LAPORAN ELEKTRONIKA TERINTEGRASI : Pembangkit Time Base Pada ECG

DIMOHON KEBIJAKAN NYA UNTUK MENINGGALKAN KOMENTAR DAN SUMBER SEBELUM COPY PASTE 

 

LAPORAN ELEKTRONIKA TERINTEGRASI

PEMBANGKIT TIME BASE PADA ELECTROCARDIOGRAPH

 

DI SUSUN OLEH :

1.      Hadiyah Widad Pitaloka             (P23138014013)

                                        DOSEN :

                                   Hendra Marwazi,ST.MT.

                                        PRODI :

                               D –III Teknik Elektromedik / A1

 

POLITEKNIK KESEHATAN KEMENKES JAKARTA II

Jl. Hang Jebat III / Blok F3 Kebayoran Baru, Jakarta Selatan 12120

Tahun Akademik 2014

 

BAB 1

PENDAHULUAN

 

1.1 Latar Belakang

Setiap orang selalu menjaga kesehatannya agar tetap baik. Banyak cara untuk mendeteksi tingkat kesehatan seseorang, antara lain mengamati perilaku denyut jantung. Manusia dalam keadaan normal memiliki denyut jantung berkisar antara 60 sampai 80 denyut tiap menit. Dalam keadaan normal denyut jantung bervareasi jumlahnya, hal ini disebabkan oleh adanya pengaruh lain misalnya gerakan tubuh yang dilakukan terus menerus. Dengan mengetahui jumlah denyut jantung dapat membantu diagnosa kesehatan jantung. Untuk mengetahui jumlah denyut jantung ada beberapa cara, misalnya dengan memegang bagian tubuh langsung, biasanya pergelangan tangan atau pergelangan leher. Contoh lain dengan menggunakan Electrocardiograph (ECG), alat ini sekaligus mendeteksi bentuk sinyal jantung karena memakai elektroda yang ditempelkan kedalam dada. Alat penghitung denyut jantung merupakan alat kedokteran yang berfungsi untuk mengetahui jumlah detak jantung pasien per menit. Alat ini mempunyai satuan Beat Per menit (BPM). Mengacu pada kegiatan diatas, penulis mencoba merancang sebuah rangkaian pembentuk frekuensi time base yang digunakan untuk pembagi frekuensi dan multifibrator astabil, rangkaian tersebut dirancang untuk membantu memenuhi rangkaian Electrocardiograph (ECG) yang disusun oleh beberapa rangkaian yang terpisah.

            Rangkaian yang akan dibuat adalah rangkaian pembangkit clock yag melibatkan 2 IC di dalamnya, yaitu IC 74LS393 dan IC LM 555. Peran daripada masing-masing IC itu sendiri adalah IC 74LS393 sebagai counter dan IC LM 555 sebagai multifibrator astabil.

            Fungsi dari rangkaian tersebut adalah membangkitkan clock, juga sebagai penerus dari rangkaian sebelumnya yaitu rangkaian decoder.

 

 

 

 

 

 

BAB 2

KONSEP DASAR

Pengukuran denyut jantung berbasis mikrokontroler AT89S51 berdasarkan pengukuran sinyal ECG yang dibuat menjadi pulsa digital dan diukur periodenya untuk mendapatkan denyut jantung per menit . Pengukuran denyut jantung sebagai komponen utamanya memanfaatkan AT89S51 dan hasilnya ditampilkan pada display seven segment.

 

2.1 Denyut Jantung

Dalam memompa darah, jantung melakukan gerakan yaitu kontraksi atau sistol  dan pengendoran atau diastole. Dapat dihitung kecepatan denyut jantung. Jumlah denyut jantung setiap manusia berbeda-beda menurut umur. Jumlah denyut jantung manusia permenit dikenal dengan istilah Beat Per Menit (BPM). BPM ini didapat dengan mengendalikan jumlah pulsa R pada frekuensi jantung ( fj atau f) dengan 60 detik ( 1 menit ), hal ini digambarkan dengan persamaan sebagai berikut:

BPM = fj x 60

Karena fj = , maka:

