PEMANTAUAN DENYUT JANTUNG DENGAN STETOSKOP …
179
i PEMANTAUAN DENYUT JANTUNG DENGAN STETOSKOP ELEKTRONIK TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Disusun oleh: COSMAS PUNGKAS AQUILLA NIM : 045114021 PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2008
Transcript of PEMANTAUAN DENYUT JANTUNG DENGAN STETOSKOP …
i
PEMANTAUAN DENYUT JANTUNG DENGAN
STETOSKOP ELEKTRONIK
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma
Disusun oleh:
COSMAS PUNGKAS AQUILLA
NIM : 045114021
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA
2008
ii
HEART BEAT MONITORING USING
ELECTRONIC STETHOSCOPE
FINAL PROJECT
Presented as Partial Fulfillment of the Requirements To Obtain the SARJANA TEKNIK Degree
in Electrical Engineering Faculty Science and Technology of Sanata Dharma University
By:
COSMAS PUNGKAS AQUILLA
NIM : 045114021
ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA
2008
HALAMAN PERSETUJUAN TUGAS AKHIR
PEMANTAUAN DENYUT JANTUNG DENGAN STETOSKOP
ELEKTRONIK
(HEART BEAT MONITORING USING ELECTRONICSTETHOSCOPE)
Disusun oleh:
COSMASPUNGKASAQ~LA
NlM : 045114021
Telah disetujui oleh:
Pembirnbing I:
B. Wuri Harini, S.T., M.T.
..Pembirnbing II:
III
Tanggal : 18 Juni 2008
Tanggal : 18 Juni 2008
LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa yang saya tulis ini tidak memuat karya
atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar
pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.
Yogyakarta, 12 Maret 2008
vi
HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTO HIDUP
Karya tulis ini kupersembahkan untuk kemajuan ilmu pengetahuan
yang sedang berkembang di Indonesia.
You’ll never walk alone...
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA
ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di b a d ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma:
Nama : Cosmas Pungkas Aquilla
NIM :045114021
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul:
PEMANTAUAN DENWT JANTUNG DENGAN STETOSKOP
ELEKTRONIK
Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Sanata Dharma hak untuk
menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk
pangkalan data, mendistribusikannya secara terbatas, dan mempubliasikannya di
Internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari
saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama
saya sebagai penulis.
Dernikian pemyataan ini saya buat dengan sebenarnya
Yogyakarta, 10 Maret 2008
Yang Menyatakan,
vii
~osmas-Pun~kas Aquilla
viii
INTISARI
Kemajuan teknologi di bidang kesehatan didorong oleh keinginan orang untuk meningkatkan kualitas hidupnya melalui peningkatan kualitas kesehatan. Jantung sebagai organ vital harus tetap dijaga kesehatannya. Mengetahui ritme detak jantung merupakan salah satu cara untuk menjaga kesehatan jantung. Jantung yang bekerja terlalu cepat atau terlalu lambat akan mengganggu keseimbangan tubuh. Alat pengukur detak jantung ini menggunakan sebuah stetoskop sebagai penangkap suara akustik dari denyut jantung. Suara dari stetoskop analog akan diubah menjadi sinyal elektrik. Dengan menggunakan sebuah mikrokontroler, sinyal elektrik diubah menjadi data digital dan diolah untuk menentukan jumlah denyut jantung setiap menit. Hasil pengolahan data digital ini ditampilkan melalui suatu penampil dan data digital ini dapat juga dikirimkan secara wireless ke alat lain (misalnya: komputer personal) untuk pengolahan lebih lanjut. Penelitian ini telah berhasil membuat suatu alat pemantau detak jantung. Alat ini dapat digunakan untuk penggunaan sehari-hari. Kata kunci : aplikasi mikrokontroler, wireless, detak jantung
ix
ABSTRACT
The progress of medical technology is inspired by the desire to increase the quality of life by increasing the quality of healthcare. The health of the heart, as a vital organ, needs to be well cared for. Knowing the heart beat rhythm is one way of taking care of the heart. A heart that is working too quickly or too slowly will negatively influence the balance of the body. This heart beat measurement device uses a stethoscope as an acoustic voice collector from the heartbeat. The analogue voice from the stethoscope will be changed into an electrical signal. A Microcontroller changes the electrical signal into digital data and processes it to determine the number of heart beats every minute. The result is shown through a display and it can also be sent via wireless technology to other devices (for example: a personal computer) for further processing. This research has succeeded in producing a heart beat monitoring device that is suitable for daily usage. Keywords: microcontroller application, wireless, heart beat
x
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas terselesaikannya penulisan
karya ini. Karya ini dimaksudkan penulis untuk memenuhi salah satu syarat
memperoleh gelar sarjana teknik program studi Teknik Elektro.
