Tujuan Penelitian ............................................................................... 4

1.4. Manfaat Penelitian .............................................................................. 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................. 5

2.1. Pengertian Hemoglobin (Hb) .............................................................. 5

2.1.1 Satuan Kadar Hemoglobin (Hb) ................................................... 5

2.1.2 Struktur Hemoglobin..................................................................... 6

2.1.3 Hubungan Intensitas Warna dengan Hemoglobin .......................... 6



Affan Muhammad

x

2.2 Pemeriksaan Kadar Hemoglobin (Hb) ................................................. 8

2.2.1 Metode Sahli (dengan Manual) .................................................... 8

2.2.2 Metode Sianthemoglobin (dengan Spektrofotometer) ................... 9

2.3 Larutan Reagen HCl 0,1 N .................................................................. 10

2.4 Hakekat Cahaya ................................................................................... 10

2.4.1 Gelombang Cahaya ...................................................................... 10

2.4.2 Spektrum Gelombang Cahaya ...................................................... 11

2.5 Prinsip Dasar Sistem Spektrofotometri ................................................ 12

2.6 LED (Light Emitting Diode) ................................................................. 13

2.7 Sensor Fototransistor ........................................................................... 14

2.8 Rangkaian Penguat .............................................................................. 15

2.9 Mikrokontroler .................................................................................... 16

2.10 LCD (Liquid Crystal Display) ............................................................. 18

2.12 Arduino Software .............................................................................. 19

BAB III METODE PENELITIAN ............................................................. 21

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ............................................................. 21

3.2. Alat dan Bahan ................................................................................... 21

3.3. Prosedur Penelitian ............................................................................. 22

3.4 Prosedur Perancangan.......................................................................... 24

3.4.1 Perancangan Mekanik .................................................................. 24

3.4.2 Pembuatan Sampel ....................................................................... 24

3.4.3 Perancangan Perangkat Optik dan Hardware ............................... 25

3.4.3.1 Komponen Optik .................................................................... 26



Affan Muhammad

xi

3.4.3.2 Komponen Elektronik ............................................................. 26

3.4.3.2.1 Power Supply ....................................................................... 26

3.4.3.2.2 Rangkaian Sensor ................................................................ 27

3.4.3.2.3 Rangkaian Amplifier ............................................................. 28

3.4.3.2.4 Rangkaian Minimum Sistem ................................................ 28

3.4.3.2.5 Rangkaian LCD ................................................................... 30

3.4.4 Perancangan Perangkat Lunak ...................................................... 31

3.5 Tahap Pengujian ................................................................................... 32

3.6 Tahap Pengambilan Data ...................................................................... 33

3.7 Analisis Data ........................................................................................ 33

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................... 34

4.1. Hasil Perancangan Alat ....................................................................... 34

4.1.1 Perangkat Mekanik ...................................................................... 34

4.1.2 Perangkat Keras (Hardware) ........................................................ 35

4.1.2.1 Power Supply Adaptor ............................................................ 35

4.1.2.2 Ragkaian Sensor Cahaya ......................................................... 36

4.1.2.3 Rangkaian Amplifier ............................................................... 37

4.1.2.4 Rangkaian Minimum Sistem .................................................... 37

4.1.2.5 Rangkaian Modul LCD ........................................................... 38

4.1.3 Perangkat Lunak (Software) ......................................................... 39

4.1.3.1 Perancangan Perangkat Lunak pada Arduino .......................... 39

4.2 Hasil Pengujian Alat dan Analisis data ................................................ 41

4.2.1 Uji Panjang Gelombang ................................................................ 41



Affan Muhammad

xii

4.2.2 Uji Tansmisi Larutan dengan Perbandingan LED ......................... 44

4.2.3 Uji Linieritas Sensor Fototransistor .............................................. 47

4.2.4 Uji Rangkaian Sensor Fototransistor Terhadap Hemoglobin ......... 47

4.2.5 Uji Rangkaian Amplifier Terhadap Hemoglobin .......................... 49

4.2.6 Uji Alat Keseluruhan ................................................................... 50

4.3 Pembahasan ......................................................................................... 51

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................... 54

5.1 Kesimpulan ........................................................................................ 54

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

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 55

LAMPIRAN



Affan Muhammad

ix

DAFTAR ISI

halaman

LEMBAR JUDUL ......................................................................................... i

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

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

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

KATA PENGANTAR .................................................................................... v

ABSTRAK ..................................................................................................... vii

ABSTRACT ................................................................................................... viii

DAFTAR ISI .................................................................................................. ix

DAFTAR TABEL.............................................................................................. xiii

DAFTAR GAMBAR...................................................................................... xiv

DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................. xvi

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

1.1. Latar Belakang Masalah ..................................................................... 1

1.2. Rumusan Masalah .............................................................................. 3

1.3. Tujuan Penelitian ............................................................................... 4

1.4. Manfaat Penelitian .............................................................................. 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................. 5

2.1. Pengertian Hemoglobin (Hb) .............................................................. 5

2.1.1 Satuan Kadar Hemoglobin (Hb) ................................................... 5

2.1.2 Struktur Hemoglobin..................................................................... 6

2.1.3 Hubungan Intensitas Warna dengan Hemoglobin .......................... 6



Affan Muhammad

x

2.2 Pemeriksaan Kadar Hemoglobin (Hb) ................................................. 8

2.2.1 Metode Sahli (dengan Manual) .................................................... 8

2.2.2 Metode Sianthemoglobin (dengan Spektrofotometer) ................... 9

2.3 Larutan Reagen HCl 0,1 N .................................................................. 10

2.4 Hakekat Cahaya ................................................................................... 10

2.4.1 Gelombang Cahaya ...................................................................... 10

2.4.2 Spektrum Gelombang Cahaya ...................................................... 11

2.5 Prinsip Dasar Sistem Spektrofotometri ................................................ 12

2.6 LED (Light Emitting Diode) ................................................................. 13

2.7 Sensor Fototransistor ........................................................................... 14

2.8 Rangkaian Penguat .............................................................................. 15

2.9 Mikrokontroler .................................................................................... 16

2.10 LCD (Liquid Crystal Display) ............................................................. 18

2.12 Arduino Software .............................................................................. 19

BAB III METODE PENELITIAN ............................................................. 21

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ............................................................. 21

3.2. Alat dan Bahan ................................................................................... 21

3.3. Prosedur Penelitian ............................................................................. 22

3.4 Prosedur Perancangan.......................................................................... 24

3.4.1 Perancangan Mekanik .................................................................. 24

3.4.2 Pembuatan Sampel ....................................................................... 24

3.4.3 Perancangan Perangkat Optik dan Hardware ............................... 25

3.4.3.1 Komponen Optik .................................................................... 26



Affan Muhammad

xi

3.4.3.2 Komponen Elektronik ............................................................. 26

3.4.3.2.1 Power Supply ....................................................................... 26

3.4.3.2.2 Rangkaian Sensor ................................................................ 27

3.4.3.2.3 Rangkaian Amplifier ............................................................. 28

3.4.3.2.4 Rangkaian Minimum Sistem ................................................ 28

3.4.3.2.5 Rangkaian LCD ................................................................... 30

3.4.4 Perancangan Perangkat Lunak ...................................................... 31

3.5 Tahap Pengujian ................................................................................... 32

3.6 Tahap Pengambilan Data ...................................................................... 33

3.7 Analisis Data ........................................................................................ 33

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................... 34

4.1. Hasil Perancangan Alat ....................................................................... 34

4.1.1 Perangkat Mekanik ...................................................................... 34

4.1.2 Perangkat Keras (Hardware) ........................................................ 35

4.1.2.1 Power Supply Adaptor ............................................................ 35

4.1.2.2 Ragkaian Sensor Cahaya ......................................................... 36

4.1.2.3 Rangkaian Amplifier ............................................................... 37

4.1.2.4 Rangkaian Minimum Sistem .................................................... 37

4.1.2.5 Rangkaian Modul LCD ........................................................... 38

4.1.3 Perangkat Lunak (Software) ......................................................... 39

4.1.3.1 Perancangan Perangkat Lunak pada Arduino .......................... 39

4.2 Hasil Pengujian Alat dan Analisis data ................................................ 41

4.2.1 Uji Panjang Gelombang ................................................................ 41



Affan Muhammad

xii

4.2.2 Uji Tansmisi Larutan dengan Perbandingan LED ......................... 44

4.2.3 Uji Linieritas Sensor Fototransistor .............................................. 47

4.2.4 Uji Rangkaian Sensor Fototransistor Terhadap Hemoglobin ......... 47

4.2.5 Uji Rangkaian Amplifier Terhadap Hemoglobin .......................... 49

4.2.6 Uji Alat Keseluruhan ................................................................... 50

4.3 Pembahasan ......................................................................................... 51

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................... 54

5.1 Kesimpulan ........................................................................................ 54

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

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 55

LAMPIRAN



Affan Muhammad

xiv

DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul Gambar Halaman

2.1 Pengukuran Kadar Hemoglobin Sahli ...................................................... 9

2.2 Pengukuran Kadar Hemoglobin dengan Sianmethemoglobin .................. 9

2.3 Ilustrasi Radiasi pada Bahan ................................................................... 12

2.4 Simbol dan Rangkaian LED .................................................................... 14

2.5 Sensor Fototransistor ............................................................................... 15

2.6 Penguat Non-Inverting ............................................................................ 16

2.7 Konfigurasi Pin pada LM358 .................................................................. 16

2.8 Susunan pin ATMega 328 ....................................................................... 17

2.9 Tampilan Software Arduino .................................................................... 20

3.1 Diagram Alir Prosedur Penelitian ............................................................ 23

3.2 Sampel Darah dan Reagen HCl 0,1 N, dan Pipet Darah ........................... 25

3.3 Diagram blok Keseluruhan Sistem .......................................................... 25

3.4 Rangkaian Sensor Phototransistor .......................................................... 27

3.5 rangkaian Operational Amplifier ............................................................. 28

3.6 Rangkaian Minimum Sistem ................................................................... 29

3.7 Rangkaian Port C sebagai ADC .............................................................. 30

3.8 Rangkaian LCD ...................................................................................... 31

3.9 Flowchart Perangkat Lunak ..................................................................... 31

3.10 Alat HemolotogyAnalizer ....................................................................... 33



Affan Muhammad

xv

DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul Gambar Halaman

4.1 a. Mekanik Tampak Atas......................................................................... 34

b. Mekanik Tampak Dalam ..................................................................... 34

4.2 Power Supply Adaptor 12 Volt................................................................ 35

4.3 Skematik Amplifier ................................................................................. 36

4.4 Rangkaian Amplifier ............................................................................... 37

4.5 Rangkaian Minimum Sistem ................................................................... 37

4.6 Rangkaian Modul LCD ........................................................................... 38

4.7 Software Arduino ................................................................................... 40

4.8 Pembacaan Serial Port............................................................................. 40

4.9 Flowchart Perangkat Lunak ..................................................................... 41

4.10 Grafik Uji Transmisi Larutan dengan HCl 1,5 ml .................................... 45

4.11 Grafik Uji Transmisi Larutan dengan HCl 2 ml ....................................... 46

4.12 Grafik Linieritas Sensor Fototransistor .................................................... 48

4.13 Grafik Linieritas Amplifier...................................................................... 49



Affan Muhammad

xvi

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Judul Lampiran

1 Hasil Alat Pengukuran Kadar Hemoglobin Darah

2 Listing Program

3 Datasheet Arduino Severino

4 Datasheet Fototransistor PT334-6C

5 Datasheet ATMega 328P

6 Datasheet LM358



Affan Muhammad

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Dalam era globalisasi dan informasi seperti sekarang, kemajuan di

bidang teknologi menjadi alternatif utama. Teknologi berkembang begitu cepat

merambah dalam dinamika kehidupan masyarakat secara menyeluruh, seperti

kemajuan teknologi di bidang medis.