 BPM = X 60

 

2.2 IC 74LS393 sebagai counter

 

 

 

Counter atau pencacah adalah kombinasi dari beberapa rangkaian dasar digital yang berfungsi untuk menghitung banyaknya pulsa. Counter ini berfungsi untuk merubah clock yang adalah input untuk kemudian dikeluarkan dalam bentuk bineri. IC 74LS393 terdapat fungsi clear untuk mengembalikan display pada fungsi awal yan ditampilkan pada display berupa angka nol. Jika masukan clear 17 mendapatkan logika tinggi (high), dengan mengabaikan masukan yang lain maka IC ini kembali pada kondisi awal. Jika masukan clear mendapatkan logika rendah (low) maka IC ini dalam kondisi baca nilai clock yang kemudian dirubah dalam bentuk biner.

 

2.3 IC 74LS393 sebagai pembagi tegangan

Rangkaian pembagi tegangan terdiri dari delapan buah JK flip-flop, masingmasing JK berfungsi sebagai pembagi dua. Apabila clock dalam frekuensi tertentu diumpankan pada JK flip-flop pertama maka keluarannya akan diumpankan ke JK flip-flop berikutnya, begitu seterusnya. Hal tersebut akan menghasilkan frekuensi dari masing-masing JK flip-flop sebesar ½, ¼, 1/8, 1/16, 1/32, 1/64, 1/128. Frekuensi clock untuk JK flip-flop selanjutnya sama dengan setengah dari frekunsi clock sebelumnya.

 

2.4 IC LM 555 sebagai multifibrator astabil

 

IC LM 555 adalah suatu komponen semikonduktor yang berfungsi untuk pewaktu. IC ini dapat beroperasi dalam jangkauan supply sebesar 5Volt sampai dengan 18 Volt, sehingga dalam penggunaannya dapat digandengkan dengan rangkaian TTL atau rangkaian Op Amp. Rangkaian pewaktu ini dapat menghasilkan waktu tunda yang cermat. Waktu tunda dikemudikan dengan teliti oleh dua komponen ekstern yaitu sebuah resistor dan sebuah kondensator. Rangkaian ini dipengaruhi tidak dipengaruhi oleh kondisi dari luar tetapi hanya dipengaruhi oleh umpan balik. (feed back) dari dua kondisi yang selalu berubah-ubah. Kondisi yang satu akan mempengaruhi kondisi yang lainnya, demikian juga sebaliknya. 14 IC LM 555 sebagai multifibrator astabil merupakan sebuah rangkaian yang menghasilkan pulsa square (segi empat) yang periodenya ditentukan oleh nilainilai resistor dan kapasitornya pada pin 2, 6 dan 7. sedangkan cara kerja LM 555 sebagai berikut.

Gambar 2.9 Diagram blok dasar pewaktu IC LM 555

Pada saat tegangan masuk arus mengalir melalui Ra mengisi kapasitor melalui Rb sampai 2/3 Vcc dan flip-flop akan direset. Pulsa tinggi pada out put Q bar akan membias kapasitor sehingga kapasitor C1 akan dibuang melalui R2 sampai 1/3 Vcc sehingga triger komparator akan men set D flip-flop dan keluaran Q bar akan rendah sehingga transistor akan off dan siklus akan terulang seperti semula. Lamanya waktu pengisian dan pengosongan dapat dilihat pada rumus berikut:

 

Periode pengisian kapasitor adalah :

TA = 0,693 (RA + Rb) C

Periode pengosongan adalah :

TB= 0,693 R2 . C

Total periode pengisian dan pengosongan adalah :

T = TA + TB

T = (0,693 (RA + Rb) C ) + (0,693 R2 . C)

T = 0,693 (RA + 2 Rb) C

Frekuensi osilasinya diperoleh dari persamaan dibawah ini:

f =

Diharapkan setelah melewati rangkaian pembagi frekuensi dihasilkan nilai frekuensi time base yang lebih presisi, jika terjadi perubahan frekuensi pada rangkaian multivibrator astabil, nilai time base sedikit mengalami perubahan.