Penulis sadar bukan hanya kekuatan dalam diri sendiri yang menjadi
penggerak tetapi banyak dukungan dari berbagai pihak sehingga penulis ingin
mengucapkan terima kasih kepada :
1. Tuhan Yesus Kristus, sumber segala inspirasi.
2. Kedua orang tua penulis atas perhatian, kasih sayang, dukungan baik moral
maupun materil, kesabaran, dan ketabahan. Engkau laksana oase di padang
gurun.
3. Ibu B. Wuri Harini, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing I atas segala
kesabaran, dukungan baik moral maupun materil, dan dedikasi yang tinggi.
4. Bapak Ir. Tjendro selaku dosen pembimbing II atas segala bantuan, sharing
pengalaman, dan dedikasi.
5. Seluruh dosen dan staff di Tenik Elektro pada khususnya dan Fakultas Sains
dan Teknologi pada umumnya yang telah membantu penulis dalam
menyelesaikan studi.
6. Kakak yang tersayang, Mbak Echi dan Mas Hepi, atas segala dorongan,
dukungan, dan kasih sayang.
xi
7. Keluarga besar Subardjo, Om Sur dan Tante Yuli, atas bantuan dan
dorongannya.
8. Silvia atas dorongan serta bantuan baik secara moril maupun materiil.
9. Teman-teman Teknik Elektro, Kos Paingan 100, dan Mitra Perpustakaan atas
kebersamaannya selama ini.
10. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu yang telah
membantu penulis hingga terselesaikannya tugas akhir ini.
Harapan penulis, semoga karya ini dapat berguna bagi penulisan karya sejenis
di masa-masa yang akan datang. Oleh karena itu, penulis tidak menutup kemungkinan
untuk kritik dan saran yang membangun dari banyak pihak. Akhir kata, selamat
membaca karya ini.
Yogyakarta, 3 Maret 2008
Penulis
xii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL..…………………………………………………… i
HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING…….…………………… iii
HALAMAN PENGESAHAN…………………………………………… iiii
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA………………………………… v
MOTTO DAN PERSEMBAHAN….…………………………………… vi
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH....... vii
INTISARI…..…………………………………………………………… viii
ABSTRACT..…………………………………………………………… ix
KATA PENGANTAR……...…………………………………………… x
DAFTAR ISI..…………………………………………………………… xii
DAFTAR TABEL…..…………………………………………………… xvii
DAFTAR GAMBAR.…………………………………………………… xix
BAB I PENDAHULUAN…………..…………………………………… 1
1.1.Judul…………………….…………………………………… 1
1.2.Latar Belakang Masalah...…………………………………… 1
1.3.Tujuan dan Manfaat…….…………………………………… 2
1.4.Batasan Masalah...…………………………………………… 2
1.5.Metode Penelitian……….…………………………………… 3
1.6.Sistematika Penulisan................................................................ 3
xiii
BAB II DASAR TEORI……...……..…………………………………… 4
2.1.Jantung…. …………………………………………………… 4
2.2.Stetoskop .............……….…………………………………… 6
2.3. Mikrofon ..................………………………………………… 9
2.3.1.Mikrofon Kondenser....................................................... 9
2.3.2. Mikrofon Kondenser Elektret ( Magnet Elektrostatis)... 11
2.4. Penguat Operasional (Op-Amp)...…………………………… 12
2.4.1. Penguat Pembalik (Inverting Amplifier)……………… 13