Pemeriksaan darah dalam bidang medis adalah salah satu bentuk diagnosa

dengan memeriksa komponen-komponen yang ada dalam darah untuk

pendeteksian suatu penyakit. Salah satu contoh dari pemeriksaan darah ialah

pengukuran kadar Hb dalam darah, dimana kadar Hb normal dalam darah adalah

13,4-17,7g% untuk laki-laki dan 11,4-16,1g% untuk perempuan (Zarianis, 2006).

Kadar Hemoglobin ialah ukuran pigmen respiratorik dalam butiran-butiran darah

merah (Costill, 1998). Jumlah hemoglobin dalam darah normal adalah kira-kira 15

gram setiap 100 ml darah dan jumlah ini biasanya disebut “100 persen” (Evelyn,

2009).

Ketidaknormalan kadar Hb dapat dilihat pada penderita demam berdarah

dengan kadar Hb lebih tinggi dari harga normal dan penderita anemia dengan

kadar Hb kurang dari normal. Pengukuran kadar Hb di laboratorium medis dapat

dilakukan dengan mengukur intensitas warna dari sampel darah yang telah diberi

reagen. Pengukuran intensitas warna tersebut dapat dilakukan dengan metode



Affan Muhammad

2

sahli (metode manual), maupun dengan metode Sianmethemoglobin (dengan

Spektrofotometer).

Pada metode sahli darah sampel yang dicampur dengan larutan HCl

sebagai reagannya dengan perbandingan tertentu dan ditempatkan pada tabung

hemometer. Kemudian sampel darah tersebut sedikit demi sedikit diencerkan

dengan akuades hingga warnanya sama dengan warna standar yang telah

ditetapkan. Banyaknya akuades yang ditambahkan menunjukan kadar Hb sampel

darah. Makin banyak akuades yang ditambahkan makin tinggi kadar Hb dalam

sampel darah.

Sedang pada metode Sianmethemoglobin sampel darah yang ada diberi

larutan drabkin dengan perbandingan tertentu pula dan ditempatkan pada larutan

kuvet. Kemudian sampel darah dalam kuvet tersebut diletakan pada suatu alat

yang dimanakan Spektrofotometer untuk mendapatkan kadar Hb dari sampel

darah tersebut.

Kebanyakan laboratorium medis yang ada di Indonesia masih menerapkan

cara sahli, karena mahalnya harga Spektrofotometer yang tersedia. Metode sahli

diperkirakan memiliki faktor kesalahan kira-kira hingga 10% (Adhisuwignjo,

2010). Penyebab kesalahan utama pada metode ini adalah ketelitian pengukuran

kadar Hb dalam darah ditentukan oleh kemampuan individu mengamati

perubahan fisik sampel darah, dalam hal ini perubahan warna dan kecocokannya

dengan warna standar yang telah ditetapkan. Jika pengukuran dilakukan untuk

sampel yang banyak, tentu saja akan melelahkan pekerja medis.



Affan Muhammad

3

Berdasarkan uraian tersebut maka kebutuhkan suatu alat atau sistem yang

mampu mengamati perubahan warna dan mencocokanya dengan warna sampel

darah standar secara teliti mutlak diperlukan. Dalam hal ini dengan menggunakan

spektrofotometer. Penelitian pendahulu yang terkait dengan spektrofotometer

telah dilakukan oleh Hadi (2008) dengan menggunakan serat optik untuk

mendeteksi kadar ion timbal (Pb) dalam air. Pada penelitian ini mengambarkan

bahwa metode spektrofotometri sangat cocok digunakan sebagai pendeteksi dan

pengukuran konsentrasi suatu zat.

Berdasarkan latar belakang tersebut penulis bermaksud untuk

menggunakan metode spektrofotometri sebagai pengukur kepekatan warna darah.

Prinsip kerja dari alat tersebut ialah mengukur intensitas warna pada sampel darah

yang diberi reagan yang dimasukan ke dalam tabung reaksi kemudian dengan

sumber cahaya tertentu diarahkan menuju sempel yang kemudian sampel akan

mengabsorpsi sebagian berkas sedangkan sebagian lagi diteruskan dan ditangkap

oleh detektor. Detektor disini berguna sebagai pendeteksi intensitas cahaya yang

mengenainya dan akan mengubah menjadi tegangan.

1.2 Rumusan Masalah

Dari latar belakang dapat dirumuskan beberapa masalah yang timbul,

yakni sebagai berikut:

1. Warna LED apa yang cocok digunakan sebagai sumber cahaya pada alat

pengukur kadar hemoglobin darah?



Affan Muhammad

4

2. Bagaimana tingkat keakuratan pada alat ini jika dibandingkan dengan alat

pengukuran kadar hemoglobin secara manual?

1.3 Tujuan Penelitian

Penelitian yang akan dilakukan ini bertujuan untuk :

1. Merancang sistem pengukuran kadar hemoglobin darah yang dapat

digunakan untuk mengukur hemoglobin darah.

2. Mengetahui warna LED yang sesuai sebagai sumber cahaya dalam

rancang bangun sistem pengukuran kadar hemoglobin darah.

3. Mengetahui tingkat keakuratan pada alat ini bila dibandingkan dengan

metode lain.

1.4 Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah untuk mempermudah dalam pengukuran

hemoglobin dengan metode sahli sehingga hasil yang diperoleh lebih akurat.

Diharapkan dengan adanya alat ini praktisi medis tidak mengalami kesulitan lagi

dalam penghitungan kadar hemoglobin darah.



Affan Muhammad

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Hemoglobin (Hb)

Hemoglobin adalah protein yang kaya akan zat besi. Memiliki afinitas

(daya gabung) terhadap oksigen dan dengan oksigen itu membentuk

oxihemoglobin di dalam sel darah merah. Dengan fungsi ini maka oksigen dibawa

dari paru-paru ke jaringan-jaringan (Evelyn, 2009).

Hemoglobin merupakan senyawa pembawa oksigen pada sel darah merah.

Hemoglobin dapat diukur secara kimia dan jumlah Hb/100 ml darah dapat

digunakan sebagai indeks kapasitas pembawa oksigen pada darah.

Menurut William, Hemoglobin adalah suatu molekul yang berbentuk bulat

yang terdiri dari 4 sub unit. Setiap sub unit mengandung satu bagian heme yang

berkonjugasi dengan suatu polipeptida. Heme adalah suatu derivat porfirin yang

mengandung besi. Polipeptida itu secara kolektif disebut sebagai bagian globin

dari molekul hemoglobin (Shinta, 2005).

2.1.1 Satuan Kadar Hemoglobin (Hb)

Kadar hemoglobin ialah ukuran pigmenrespiratorik dalam butiran-butiran

darah merah (Costill, 1998). Jumlah hemoglobin dalam darah normal adalah kira-

kira 15 gram setiap 100 ml (Evelyn, 2009). Batas normal nilai hemoglobin untuk

seseorang sukar ditentukan karena kadar hemoglobin bervariasi diantara setiap



Affan Muhammad

6

suku bangsa. Namun WHO telah menetapkan batas kadar hemoglobin normal

berdasarkan umur dan jenis kelamin (Arisman, 2007).

Tabel 2.1 Batas Kadar Hemoglobin (WHO dalam Arisman, 2007)

Kelompok Umur Batas Nilai Hemoglobin (gr/%)

Anak 6 bulan - 6 tahun 11,0

Anak 6 tahun - 14 tahun 12,0

Pria dewasa 13,0

Ibu hamil 11,0

Wanita dewasa 12,0

2.1.2 Struktur Hemoglobin (Hb)

Pada pusat molekul darah terdiri dari cincin heterosiklik yang dikenal

dengan porfirin yang menahan satu atom besi, atom besi ini merupakan situs atau

lokal ikatan oksigen. Porfirin yang mengandung besi disebut heme. Nama

hemoglobin merupakan gabungan dari heme dan globin, globin sebagai istilah

generik untuk protein globular. Ada beberapa protein mengandung heme dan

hemoglobin adalah yang paling dikenal dan banyak dipelajari.

Pada manusia dewasa, hemoglobin berupa tetramer (mengandung 4 submit

protein), yang terdiri dari dari masing-masing dua sub unit alfa dan beta yang

terikat secara non covalen.

2.1.3 Hubungan Intensitas Warna dengan Hemoglobin

Hemoglobin adalah struktur yang terdiri dari haem dan globin, dimana

haem adalah yang memberi warna merah pada darah dan globin adalah protein

darah. Warna merah hemoglobin berasal dari unsur pembuatnya yaitu zat besi.



Affan Muhammad

7

Pada penelitian ini menggunakan reagen HCl dimana reaksi kimia yang terjadi

sebagai berikut :

Hb + HCL Globin + Ferrohem

2Ferrohem + ½ O2 + 2 HCl 2Ferrihemklorida (Hemin)

Hemoglobin dihidrolisis dengan HCl menjadi globin ferroheme.