 

 

 

 

 

 

 

BAB 3

PERANCANGAN

3.1 Diagram Blok Penghitung Denyut Jantung

 Berikut ini merupakan Diagram Alur dari Electrocardiograph (ECG) :

Sinyal jantung diperoleh dari ECG Simolator disambungkan ke alat yang dibuat. Sinyal dari ECG simulator ini dalam ukuran mV ditangkap oleh penguat instrumentasi. Rangkaian penguat ini akan menguatkan selisih potensial pada RA dan LL. Setelah dikuatkan kembali dikuatkan oleh rangkaian penguat tak membalik. Setelah dikuatkan, difilter oleh rangkaian filter gelombang R, pada filter ini sinyal yang dinilainya 17 dikuatkan dan pulsa yang nilainya diluar 17 Hz akan dilemahkan.. Sinyal ini dirubah menjadi bentuk digital, dan menghasilkan clock dengan periode R-R tinggi (1) dan R-R rendah (0). Disamping itu dihasilkan time base dengan clock sumber 8704 Hz yang dibagi dengan pembagi frekuensi 256 sehingga dihasilkan frekuensi time basis 4,26 Hz yang presisi. Sinyal time base dan clock periode R-R ini masuk ke mikrokontroler sebagai nilai BPM. Nilai count ini yang dihitung, diproses dan hasilnya ditampilkan pada displai.

 

3.2 Pembangkit frekuensi time base

Selain perubahan pulsa periode R ke R yang perlu direncanakan adalah terbentuknya frekuensi time base, frekuensi time base yang direncanakan 1/60 agar lebih mudah perhitungannya dan supaya lebih presisi maka frekuensi sumbe diatur menjadi 1/60 dikali 256 sehingga frekuensi yang harus dihasilkan rangkaian astabil multifrilator astabil adalah 4,26 Hz Nilai frekuensi (f) yang dibutuhkan adalah 4,26 Hz dengan menentukan terlebih dahulu nilai Ra sebesar 1,2 MΩ dan capasitor sebesar 0,1mF maka nilai Rb didapat dengan mensubtitusikan nilai-nilai tersebut kedalam persamaan 2.13 nilai Rb didapatkan perhitungan sebagai berikut:

f =

4,26 =

4,26 =

4,26 (1,2x10^6 + 2Rb) =

4,26 (1,2x10^6 + 2Rb) = 1,44 . 10⁷

   = (Ra + 2Rb)

 = (1,2M + 2Rb)

0,338 x 10⁷= (1,2M + 2Rb)

3,38M = (1,2M + 2Rb)

2Rb = 3,38M – 1,2M

2Rb = 2,18

Rb =

Rb = 1,090 M

 

Karena nilai tahanan sebesar 5472 Ω tidak tersedia dipasaran maka digunakan variabel resistor dengan nilai 10K Ω. Jadi rangkaian astabil yang menghasilkan frekuensi 4,26 Hz dan di bagi oleh pembagi frekuensi senilai 64 sehingga frekuensi sumber yang dihasilkan 4,26Hz.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BAB 4

PENGUJIAN DAN ANALISIS

 

Untuk menguji rangkaian pembangkit time base sebelum disatujan denga rangkaian lainnya, kita memerlukan sebuah diode led dan sebuah resistor 330k. Pengujian dilakukan dengan menyambungkan resistor 330k ke output pada IC 555 diikuti dengan diode leditu sendiri, kemudian diode led disambungkan menuju ke ground. Langkah selanjutnya adalah memberikan suplay Vcc sebesar 5v, lalu jika rangkaian benar diode led akan menyala kedap-kedip sesuai dengan timer frekunsi yang telah diberikan.

Kemudian untuk menguji benar tidaknya rangkaian pada IC 74LS393 kita dapat melakukan percobaan yang sama dengan percobaan sebelumnya, yaitu dengan menyambungkan resistor 330k ke keluaran pada IC tersebut, kemudian diikuti denga menyambungkan diode led setelah resistor 330k dan diode led dapat disambungkan menuju ke ground. Jika rangkaian benar maka diode led akan menyala.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

BAB 5

PENUTUP