2.4.1.1. Penguat Pembalik DC…………………………… 13
2.4.1.2. Penguat Pembalik AC…………………………… 15
2.4.2. Penguat Bukan Pembalik……………………………… 16
2.4.2.1. Penguat Bukan Pembalik DC……….…………… 16
2.4.2.2. Penguat Bukan Pembalik AC …………………… 17
2.4.2.3. Konfigurasi Pengikut Tegangan………………… 19
2.5. Penapis Aktif Elektronik.......…..…………………………… 20
2.5.1. Penapis Aktif Butterworth Pelewat Bawah …………… 21
2.5.2. Karakteristik Penapis Butterworth..…………………… 23
2.5.3. Perancangan Penapis Butterworth..…………………… 24
2.5.3.1. Penskala Frekuensi……………………………… 25
2.5.3.2. Penskala Impedansi……………………………… 26
2.5.4. Jumlah Kutub……..…………………………………… 26
2.5.5. Tanggapan Frekuensi Butterworth Pelewat Bawah…… 27
xiv
2.5.6. Kurva Tanggapan Frekuensi...………………………… 27
2.5.7. Perancangan Penapis dengan Menggunakan Catu Daya
Tunggal.........…………………………………………... 28
2.6. Penguat Transistor Konfigurasi Umpan Balik Tegangan
Kolektor .......………………………………………………… 30
2.6.1. Analisa DC..…………………………………………… 30
2.6.2. Analisa AC..…………………………………………… 34
2.7. Penguat Daya........…………………………………………… 35
2.8. Mikrokontroler ATmega32……..…………………………… 36
2.8.1. Pengubah Analog ke Digital…………………………… 37
2.8.1.1. Algoritma SAR……..…………………………… 38
2.8.1.2. ADC pada Mikrokontroler ATmega32……..…… 40
2.8.2. Pewaktu 8 bit………………………………………….. 41
2.8.3. UART……..…………………………………………… 42
2.8.3.1. USART……………………………………………… 43
2.9. LCD (Liquid Crystal Display) 16 x 2 karakter……………… 46
2.9.1. Pengendali Modul LCD…..…………………………… 47
2.9.2. Deskripsi Fungsi….…………………………………… 50
2.9.2.1. Register……..…………………………………… 50
2.9.2.2. Bendera Sibuk (BF)……………………………… 51
2.9.2.3. Penghitung Alamat (AC)………………………… 51
2.9.2.4. RAM Data Penampil (DDRAM)………………… 51
xv
2.9.2.5. ROM Pembangkit Karakter (CGROM)……..…… 52
2.9.2.6. RAM Pembangkit Karakter (CGRAM)……..…… 52
2.10. Modul Modem RF.....………………………………………. 52
BAB III PERANCANGAN ALAT…..…………………………………... 55
3.1. Perancangan Perangkat Keras…..…………………………… 56
3.1.1. Stetoskop Akustik dan Mikrofon……..……………..... 56
3.1.2. Penguat Awal………………………………………..... 57
3.1.2.1.Penguat Awal Transistor......................................... 57
3.1.2.2.Penguat Variabel Bukan Pembalik AC.................... 59
3.1.3. Penapis Aktif Butterworth…………………………..... 61
3.1.3.1. Penapis Pelewat Bawah Butterworth Orde
Enam..……………………………………........... 61
3.1.4. Penguat Daya Rendah……………………………....... 64
3.1.5. Konfigurasi ATmega32……………………………..... 65
3.2. Perancangan Perangkat Lunak….………………………….. 67
3.2.1. Program Utama……….…………………………….... 67
3.2.2. Pengiriman Data…………………………………….... 69
3.2.3. Pencari Puncak..…………………………………….... 72
3.2.4. Penghitung rerata BPM…………………………......... 74
3.2.5. Pengisian LCD..…………………………………….... 74
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN………………………………… 78
4.1. Implementasi Alat dan Cara Kerja…………………………… 79
xvi
4.2. Tampilan pada LCD…….…………………………………… 80
4.3. Analisa Hasil Pengukuran......................................................... 84
4.4. Perbandingan Pengukuran dengan Alat Ukur Tekanan Darah 87