Ferroheme dioksidasi oleh oksigen yang ada di udara dan bereaksi dengan ion Cl

membentuk ferrihemeclorid yang disebut hematin atau hemin yang berwarna

coklat. Warna coklat inilah yang di ukur intensitas cahayanya.

Intensitas warna dapat diukur dengan jumlah cahaya yang melewati

sampel darah. Jumlah cahaya yang diserap oleh larutan sampel berkaitan dengan

konsentrasi unsur di dalam larutan tersebut. Teknik ini dapat digunakan untuk

memonitoring perubahan warna dengan perubahan jumlah cahaya yang diabsobsi.

Intensitas warna sebanding dengan konsentrasi hemoglobin dalam

pengukuran absorban pada panjang gelombang yang paling tepat. Panjang

gelombang sumber cahaya harus tepat dalam penentuan nilai absorban karena bila

pengujian dilakukan pada panjang gelombang yang tidak tepat berakibat tidak

validnya data pengujian. Apabila terjadi perubahan konsentrasi yang besar, nilai

absorbannya hanya sedikit berubah. Namun bila diuji dengan panjang gelombang

yang tepat (spektrum serapan maksimum) maka apabila terjadi perubahan

konsentrasi sedikit saja, maka akan terjadi perubahan konsentrasi yang cukup

besar.



Affan Muhammad

8

2.2 Pemeriksaan Kadar Hemoglobin (Hb)

Ada 2 metode yang umumnya digunakan dalam pengukuran kadar

Hemoglobin, yaitu metode sahli (manual) dan metode Sianmethemoglobin

(Spektrofotometer). Kedua metode tersebut berdasarkan prinsip warna.

2.2.1 Metode Sahli (dengan Manual)

Diantara metode yang paling sering digunakan di laboratorium dan yang

paling sederhana adalah metode sahli, dan yang lebih canggih adalah metode

cyanmethemoglobin (Bachyar, 2002).

Pada metode Sahli, hemoglobin dihidrolisis dengan HCl menjadi globin

ferroheme. Ferroheme oleh oksigen yang ada di udara dioksidasi menjadi

ferriheme yang akan segera bereaksi dengan ion Cl membentuk ferrihemechlorid

yang juga disebut hematin atau hemin yang berwarna cokelat. Warna yang

terbentuk ini dibandingkan dengan warna standar (hanya dengan mata telanjang).

Untuk memudahkan perbandingan, warna standar dibuat konstan, yang diubah

adalah warna hemin yang terbentuk. Perubahan warna hemin dibuat dengan cara

pengenceran sedemikian rupa sehingga warnanya sama dengan warna standar.

Karena yang membandingkan adalah dengan mata telanjang, maka subjektivitas

sangat berpengaruh. Di samping faktor mata, faktor lain, misalnya ketajaman,

penyinaran dan sebagainya dapat mempengaruhi hasil pembacaan. Meskipun

demikian untuk pemeriksaan di daerah yang belum mempunyai peralatan canggih

atau pemeriksaan di lapangan, metode sahli ini masih memadai dan bila

pemeriksaannya telah terlatih hasilnya dapat diandalkan.



Affan Muhammad

9

Gambar 2.1 Pengukuran Kadar Hb Sahli (Adhisuwignjo, 2010)

2.2.2 Metode Sianmethemoglobin (dengan Spektrofotometer)

Metode Sianmethemoglin didasarkan pada pembentukan

sianmethemoglobin yang intensitas warnanya diukur secara fotometri. Reagen

yang digunakan adalah larutan Drabkin yang mengandung Kalium ferisianida

(K3Fe[CN]6) dan kalium sianida (KCN). Ferisianida mengubah besi spada

hemoglobin dari bentuk ferro ke bentuk ferri menjadi methemoglobin yang

kemudian bereaksi dengan KCN membentuk pigmen yang stabil yaitu

sianmethemoglobin. Intensitas warna yang terbentuk diukur secara fotometri pada

panjang gelombang 540 nm (Suryana, 1995). Reagen drabkin terbilang cukup

mahal bila dibandingkan dengan reagen HCl.

Gambar 2.2 Pengukuran Kadar Hb Dengan Sianmethemoglobin

(Adhisuwignjo, 2010)

Selain K3Fe[CN]6 dan KCN, larutan Drabkin juga mengandung kalium

dihidrogen fosfat (KH2PO4) dan deterjen. Kalium dihidrogen fosfat berfungsi



Affan Muhammad

10

menstabilkan pH dimana rekasi dapat berlangsung sempurna pada saat yang tepat.

Deterjen berfungsi mempercepat hemolisis darah serta mencegah kekeruhan yang

terjadi oleh protein plasma. Karena yang membandingkan alat elektronik, maka

hasilnya lebih objektif. Namun, fotometer saat ini relatif mahal, sehingga belum

semua laboratorium memilikinya. Metode ini dianjurkan oleh WHO karena

sampai saat ini dinilai dapat menghasilkan data paling teliti ( Sihadi, 1995).

2.3 Larutan Reagen HCl 0,1 N

Alat pengukuran hemoglobin dengan metode sahli menggunakan reagen

HCl 0,1 N sebagai pelarutnya. Dimana hemoglobin dihidrolisis dengan HCl

menjadi globin ferroheme. Ferroheme dioksidasi oleh oksigen yang ada di udara

dan bereaksi dengan ion Cl membentuk ferrihemeclorid yang disebut hematin

atau hemin yang berwarna coklat.

2.4 Hakekat Cahaya

2.4.1 Gelombang Cahaya

Gelombang cahaya merupakan gelombang elektromagnetik yang

biasanya dikarakteristikan dengan panjang gelombang, cepat rambat gelombang,

frekuensi gelombang dan lain sebagainya. Panjang gelombang didefinisikan

sebagai jarak antara dua titik maksimum atau dua titik minimum yang berdekatan.

Sedangkan frekuensi didefinisikan sebagai banyaknya panjang gelombang yang

melewati suatu titik dalam satu detik. Cepat rambat gelombang adalah jarak yang



Affan Muhammad

11

ditempuh gelombang (meter) dalam satu detik, hubungan antara panjang

gelombang, frekuensi, dan cepat rambat dinyatakan dalam rumus:

C = λ . f

Dimana c : Cepat rambat gelombang cahaya (3 x 108 m/s)

λ : Panjang gelombang (m)

f : Frekuensi gelombang (Hz)

2.4.2 Spektrum Gelombang Cahaya

Gelombang elektromaknetik atau gelombang cahaya mempunyai

spektrum dengan variasi panjang gelombang (λ) yang sangat banyak, mulai dari

106 m sampai 10-12 m. Dari berbagai macam panjang gelombang yang ada,

ternyata sebagian kecil yang dapat dilihat oleh mata, yaitu cahaya dengan panjang

gelombang pada daerah sinar tampak yang berkisar 350 – 750 nm.

Spektrum gelombang elektromagnetik yang tampak terbagi lagi, dengan

pembagi seperti dalam tabel 2.3.

Tabel 2.2 Spektrum Warna (Damayanti, 2010)

Jenis Warna Panjang Spektrum

Ungu 380 – 450 nm Biru 450 – 495 nm Hijau 495 – 570 nm Kuning 570 – 590 nm Jingga 590 – 620 nm Merah 620 – 750 nm

Gelombang elektromagnetik dengan panjang gelombang sedikit lebih

pendek dari sinar tampak disebut sinar ultraviolet, sedangkan gelombang



Affan Muhammad

12

elektromagnetik dengan panjang gelombang sedikit lebih panjang dari sinar

tampak disebut sinar inframerah.

2.5 Prinsip Dasar Sistem Spektrofotometri

Prinsip dasar sistem spektrofotometri adalah fenomena suatu radiasi bila

mengenai suatu bahan, maka radiasi tersebut akan ditransmisikan, dihamburkan,

dipantulkan atau mengeksitasi fluoresensi. Proses-proses tersebut diilustrasikan

pada Gambar 2.1 di bawah ini

Bila cahaya datang dan mengenai sampel maka hukum ”Beer-Lambert”

menyatakan :

−푑퐼퐼 =

푘푐퐴퐴 푑푥

dimana :

dx : tebal benda (sampel)

dIx : perubahan intensitas sepanjang dx

Ix : intensitas sumber radiasi (watt/m2)

A : area yang dikenai radiasi (m2)

k : koefisien yang bergantung pada sifat molekul dan panjang

gelombang radiasi.

Po

P

Radiasi dipantulkan

Radiasi datang

diserap

x

Gambar 2.3 Ilustrasi Radiasi pada Bahan

Radiasi dihamburkan

Radiasi Fluoresensi



Affan Muhammad

13

c : konsentrasi bahan (ppm)

Bila kedua ruas diintegrasikan, maka :

퐴푑퐼퐼 = − 푘푐푑푥

ln(퐼)− ln(퐼 ) = −푘푐푥

푙푛퐼퐼 = 푘푐푥

Istilah log(I0/I) disebut absorbans (A) yang besarnya kcx.

Sehingga probabilitas cahaya diserap atau dihamburkan oleh sampel

dinyatakan oleh hukum “Beer-Lambert” berikut ini,

퐼 = 퐼 푒

dengan :

I0 : Intensitas radiasi datang

I : Intensitas radiasi yang diteruskan

c : konsentrasi bahan

x : panjang lintasan radiasi melalui bahan

k : koefisien yang bergantung pada sifat molekul dan panjang

gelombang radiasi

2.6 LED (Light Emittng Diode)

LED (Light Emitting Diode) merupakan salah satu komponen yang sering

digunakan sebagai display. LED ini merupakan salah satu komponen yang

digolongkan dalam komponen semikonduktor. Bahan pembentuknya macam-

macam tergantung dari warna LED yang diinginkan. LED biasa disimbolkan

berbentuk seperti dioda namun memiliki tanda panah keluar yang berarti

komponen tersebut memancarkan cahaya.



Affan Muhammad

14

Setiap jenis LED mempunyai karakteristik tegangan dan arus yang

berbeda-beda. Misalkan saja untuk LED merah, umumnya memiliki tegangan

forward (Vf) 1,6 V dan arus normal sekitar 10-20 mA. Semakin besar arus yang

melewati LED maka semakin terang nyalanya dan semakin besar daya yang

dibutuhkan. Arus ini tidak boleh melebihi batas dari spesifikasi LED tersebut

karena jika melebihi dapat membuat LED rusak atau mungkin terbakar.

Pada penelitian ini menggunakan LED merah, hijau, dan biru dengan

masing-masing range panjang gelombang 620-750 nm, 495-570 nm, dan 450-495

nm

Gambar 2.4 Simbol dan Rangkaian LED (Budianto,2007)

2.7 Sensor Fototrasistor

Tranducer cahaya berfungsi utuk mengubah intensitas cahaya menjadi

besaran listrik. Ada beberapa macam tranducer cahaya yang ada, antara lain,

LDR, Fotodioda, dan fototransistor. LDR mempunyai karakteristik hubungan

antara resistansi dan intensitas cahaya yang tidak linier, padahal utuk

instrumentasi biasanya membutuhkan kurva yang linier. Fotodioda dan

fototransistor lebih baik, karena mempunyai karakteristik kurva yang linier lebih

sensitif jika dibandingkan dengan LDR.



Affan Muhammad

15

Gambar 2.5 Fototransistor (Everlight, 2011)

Penulis menggunakan fototransistor pabrikan Everlight PT334-6C yang

lebih sensitif daripada fotodioda yang ada dipasaran. Fototransistor mempunyai

karakteristik sama dengan transistor biasa, tetapi arus basis (Lb) dan arus kolektor

(Lc) pada fototransistor berubah sesuai dengan perubahan intensitas cahaya.

Hubungan antara besar atas pada lb dan intensitas cahaya adalah linier.

2.8 Rangkaian Penguat

Sinyal output tranduser optik pada spektofotometri memiliki amplitudo

yang sangat kecil dalam jangkauan mikrovolt hingga milivolt. Amplifier (penguat)

untuk memperkuat sinyal dikenal dengan diferensial amplifier. Gambar rangkaian

penguat diferensial disajikan pada Gambar 2.3. Operational Amplifier (Op-Amp)

merupakan penguat diferensial dengan dua masukan yaitu masukan membalik

(inverting) yang diberi simbol (-) dan masukan tak membalik (non-inverting) yang

diberi simbol (+) serta satu keluaran. Pada aplikasi spektrofotometri

menggunakan penguat non-inverting (tanpa pembalik)



Affan Muhammad

16

Gambar 2.6 Penguat Non-Inverting (Budianto, 2007)

LM358 merupakan operational amplifier yang memiliki 2 output dengan

input inverting (-) dan non-inverting (+) (Motorola Datasheet, 1996). Konfigurasi

pin pada IC LM358 ditunjukkan pada Gambar 2.7.

Gambar 2.7 Konfigurasi pin pada LM358 (Budianto, 2007)

Konfigurasi open-loop pada op-amp dapat difungsikan sebagai

komparator. Jika kedua input pada op-amp pada kondisi open-loop, maka op-amp

akan membandingkan kedua saluran input tersebut.

2.9 Mikrokontroler

Mikrokontroler adalah suatu keping IC dimana terdapat mikroprosesor dan

memori program (ROM) serta memori serbaguna (RAM), bahkan ada beberapa

jenis mikrokontroler yang memiliki fasilitas ADC, PLL, EEPROM dalam satu

kemasan. Ada perbedaan yang cukup penting antara Mikroprosesor dan



Affan Muhammad

17

Mikrokontroler. Jika Mikroprosesor merupakan CPU (Central Processing

Unit) tanpa memori dan I/O pendukung dari sebuah komputer, maka

Mikrokontroler umumnya terdiri dari CPU, Memori , I/O tertentu dan unit

pendukung. Kelebihan utama dari Mikrokontroler ialah telah tersedianya RAM

dan peralatan I/O Pendukung sehingga ukuran board mikrokontroler menjadi

sangat ringkas (Budiarto, 2007).

Mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai

masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus

dengan cara khusus, cara kerja mikrokontroler sebenarnya membaca dan menulis

data (Andrianto, 2008).

Gambar 2.8 Susunan Pin ATMega 328 (Andrianto, 2008)

ATMEGA 328 adalah mikrokontroler CMOS 8-bit daya rendah berbasis

arsitektur RISC yang ditingkatkan. Kebanyakan instruksi dikerjakan pada satu

siklus clock, ATMEGA 328 mempunyai throughput mendekati 1 MPS per MHz

membuat desain dari sistem untuk mengoptimasi konsumsi daya versus kecepatan

proses (Budiarto, 2007).



Affan Muhammad

18

Susunan pin – pin dari IC mikrokontroler ATMEGA 328 diperlihatkan

pada gambar dibawah ini. IC ini tersusun dari 28 pin yang memiliki beberapa

fungsi tertentu.

2.10 LCD (Liquid Crystal Display)

LCD adalah sebuah display dot matrik yang difungsikan untuk

menampilkan tulisan berupa angka atau huruf sesuai dengan yang diinginkan

(sesuai dengan program yang digunakan untuk mengontrolnya). Pada tugas akhir

ini penulis menggunakan LCD dot matrix dengan karakter 2 x 16, sehingga kaki-

kakinya berjumlah 16 pin.

LCD ini hanya memerlukan daya yang sangat kecil, tegangan yang

dibutuhkan juga sangat rendah yaitu +5 VDC. Panel TN LCD untuk pengaturan

kekontrasan cahaya pada display dan CMOS LCD drive sudah terdapat di

dalamnya. Semua fungsi display dapat dikontrol dengan memberikan instruksi

dan dapat dengan mudah dipisahkan oleh MPU. Ini membuat LCD berguna untuk

range yang luas dari terminal display unit untuk mikrokomputer dan display unit

measuring gages.



Affan Muhammad

19

Tabel 2.3 Fungsi Pin LCD No. Symbol Level Keterangan

1 Vss - Dihubungkan ke 0 V (Ground)

2 Vcc - Dihubungkan dengan tegangan supply +5V dengan toleransi ± 10%.

3 Vee - Digunakan untuk mengatur tingkat kontras LCD.

4 RS H/L Bernilai logika ‘0’ untuk input instruksi dan bernilai logika ‘1’ untuk input data.

5 R/W H/L Bernilai logika ‘0’ untuk proses ‘write’ dan bernilai logika ‘1’ untuk proses ‘read’.

6 E H Merupakan sinyal enable. Sinyal ini akan aktif pada failing edge dari logika ‘1’ ke logika ‘0’.

7 DB0 H/L Pin data D0 8 DB1 H/L Pin data D1 9 DB2 H/L Pin data D2

10 DB3 H/L Pin data D3 11 DB4 H/L Pin data D4 12 DB5 H/L Pin data D5 13 DB6 H/L Pin data D6 14 DB7 H/L Pin data D7

15 V+BL - Back Light pada LCD ini dihubungkan dengan tegangan sebesar 4 – 4,2 V dengan arus 50 – 200 mA

16 V-BL - Back Light pada LCD ini dihubungkan dengan ground

2.11 Arduino Software

Arduino software merupakan program yang menghasilkan sebuah file hex yang

akan di-download pada papan arduino atau papan sistem mikrokontroler lainnya.

Program ini mirip dengan Visual Studio, Eclipse IDE, atau Netbeans.

Kesemuanya IDE tersebut menghasilkan program dari kode bahasa C (dengan

GNU GCC) sedangan Arduino Software (Arduino IDE) menghasilkan file hex

dari baris kode yang dinamakan sketch.



Affan Muhammad

20

Gambar 2.9 Tampilan Software Arduino

Pada umumnya sketch yang dibuat di Arduino Software di-compile dengan

perintah verify / Compile lalu hasilnya di-download ke board mikrokontroler.

Program hasil kompilasi ini lalu dijalankan oleh bootloader. Hampir semua IC

Atmel AVR dapat diisi dengan bootloader Arduino.



Affan Muhammad

21

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboaratorium Program Studi Teknobiomedik

Departemen Fisika Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga, mulai

Februari 2011 sampai dengan juni 2012. Serta dilakukan pengambilan data di

RSIA Nur Ummi Numbi Surabaya.

3.2 Alat dan Bahan

1. Bahan yang digunakan dalam penelitian alat:

a. Mikrokontroler AVR

Berfungsi sebagai pengontrol dan pengkonversi analog ke digital

b. Satu Set Alat ukur Hemoglobin

Berfungsi sebagai pengambil sampel

c. Fototransistor

Berfungsi sebagai tranduser cahaya dalam mendeteksi intensitas

cahaya yang diterima

d. PCB ( Printed Circuit Board) polos dan matrik

Berfungsi sebagai tempat komponen elektronika

e. LCD

Berfungsi untuk menampilkan hasil dari data yang dihasilkan



Affan Muhammad

22

f. Larutan Reagen HCl

Sebagai reagen pada darah

g. Tabung reaksi

Sebagai tempat reagen dan sampel darah

2. Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah:

a. PC (Personal Computer)

Berfungsi sebagai input program ke mikrokontroler

b. Multimeter

Berfungsi sebagai alat pengukur tegangan

c. Penyedot timah


d. Solder


3.3 Prosedur Penelitian

Pada penelitian ini terbagi atas dua tahap, yaitu tahap pertama perancangan

serta pembuatan sistem hardware dan tahap kedua adalah perancangan dan

pembuatan software sebagai pengendali operasi alat. Prosedur yang digunakan

dalam perancangan dan pembuatan alat adalah sebagai berikut :



Affan Muhammad

23

Tahap Persiapan

Perancangan Mekanik

Perancangan Hardware - Rangkaian Sensor fototransistor

- Rangkaian Amplifier - Rangkaian minimum sistem AVR

- Rangkaian LCD

Perancangan Software -Program Arduino

Uji Panjang

Gelombang

Uji Linieritas

Sensor

Pengambilan Data

Uji Serapan Larutan

Analisis Data

Alat Siap Pakai

Uji Amplifier

Uji Alat

Keseluruhan

Pembuatan Sampel

Gambar 3.1 Diagram alir prosedur penelitian



Affan Muhammad

24

3.4 Prosedur Perancangan

3.4.1 Perancangan Mekanik

Perangkat mekanik sangat berpengaruh terhadap keberhasilan dibuatnya

alat pengukuran hemoglobin. Perangkat mekanik yang sesuai akan mendukung

hardware dan software sehingga alat pengukuran hemoglobin sesuai dengan yang

diharapkan. Pada penelitian ini, digunakan perangkat mekanik yang terbuat dari

box dengan ukuran 10 x 7,5 x 4 (p x l x t). Box hitam ini berisi perangkat optik

yang berupa fototransistor dan led sebagai sensor cahaya dan sumber cahayanya.

Box ini diberi lubang secara sejajar 90 derajat untuk meletakan tabung reaksi

sebagai wadah sampel.

Ketepatan, kepresisian, dan kelurusan pada box ini amat diperhatikan.

Oleh karena itu didalam box terdapat kotak tempat duduk tabung reaksi yang

terbuat dari resin dan akrilik untuk mengurangi tingkat kesalahan yang

diakibatkan oleh kesalahan manusia pada saat peletakan alat. Selain itu tempat

duduk tabung reaksi harus sejajar dengan lubang pada box sehingga tabung reaksi

mampu bekerja dengan sempurna.

Pengeboran lubang LED dan sensor harus sejajar agar hasil yang didapat

lebih optimal. Lubang yag diberikan untuk LED dan sensor sebesar 5 mm, dan

lubang tabung sebesar 1 cm.

3.4.2 Pembuatan Sampel

Pembuatan sampel dilakukan dengan menambahkan HCl yang

telah ditetapkan sebelumnya yaitu 1,5ml. Darah yang digunakan ialah darah

yang berada pada tabung EDTA (Ethylenediaminetetraacetic Acid) untuk



Affan Muhammad

25

menghindari koagulasi sehingga tidak akan mengalami penggumpalan

darah. Awalnya darah diambil sebanyak 20 mikro Liter dengan pipet darah

kapiler. Kemudian darah dicampur dengan HCl 0,1 N dan tunggu hingga 1-

2 menit hingga warna menjadi coklat tua.

Hemoglobin dihidrolisis dengan HCl menjadi globin ferroheme.

Ferroheme dioksidasi oleh oksigen yang ada di udara dan bereaksi dengan

ion Cl membentuk ferrihemeclorid yang disebut hematin atau hemin yang

berwarna coklat.

Gambar 3.2 Sampel Darah, Reagen HCl 0,1 N, dan Pipet Darah

3.4.3 Per Perangkat Optik dan Hardware

Gambar 3.3 Blok Diagram Keseluruhan Sistem

Lar HCl 1,5 mL

Dicampur dalam kuvet

Sampel Darah 0.02 mL

LED Sensor Mikrokontroler LCD Op-Amp



Affan Muhammad

26

Perancangan perangkat keras spektrofotometer meliputi 2 bagian yaitu

komponen optik dan peracangan komponen elektronik hardware.

3.4.3.1 Komponen Optik

Pada perancangan komponen optik meliputi pemilihan sumber cahaya

(LED) dan tabung reaksi. Sumber cahaya yang digunakan adalah LED warna

merah, hijau, dan biru. LED biru memiliki panjang gelombang 450 – 495 nm,

LED hijau memiliki panjang gelombang 495-570 nm, sedangkan LED merah

memiliki panjang gelombang 620-750 nm. Pada penelitian ini nantinya akan

dibandingkan dari ketiga LED tersebut yang memiliki serapan absorbsi yang

paling baik dengan parameter kelinieran dari output pada sensor cahaya.

Intensitas cahaya yang dikeluarkan oleh LED tergantung arus yang

mengalir pada LED tersebut. Semakin besar arus yang melaluinya maka intensitas

cahaya yang dikeluarkan akan semakin besar, dan semakin kecil arus yang

melalui LED maka akan semakin kecil pula intensitas cahaya yang dikeluarkan.

Sumber cahaya yang berupa LED ini akan diteruskan ke tabung reaksi yang

menggunakan tabung berdiameter 1cm yang memiliki panjang gelombang 380-

1100 nm.

3.4.3.2 Komponen Elektronik

Perancangan komponen elektronik meliputi power supply, sensor cahaya,

Op-amp, ADC, mikrokontroler, dan LCD.

3.4.3.2.1 Power Supply

Pada penelitian ini menggunakan power supply dari adaptor DC 12 volt

dengan arus 1 ampere. Pemilihan adaptor DC dikarena adaptor DC memiliki



Affan Muhammad

27

output tegangan yang stabil. Board mikrokontroler yang digunakan sudah

memiliki regulator LM7805 sebagai pengubah tegangan dan menstabilkan

menjadi 5 volt.

3.4.3.2.2 Rangkaian Sensor

Sensor cahaya berfungsi untuk mengubah intensitas cahaya menjadi

besaran listrik. Pada perancangan ini menggunakan sensor fototransistor dengan

range panjang gelombang 400-1100 nm sebagai sensor cahaya. Output dari sensor

nantinya berupa nilai tegangan. Skema rangkaian sensor fototransistor dapat

dilihat pada Gambar 3.4.

Gambar 3.4 Rangkaian Sensor Phototransistor

Prinsip kerja fototransistor apabila tegangan mengalir ke dioda (LED)

maka LED akan menyala (memancarkan cahaya), apabila cahaya mengenai

fototransistor, maka transistor akan bekerja, secara otomatis colektor akan

terhubung ke ground dan Vout akan bernilai rendah. Begitu pula saat cahaya dari

LED terhalang dan tidak menerangi fototransistor maka fototransistor akan OFF,

sehingga Vout menjadi tinggi.



Affan Muhammad

28

3.4.3.2.3 Rangkaian Amplifier

Op-Amp bertujuan mengkonversikan sinyal-sinyal tegangan keluaran

sensor fotodioda menjadi sinyal-sinyal tegangan yang kita inginkan, yaitu dalam

range 0-5V agar dapat dibaca oleh ADC pada mikrokontroler. Nilai tegangan ini

akan dikuatkan dengan penguat op-amp seperti pada gambar 3.4.

Gambar 3.5 Rangkaian Operasional Amplifier

3.4.3.2.4 Rangkaian Minimum Sistem

Minimum Sistem mikrokontroler adalah rangkaian elektronik minimum

yang diperlukan untuk beroperasinya IC mikrokontroler. Minimum Sistem ini

kemudian bisa dihubungkan dengan rangkaian lain untuk menjalankan fungsi

tertentu. Mikrokontroler berfungsi sebagai otak dari suatu alat agar bisa berjalan

secara otomatis. Pada umumnya mikrokontroler memerlukan 2 elemen yaitu

Kristal oscillator (XTAL) dan rangkaian reset. Rangkaian osilator kristal

memberikan input clock yang berfungsi memandu kerja mikrokontroler,



Affan Muhammad

29

sedangkan rangkaian reset berfungsi untuk menghentikan segala proses yang

dilakukan mikrokontroler sekaligus mengembalikan proses ke tahap awal.

Pada penelitian ini penulis menggunakan mikrokontroler ATMega 328

yang di dalamnya terdapat bootloader Arduino sehingga dalam proses

pemprogramannya menggunakan software arduino. Pemilihan arduino

dikarenakan selain mudah digunakan, mikrokontroler jenis arduino ini merupakan

produk baru dipasaran dan mulai berkembang di dunia elektronika.

Gambar 3.6 Rangkaian Minimum Sistem (www.arduino.cc)



Affan Muhammad

30

ADC yang digunakan pada perancangan ini menggunakan ADC

internal pada mikrokontroler. ADC merupakan converter analog ke digital, dalam

hal ini dari tegangan 0-5 volt menjadi 0-1023 byte. Setelah diperoleh nilai ADC

maka akan dicocokan dengan kadar hemoglobin dengan garis linier. Untuk

mengetahui ADC telah berjalan dengan baik maka diperlukan uji ADC pada

mikrokontroler. Pengujian ADC dengan menggunakan potensiometer 10k Ohm.

ADC yang digunakan ialah pin ADC0 (PC0).

Gambar 3.7 Rangkaian Port C sebagai ADC

3.4.3.2.5 Rangkaian LCD

LCD difungsikan untuk menampilkan tulisan berupa angka atau huruf. Pada

rancang bangun alat pengukuran kadar HB ini LCD digunakan untuk

menampilkan niali ADC, serta dapat menampilkan nilai HB yang telah

terkonversi dari nilai ADC tersebut. Skema rangkaian LCD dapat dilihat pada

Gambar 3.9.



Affan Muhammad

31

Gambar 3.8 Rangkaian LCD

3.4.4 Perancangan Perangkat Lunak

Gambar 3.9 Flowchart Perangkat Lunak

Pada saat sampel darah sudah dicampurkan dengan 1,5 ml HCl yang telah

ditetapkan sebagai reagen, maka led akan menyala. Sumber cahaya dari LED akan

meneruskan cahaya sehingga intensitas cairan akan dibaca oleh sensor

fototransistor. Sensor tersebut kemudian menganalisis data yang diperoleh dalam

keadaan benar atau error.

Bila benar maka nilai ADC yang diperoleh akan dikonversi ke nilai HB.

Tentunya nilai ADC dari alat ini telah dikalibasi dengan alat hemolotogy analizer

Start

Konversi Ke nilai HB

Ambil Data

Display (LCD)

End



Affan Muhammad

32

yang sudah ada sebagai penentuan kadar HB. Nilai yang telah ditetapkan untuk

memperoleh hasil dalam g% yang nantinya akan ditampilkan pada LCD.

Gambar 3.10 Alat hemotology analizer

3.5 Tahap Pengujian

Pada tahap ini dilakukan pengujian mekanik, hardware, dan software.

Pada pengujian hardware dilakukan pada setiap rangkaian pendukung alat

pengukuran hemoglobin darah. Setelah hardware, dan software selesai

dikerjakan, maka dilakukan uji kinerja alat antara lain kalibrasi alat secara

keseluruhan dengan membandingkan dengan hemolotogy analizer.



Affan Muhammad

33

3.6 Tahap Pengambilan Data

Pengambilan data dilakukan untuk menguji seberapa besar kinerja alat

serta untuk mengetahui hasil dari kerja alat tersebut. Hasil yang didapat

ditentukan dengan mengukur kinerja sensor dan op-amp sebagai penguat

tegangan. Data tersebut diolah keprogram untuk mendapatkan nilai ADC.

Pengambilan data diperoleh berdasarkan kadar sampel darah yang cukup terbatas.

3.7 Metode Analisis Data

Analisis data ini bertujuan untuk mengetahui apakah rangkaian telah

bekerja dengan baik dan sesuai dengan apa yang penulis harapkan. Untuk

mengukur kadar hemoglobin dalam darah maka perlu dikalibrasi dengan alat ukur

hemoglobin standart. Awalnya sampel diukur secara manual dengan alat pengukur

hemoglobin standart. Setelah diketahui nilai hemoglobin secara analog kemudian

dicatat. Sampel yang sama tersebut kemudian diukur dengan alat yang sudah

dibuat dan kemudian dicatat nilainya. Hasil percobaan ini dilakukan secara

berulang kali dengan metode yang sama.



Affan Muhammad

34

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Perancangan Alat

4.1.1 Perangkat Mekanik

Perancangan perangkat mekanik berhasil dibuat dengan menggunakan box

hitam untuk menghindari cahaya luar yang masuk. Fototransistor dan LED

dipasang sejajar dimaksudkan untuk mendapatkan hasil yang maksimal dan

diletakan pada resin. Resin yang dibuat dicampur dengan pewarna hitam agar

tidak terjadi pembiasan saat LED dinyalakan. Ukuran lubang sebagai tempat

tabung reaksi telah sesuai dengan yang diharapkan. Tabung reasksi dapat berdiri

dengan tegang lurus sehingga hasil yang dicapai lebih maksimal.

Gambar a Gambar b

Gambar 4.1 a) Sistem Mekanik tampak atas, b) Sistem Mekanik tampak dalam

Keterangan gambar:

1. Lubang tempat tabung reaksi

2. Input sensor dan supply sensor

1

2

3

4

5



Affan Muhammad

35

3. Supply LED

4. Tempat lubang LED

5. Rangkaian Sensor

4.1.2 Perangkat Keras (Hardware)

Pengujian Perangkat keras dilakukan dengan melakukan pengujian untuk

tiap rangkaian penunjang. Perangkat keras ini terdiri dari pengujian sumber

cahaya yang digunakan, rangkaian sensor fototransistor, rangkaian op-amp,

rangkaian LCD, rangkaian minimum sistem dan terakhir dilakukan pengujian alat

secara keseluruhan.

4.1.2.1 Power Supply Adaptor

Penelitian ini menggunakan power supply dari adaptor DC 12 volt

dengan arus 1 ampere. Pemilihan adaptor DC dikarena adaptor DC memiliki

output tegangan yang stabil. Board mikrokontroler yang digunakan sudah

memiliki regulator LM7805 sebagai pengubah tegangan dan menstabilkan

menjadi 5 volt. Adapun adaptor yang digunakan dapat dilihat pada gambar 4.2.

Gambar 4.2 Power Supply Adaptor 12 volt



Affan Muhammad

36

4.1.2.1 Rangkaian Sensor Cahaya

Sensor cahaya mengubah besaran cahaya menjadi arus. Oleh pengubah

arus ke tegangan arus tersebut diubah menjadi tegangan. Rangkaian sensor cahaya

ini untuk mendeteksi intensitas serapan yang diterima dengan sumber cahaya LED

hijau ultrabright. Sensor cahaya ini menggunakan sensor fototransistor pabrikan

everlight type PT344-6C dengan ukuran 5mm. Gambar dapat dilihat pada gambar

4.1b.

4.1.2.2 Rangkaian Amplifier

Rangkaian Amplifier digunakan sebagai penguat dari output sensor

fototransistor yang memiliki orde milivolt. Penulis menggunakan IC LM358

sebagai penguat dari sensor. Penulis menggunakan penguat non-inverting karena

tidak bersifat pembalik. Penguat ini memiliki masukan yang dibuat melalui input

non-inverting. Adapun rumus yang digunakan ialah :

푉표 =푅푓 + 푅푖푅푖 푉푖

푉표 = (푅푓푅푖 + 1)푉푖

Hasil dari output non-inverting ini akan selalu bernilai positif. Pada

penelitian ini kombinasi resistor yang digunakan ialah Rf = 10k ohm dan Ri = 1k

ohm. Gain yang dihasilkan dari amplifier ini sebesar 11x.

Gambar 4.3 Rangkaian Skematik Amplifier



Affan Muhammad

37

Gambar 4.4 Rangkaian Amplifier

4.1.2.3 Rangkaian Minimum Sistem

Pembuatan rangkaian minimum sistem berfungsi sebagai otak dari keseluruhan

sistem pengukuran kadar hemoglobin ini, dimana program yang telah dibuat akan

dimasukkan kedalamnya. Mikrokontroler berfungsi untuk mengubah analog ke

digital dengan fitur ADC pada mikrokontroler, serta berfungsi untuk konversi dari

besaran ADC ke nilai hemoglobin. Dalam pembuatan minimum sistem ini,

penelitian menggunakan ATmega 328 yang telah diisi bootloader Arduino

sehingga dalam pemprogramannya support dengan software Arduino. Hasil

pembuatan rangkaian minimum sistem dapat dilihat pada Gambar 4.5.

Gambar 4.5 Rangkaian Minimum Sistem

Supply Sensor

Supply Amplifier Output Sensor

Output Amplifier

IC LM 358

5

3

4

1

2

6

7

8



Affan Muhammad

38

Keterangan gambar:

1. Regulator LM 7805 sebagai pengubah tegangan dan menstabilkan menjadi

5 volt

2. Jack DC sebagai input dari power supply dari adaptor

3. Port D digunakan untuk LCD

4. IC ATMega 328

5. Port C sebagai ADC

6. Tempat untuk downloader, dengan menggunakan USB to Serial

7. Vcc dan ground untuk keperluan rangkaian lain

8. Tombol Reset untuk mengulangi perintah pada mikrokontroler ke sistem

awal

4.1.2.4 Rangkaian Modul LCD

Pada penelitian ini digunakan LCD karakter 2 x 16, kaki-kakinya berjumlah 16

pin, serta resistor variabel untuk memberi tegangan kontras pada matriks LCD.

LCD digunakan untuk menampilkan kondisi kadar HB sekaligus menampilkan

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

Gambar 4.6 Rangkaian Modul LCD

1 2



Affan Muhammad

39

Keterangan gambar:

1. VR untuk pengaturan tampilan LCD

2. Tampilan untuk LCD

4.1.3 Perangkat Lunak

Perangkat lunak (software) yang digunakan untuk program pengukuran

kadar hemoglobin darah ditulis dengan bahasa yang setara bahasa C

menggunakan software Arduino. Perangkat lunak ini digunakan untuk

menampilkan nilai ADC pada sensor yang telah dikuatkan dan menkonversi nilai

ADC menjadi kadar HB dengan regresi dan pengujian yang telah dilakukan.

4.1.3.1 Hasil Perangkat Lunak pada arduino

Penelitian ini menggunakan minimum sistem dengan mikrokontroler

ATMega 328 yang sudah memiliki bootloader arduino sehingga dapat langsung

melakukan input program melalui koneksi serial. Software Arduino sebelumnya

harus dipastikan dahulu bahwa port mikrokontroler yang akan di download sudah

terbaca dan berjalan dengan baik seperti pada gambar 4.7.



Affan Muhammad

40

Gambar 4.7 Software Arduino

Software yang telah dibuat pada software arduino sebelumnya harus

dipastikan bahwa port mikrokontroler yang akan di-download sudah terbaca oleh

software Arduino seperti gambar 4.8.

Gambar 4.8 Pembacaan Serial Port

Setelah serial port sudah terdeteksi oleh software Arduino centang port yang

sesuai dengan pembacaan PC pada device manager. Compile program dilakukan

bila program telah selesai dibuat untuk mengetahui program dalam keadaan eror

Complier

Download Program

Serial Monitoring

Save



Affan Muhammad

41

atau tidak. Jika proses compile berhasil, maka program tersebut dapat disimpan

dan program dapat dimasukan ke dalam mikrokontroler. Software yang telah

berhasil dibuat pda penelitian ini meliputi program penampilan nilai ADC dan

program pengkonversi dari nilai ADC ke nilai kadar Hemoglobin. Listing

program dapat dilihat pada lampiran 1.

Gambar 4.9 Flowchat Perangkat Lunak

4.2 Hasil Pengujian Alat dan Analisis Data

Pada penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil pengujian, antara lain

pengujian pada pengujian panjang gelombang LED, uji kelinieran LED, rangkaian

sensor, penguat tegangan, dan uji alat secara keseluruhan.

4.2.1 Uji Panjang Gelombang

LED merupakan sumber cahaya yang digunakan untuk mendeteksi kadar

hemoglobin darah. 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

Start

Konversi Ke nilai HB

Ambil Data

Display (LCD)

End



Affan Muhammad

42

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

keterangan :

d = jarak celah

n = sudut

= sudut difraksi

Berdasarkan hasil pengujian didapatkan data pengukuran sebagai berikut :

1. LED Merah

Tabel 4.1 Pengukuran Spektrofotometri LED Merah

n Kanan ( θº ) Kiri ( θº ) (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

2. LED Biru

Tabel 4.2 Pengukuran Spektrofotometri LED Biru

n Kanan ( θº ) Kiri ( θº ) (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

3. Led Hijau

Tabel 4.3 Pengukuran Spektrofotometri LED Hijau

n Kanan ( θº ) Kiri ( θº ) (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



Affan Muhammad

43

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 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. Yang

dimaksud sinar tampak adalah sinar yang dapat dilihat oleh mata manusia. 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. 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 garis n-kanan dan n-kiri dari kisi difraksi sehingga

didapatkan data panjang gelombang yang tidak sesuai meski hanya selisih kecil.

4.2.2 Uji Transmisi Larutan dengan Perbandingan LED

Penelitian ini menggunakan sumber cahaya sebagai media transmisi ke

sensor. Sumber cahaya yang digunakan berupa LED ultrabright yang telah diukur

panjang gelombangnya masing-masing. LED yang digunakan ialah LED merah,



Affan Muhammad

44

LED biru, dan LED hijau. Arus yang diberikan ke LED memiliki arus yang

konstan sehingga hasil yang didapat lebih valid. Setiap LED memiliki panjang

gelombang yang berbeda-beda. Oleh karena itu peneliti perlu menguji ketiga LED

tersebut yang cocok digunakan sebagai sumber cahaya yang tepat. Kadar

hemoglobin 15,6 digunakan sebagai standart dalam pengujian dan menggunakan

HCl 1,5 ml dan 2 ml sebagai pembanding. Pengambilan data dilakukan sebanyak

10x dengan mengamati perubahan tegangan keluaran pada sensor fototransistor

sehingga mampu mengetahui LED mana yang lebih stabil digunakan sebagai

sumber cahaya. Hasil uji coba LED dapat dilihat pada tabel dibawah ini.

Tabel 4.5 Hasil Pengamatan Uji transmisi Larutan pada LED yang

berbeda dengan menggunakan HCl 1,5 ml

Waktu Macam LED (volt)

LED Biru LED Merah LED Hijau

Menit ke-1 1,34 0,09 0,18

Menit ke-2 1,70 0,10 0,19

Menit ke-3 1,81 0,10 0,19

Menit ke-4 1,88 0,10 0,19

Menit ke-5 1,96 0,10 0,19

Menit ke-6 2,00 0,10 0,20

Menit ke-7 2,05 0,10 0,19

Menit ke-8 2,10 0,10 0,19

Menit ke-9 2,16 0,10 0,19

Menit ke-10 2,13 0,10 0,19



Affan Muhammad

45

Gambar 4.10 Grafik Uji transmisi Larutan pada LED yang berbeda dengan

menggunakan HCl 1,5 ml

Tabel 4.6 Hasil Pengamatan Uji transmisi Larutan pada LED yang

berbeda dengan menggunakan HCl 2 ml

Waktu Macam LED (volt)

LED Biru LED Merah LED Hijau

Menit ke-1 0,73 0,10 0,15

Menit ke-2 0,93 0,10 0,15

Menit ke-3 1,31 0,10 0,15

Menit ke-4 1,26 0,10 0,16

Menit ke-5 1,16 0,10 0,15

Menit ke-6 1,17 0,10 0,15

Menit ke-7 1,18 0,10 0,15

Menit ke-8 1,14 0,10 0,15

Menit ke-9 1,06 0,10 0,15

Menit ke-10 1,10 0,10 0,15

0

0,5

1

1,5

2

2,5

Tega

ngan

(Vol

t)

Biru

Merah

Hijau



Affan Muhammad

46

Gambar 4.11 Grafik Uji transmisi Larutan pada LED yang berbeda dengan

menggunakan HCl 2 ml

Dari tabel dan grafik diatas menunjukan bahwa LED biru tidak stabil

digunakan sebagai sumber cahaya dalam alat pengukuran kadar hemoglobin

darah. Baik saat reagen HCl 1,5 mL dan 2 mL LED biru tidak bisa bekerja secara

konsisten. Pada LED merah terbilang stabil dengan tegangan 0,10 volt dengan

menggunakan reagen HCl 1,5 ml namun saat menggunakan reagen HCl 2 ml LED

merah tetep menunjukan tegangan 0,10 volt. Hal ini menunjukan bahwa LED

merah tidak dapat menembus cairan berwarna coklat. Berbeda halnya dengan

LED hijau, saat menggunakan reagen HCl 1,5 ml menunjukan tegangan stabil

diangka 0,19 volt. Begitu pula pada saat menggunakan reagen HCl 2 ml

menunjukan tegangan sebesar 0,15 volt dengan stabil. Oleh sebab itu LED hijau

saat cocok digunakan sebagai sumber cahaya alat pengukuran kadar hemoglobin

0

0,5

1

1,5

2

2,5Te

gang

an (

Volt)

Biru

Merah

Hijau



Affan Muhammad

47

darah yang memiliki larutan berwarna coklat tua. Arus yang diberikan pada LED

terbilang stabil karena dapat dilihat pada LED hijau lebih konstan tidak

mengalami perubahan, sedangkan pada LED biru terjadi perubahan karena tidak

mengalami absorban dengan baik.

4.2.3 Uji Linieritas Sensor Fototransistor

Pengujian kelinieran fototransistor dilakukan dengan membandingkan

intensitas cahaya yang mengenainya dengan tegangan keluaran dari fototransistor

tersebut. Hasil selengkapnya dapat dilihat pada tabel 4.7.

Tabel 4.7 Uji Linieritas Sensor Fototransistor

Intensitas Sumber Cahaya (Volt)

Vout Sensor Fototransistor (Volt)

5 0.13 3 1.82

1.5 3.43 0 4.78

Berdasarkan tabel di atas dapat kita simpulkan bahwa pada fototransistor,

hubungan antara intensitas cahaya dengan tegangan keluaran fototransistor dapat

dikatakan berbanding lurus, atau dengan kata lain fototransistor relatif linier untuk

digunakan dalam pembuatan alat yang bersangkutan.

4.2.4 Uji Rangkaian Sensor Fototransistor Terhadap Hemoglobin

Pada rangkaian ini dilakukan pengujian kadar Hemoglobin untuk

mengetahui tegangan output maksimum dan minimum yang diperoleh rangkaian

fototransistor. Hasil pengujian dapat dilihat pada tabel 4.8.



Affan Muhammad

48

Tabel 4.8 Analisis Tegangan Output Sensor

Kadar Hb g%

Vout 1 (volt)

Vout 2 (volt)

Vout 3 (volt)

Vout Rata-rata

10,8 0,153 0,157 0,155 0,155

11,1 0,156 0,165 0,166 0,1623 11,9 0,168 0,172 0,174 0,173

13,9 0,184 0,179 0,186 0,183

15,6 0,195 0,194 0,2 0.203

Dari data diatas nantinya akan dapat dihitung regresi liniernya. Dimana

kadar Hemoglobin sebagai sumbu x dan Vout (rata-rata) sebagai sumbu y,

sehingga didapat suatu persamaan garis lurus dengan rumus :

Vout = 0,0675 + (0,0084 x Hb)

Sedangkan untuk data-data di luar range pengukuran tersebut (kadar HB

0-10,7g% dan 15,7-25g%), diasumsikan linier dengan persamaan garis sama

seperti data-data dalam range pengukuran. Ini karena data-data diluar range

pengukuran sulit didapatkan.

Gambar 4.12 Grafik Linieritas Sensor Fototransistor

y = 0.0084x + 0.0675R² = 0.978

0,01

0,11

0,21

10 12 14 16

Tega

ngan

(Vol

t)

Kadar Hemoglobin ( g% )

Series1

Linear (Series1)



Affan Muhammad

49

Dari data diatas dapat disimpulkan bahwa sensor pabrikan everlight ini

memiliki kepekaan yang baik. Hal ini terbukti dengan membandingkan tiap kadar

HB yang berbeda sensor mampu membaca dengan baik. Namun penulis

mengalami kesulitan dengan keterbatasan sampel yang tersedia diatas 15,6 g%.

4.2.5 Uji Rangkaian Amplifier Terhadap Hemoglobin

Pengujian rangkaian amplifier dilakukan untuk mengetahui nilai minimum

dan maksimum dari output pada amplifier ini. Dari nilai minimum dan maksimum

tersebut nantinya didapat rumus persamaan linier sebagai pengkonversian dari

nilai ADC ke kadar hemoglobin. Hasil pengujian dapat dilihat pada tabel 4.8.

Tabel 4.9 Analisis Tegangan Operational Amplifier

Kadar Hb g% Volt Sensor Volt Op-Amp ADC

8,8 0,14 1.61 330 10,8 0,15 1.79 342 11,1 0,16 1.81 348 11,9 0,17 1.88 363 13,9 0,18 2.06 402 15,6 0,20 2.20 425

Gambar 4.12 Grafik Linieritas Amplifier

y = 18,09x + 170,2R² = 0,994

300320340360380400420440460

8 10 12 14 16

ADC

(byt

e)

Kadar Hemoglobin ( g% )

Op-Amp

Linear (Op-Amp)



Affan Muhammad

50

Uji Op-Amp pada penelitian ini menunjukan adanya linieritas antara

sensor dan juga op-amp. Persamaan linieritas inilah yang nantinya digunakan

sebagai acuan alat pengukuran kadar hemoglobin darah. Dimana bila x sebagai

nilai byte ADC dan y sebagai nilai kadar HB maka persamaan liniernya adalah :

y = ax + b

Hb = (-8.735 * ADC) + 0,05392

Dimana persamaan linier tersebut akan dimasukan kedalam program

mikrokontroler untuk dikonversi nilai ADC menjadi Hemoglobin. Kekurangan

dalam pengujian ini ialah sulitnya mendapatkan sampel yang memiliki

Hemoglobin yang sangat kecil dan Hemoglobin yang tinggi sehingga data

linieritas kurang maksimal.

4.2.6 Uji Alat Secara Keseluruhan

Pengujian alat secara keseluruhan dilakukan dengan membandingkan

hasil pengukuran kadar Hemoglobin dengan menggunakan alat standart yaitu

hemalology analyzer (analisis darah) di RSIA Nur Ummi Numbi. Pengujian

dilakukan dengan melakukan uji banding sebanyak satu kali pengukuran karena

keterbatasan sampel yang ada. Hasil yang diperoleh secara lengkap dapat dilihat

pada tabel 4.10.



Affan Muhammad

51

Tabel 4.10 Hasil Pengujian Alat Secara Keseluruhan

No Nama Sampel

Kadar Hemoglobin (g%) Persentase Eror

Persentase Ketelitian Hematology

Analizer Alat

Peneliti 1 12363 12 12.29 2.416667 97.58333 2 23326 13.4 13.80 2.985075 97.01493 3 27575 13 13.10 0.769231 99.23077 4 25763 15.2 15.50 1.973684 98.02632 5 27222 8.6 8.79 2.209302 97.7907 6 27569 14.6 14.56 0.273973 99.72603 7 29098 11.8 11.8 0 100

Rata – rata Kesalahan : 1.518276

98.48172

Tingkat akurasi alat pengukuran kadar hemoglobin dalam menentukan

nilai kadar Hemoglobin dihitung melalui persama :

Ketelitian alat = 100 % - persentase kesalahan

= 100 % - 1.58 %

= 98.48 %

Jadi, tingkat akurasi dari kadar hemoglobin darah pada alat ini adalah

98,48 % dengan persentase kesalahan 1,51 %. Permasalahan yang terjadi pada

pengukuran kadar hemoglobin darah ialah saat pembuatan sampel yang masih

dilakukan secara manual menggunakan pipet kapiler sahli. Pengambilan darah

yang berlebih dapat menyebabkan nilai dari pengukuran berbeda.

4.3 Pembahasan

Pengukuran kadar hemoglobin secara keseluruhan harus diuji ketepatan

sistem kerjanya. Data yang diambil dari masing-masing pengujian digunakan

untuk menentukan kelayakan dari alat yang telah dibuat, apakah dapat berfungsi

dengan baik atau tidak.



Affan Muhammad

52

Sumber cahaya merupakan komponen pokok utama dalam penelitian ini.

Pengujian sumber cahaya dilakukan dengan mengukur panjang gelombang dan uji

absorbsi LED. Hasil pengujian panjang gelombang LED biru 501 nm, panjang

gelombang LED merah 617,83 nm, panjang gelombang LED hijau 553,67 nm.

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 kurang sempurnanya dalam mengamati garis

n-kanan dan n-kiri dari kisi difraksi.

Uji transmisi larutan dilakukan untuk mengetahui LED yang cocok dalam

penggunaan sumber cahaya. LED yang diuji ialah LED biru, merah, dan hijau.

Pengujian menggunakan sensor sebagai pembacaan tegangan keluaran yang

terjadi untuk memperoleh linieritas. Arus yang diberikan pada LED harus stabil

untuk menghindari kesalahan pada perolehan data. Hasil uji pada LED biru

tegangan tidak stabil sedangkan pada LED merah tidak dapat mengabsorbsi

dengan baik karena tegangan output pada sensor tidak berubah saat volume

reagen ditambahkan. Hal ini berbeda dengan LED hijau yang memiliki tegangan

stabil bila dibandingkan dengan LED biru. Saat ditambah volume reagen, LED

hijau dapat berubah dan stabil pada 1 menit selanjutnya. Pengujian ini

membuktikan bahwa LED hijau saat cocok digunakan sebagai sumber cahaya.

Pada Fotometer hemoglobin penyerapan yang baik pada panjang gelombang 540

nanometer yang luas dan relatif datar. (Brian, 2000).



Affan Muhammad

53

Penggunaan sensor cahaya diperlukan pengujian linieritas sensor. Hasil

pengujian dapat dilihat pada tabel 4.7. Sensor fototransistor yang digunakan ialah

sensor fototransistor everlight type PT344-6C memiliki linieritas sebesar 0,978

yang artinya mendekati angka 1. Jadi hal ini dapat dikatakan bahwa sensor dapat

digunakan dengan baik. Begitu pula pada uji amplifier, uji ini dilakukan untuk

memperoleh linieritas pada nilai ADC dimana nilai ADC inilah yang akan

dikonversi ke nilai kadar Hemoglobin. Dimana nilai ADC sebagai sumbu x dan

nilai kadar hemoglobin sebagai sumbu y. Uji Amplifier ini memiliki linieritas

0,994 yang hampir mendekati nilai 1.

Pengujian alat keseluruhan dilakukan utuk mengatahui apakah alat sudah

bekerja dengan baik atau tidak. Pengujian dilakukan dengan membandingkan alat

penelitian dengan hemotology analyzer yang sudah ada. Dari hasil pengujian alat

ini telah berhasil dibuat dengan persentase kesalahan sebesar 1,58% dan ketelitian

98,48%.



Affan Muhammad

BAB V

SIMPULAN DAN SARAN

5.1 Simpulan

Berdasarkan analisis data dan pembahasan yang dilakukan dalam

penelitian ini dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut :

1. LED hijau mampu diserap oleh larutan dan sebagian ditransmisikan

sehingga mampu ditangkap oleh detektor fototransistor. Sedangkan pada

LED biru dan LED merah

2. Alat Pengukuran Hemoglobin berbasis mikrokontroler telah dibuat dan

dapat bekerja dengan cukup baik. Alat Pengukuran Kadar Hemoglobin ini

dapat digunakan untuk menggantikan alat pengukuran manual seperti

metode sahli.

3. Alat pengukuran kadar hemoglobin yang telah dibuat mempunyai rata-rata

persentase kesalahan sebesar 1,58% dengan tingkat akurasi sebesar

98,84%.

5.2 Saran

Berikut ini adalah beberapa saran yang dapat dipertimbangkan untuk

penyempurnaan penelitian lebih lanjut :

1. Dalam pengembangan berikutnya diharapkan menggunakan pipet otomatis

yang telah terkalibrasi dengan baik sehingga meminimalkan kesalahan.



Affan Muhammad

55

2. Perlu penelitian secara lanjut mengenai panjang gelombang dan reagen

yang cocok tepat digunakan sebagai pengukuran kadar hemoglobin.

3. Pemilihan sensor yang tepat dapat mengoptimalkan kinerja alat

4. Untuk pengembangan lebih lanjut dapat menggunakan jalur data 16 bit

dengan harapan bahwa resolusi dan kepresisian dapat ditingkatkan.



Affan Muhammad

56

DAFTAR PUSTAKA

Achmad, B., dan Kartika, F.,2005, Teknik Pengolahan Citra Digital

Menggunakan Delphi. Ardi Publishing. Yogyakarta Adhisuwignjo,dkk. 2010. Pemanfaatan Sensor Cahaya Sebagai Alat Pengukur

Kadar Hemoglobin dalam Darah. Pra-proposal karya tulis akhir, Jurusan Teknik elektro, Politeknik Negeri Malang, Malang

Almatsier, Sunita. 2003. Prinsip Dasar Ilmu Gizi. PT. Gramedia Pustaka Utama.

Jakarta Andrianto, Heri. 2008. Pemrograman Mikrokontroler AVR ATmega16

Menggunakan Bahasa C. Bandung: Penerbit Informatika Arisman. 2007. Gizi dalam Daur Kehidupan Buku Ajar Ilmu Gizi. Buku

Kedokteran EGC. Jakarta Bachyar,dkk. 2002. Penilaian Status Gizi. Buku Kedokteran EGC. Jakarta Blocher, Richard. 2004. Dasar Elektronika. Yogyakarta : Andi Budiarto, Widodo dan Rizal Gamayel. 2007. Belajar Sendiri : 12 Proyek

Mikrokontroller untuk pemula. Jakarta : Eex Media Komputindo Bull, Brian S. 2000. Reference Procedurs for the Quantitative Determination of Hemoglobin in Blood; Approved Standard-Trird Edition. USA Hadi,Sari.T., 2008. Pengembangan Spektrofotometri Serat Optic untuk

Mendeteksi Kadar ion Timbal (Pb) dalam Air. Skripsi Fakultas Sains dan Teknologi UNAIR. Surabaya

Gandasoebrata R, 1999. Penuntun Laboratorium klinik. Penerbit Duan Rakyat.

Jakarta Pearce, Evelyn. 2009. Anatomi dan Fisiologi Untuk Paramedis. PT. Gramedia

Pustaka Utama. Jakarta Shinta, Annisa. 2005. Hubungan Antara Kadar Hemoglobin Dengan Prestasi

Belajar Siswi SMP Negeri 25 Semarang. Skripsi Fakultas Kesehatan Masyarakat Universitas Negeri Semarang. Semarang

Sihadi, Suryana Putra,. 1995. Beberapa metoda Penetapan Kadar Hemoglobin

Darah. Cermin Dunia Kedokteran. Jakarta



Affan Muhammad

57

Soesilo,D,. 2006. Perubahan Warna Akibat Penetrasi Teh Hitam Pada Resin

Komposit Type Hybrid Dan Nanofiller Pasca Pemolesan, Pra-proposal karya tulis akhir, Fakultas kedokteran Gigi, Universitas Airlangga, Surabaya

Widayanti, Sri. 2008. Analisis Kadar Hemoglobin Pada Anak Buah Kapal PT.

Salam Pacific Indonesia Lines Di Belawan Tahun 2007. Skripsi Fakultas Kesehatan Masyarakat Universitas Sumatera Utara, Medan

Widodo, Rommy Budhi. 2009. Embended System Menggunakan Mikrokontroller Dan Pemroograman C. Yogyakarta Zarianis. 2006. Efek Suplementasi Besi-Vitamin C dan Vitamin C Terhadap Kadar

Hemoglobin Anak Sekolah Dasar Yang Anemia Di Kecamatan Sayung Kabupaten Demak. Tesis Program Magister Gizi Masyarakat Universitas Diponegoro. Semarang



Affan Muhammad

LAMPIRAN 1

Hasil Alat Pengukuran Kadar Hemoglobin Darah



Affan Muhammad

LAMPIRAN 2

Listing Program pada Mikrokontroler dengan Software Arduino

#include "LiquidCrystal.h" " // inisialisasi LCD float refVoltage = 5.0 / 1024 ; // variabel ref voltage float sensorVolts; ; // variabel voltage float val ; ; // variabel Hemoglobin float HB; ; // variabel Hemoglobin LiquidCrystal lcd(12, 11, 5, 4, 3, 2); // pin LCD yang diguakan void setup() { Serial.begin(9600); lcd.begin(16, 2); // Pembacaan LCD karakter 16 x 2 lcd.noCursor(); { lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("HB Meter"); delay(4000); } { lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("AFFAN_MUH"); delay(2000); } { lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Loading."); delay(300); } //Tampilan pada awal inisialisasi { lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Loading.."); delay(300); }{ lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Loading..."); delay(300); }{ lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Loading...."); delay(500);



Affan Muhammad

}{ lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Loading....."); delay(500); }{ lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Loading......"); delay(500); }{ lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Loading......"); // Tampilan pada awal inisialisasi delay(500); }{ lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Loading......"); delay(500); }{ lcd.setCursor(0, 0); lcd.print(" READY "); delay(1000); } } void loop() { val = analogRead(0); //sensorVolts = refVoltage * val; (digunakan saat pengambilan data awal) HB = -8.735 + (0.053923903 * val) ; // rumus konversi linieritas ADC ke kadar Hemoglobin darah lcd.setCursor(0, 0); lcd.print(" ADC | HB(g%)"); //tampilan pada kursor (0,0) //lcd.setCursor(0, 1); (digunakan saat pengambilan data awal) //lcd.print(sensorVolts); //delay(200); //lcd.setCursor(4, 1); // Tampilan sebagai pembatas //lcd.print("|"); lcd.setCursor(0, 1); // Peletakan tampilan pada kursor (0,1) lcd.print(val); // pembacaan ADC ditampilkan kursor (0,1) delay(200); // 200 milidetik lcd.setCursor(7, 1); // Tampilan sebagai pembatas lcd.print("|"); lcd.setCursor(8, 1); // Peletakan tampilan pada kursor (8,1)



Affan Muhammad

lcd.print(HB); // pembacaan HB ditampilkan kursor (8,1) delay(200); // 200 milidetik lcd.setCursor(14, 1); // Menampilkan satuan hemoglobin lcd.print("g%"); }



Affan Muhammad

RANCANG BANGUN SISTEM PENGUKURAN KADAR …

Documents

Transcript of RANCANG BANGUN SISTEM PENGUKURAN KADAR …