4.5. Hasil Pengiriman Data ke PC…..…………………………… 91
4.6. Analisa Perangkat Keras..…………………………………… 92
4.6.1 Penguat Awal….……………………………………..... 92
4.6.1.1 Penguat Awal Transistor…….……………............ 92
4.6.1.2 Penguat Bukan Pembalik AC…………………….. 93
4.6.2 Penapis Pelewat Rendah……………………………..... 93
4.7. Analisa Perangkat Lunak.…………………………………… 95
4.7.1. Analisa Metode Komunikasi….…………………….... 105
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN…………….…………………… 109
5.1 Kesimpulan…………………………………………………… 109
5.2 Saran…….…………………………………………………… 110
DAFTAR PUSTAKA.............…………………………………………… 111
LAMPIRAN …………………………………………………………… 113
xvii
DAFTAR TABEL
1. Tabel 2.1 Nilai kapasitans untuk desain penapis aktif LPF
Butterworth orde tinggi……………………………………………… 23
2. Tabel 2.2 Tabel perhitungan Baud Rate dan UBRR………………… 45
3. Tabel 2.3 Keterangan fungsi dari tiap pin LCD …………………… 48
4. Tabel 2.4 Daftar instruksi kontroler modul LCD …………………… 48
5. Tabel 2.5 Daftar keterangan tabel instruksi kontroler LCD
pada tabel 2.4………………………………………………………… 49
6. Tabel 2.6 Pemilihan Register………………………………………… 50
7. Tabel 2.7 Register inisialisasi modem RF…………………………… 53
8. Tabel 3.1 Nilai C/Kf.………………………………………………… 62
9. Tabel 3.2 Nilai Kr pada setiap tingkat..……………………………… 63
10. Tabel 3.3 Nilai kapasitor dan resistor aktual………………………… 63
11. Tabel 3.4 Nilai osilator untuk baud rate 9600 bps...………………… 65
12. Tabel 3.5 Inisialisai modem RF……………………………………... 71
13. Tabel 4.1 Gangguan-gangguan sinyal detak jantung............................ 83
14. Tabel 4.2 Perbandingan detak terukur dan terhitung………………... 85
15. Tabel 4.3 Perbandingan pengujian digitalisasi alat dengan alat ukur
OMRON................................................................................................ 88
16. Tabel 4.4 Perhitungan rerata detak jantung pada tabel 4.3…………... 88
xviii
17. Tabel 4.5 Protokol komunikasi pengaturan modem…………………. 100
18. Tabel 4.6 Pengiriman data secara berurutan.......................................... 108
19. Tabel 4.7 Pengiriman data dengan pengaturan jeda waktu antar
pengiriman............................................................................................. 108
xix
DAFTAR GAMBAR
1. Gambar 2.1 Detak jantung normal…………………………………… 5
2. Gambar 2.2 Chestpiece dari stetoskop……………………………….. 8
3. Gambar 2.3 Mikrofon kondenser…………………………….............. 9
4. Gambar 2.4 Mikrofon kondenser elektret …………………………… 11
5. Gambar 2.5 Rangkaian penguat pembalik…………………………… 14
6. Gambar 2.6 Penguat pembalik AC…………………………………… 15
7. Gambar 2.7 Rangkaian penguat bukan pembalik..…………………… 16
8. Gambar 2.8 Penguat bukan pembalik………………………………… 17
9. Gambar 2.9 Penguat bukan pembalik dengan catu daya tunggal..…… 18
10. Gambar 2.10 Rangkaian pengikut tegangan..………………………… 19
11. Gambar 2.11 Penapis pasif HPF.……………………………………... 20
12. Gambar 2.12 Penapis pasif LPF.……………………………………… 20
13. Gambar 2.13 Rangkaian LPF Butterworth orde 2.…………………… 22
14. Gambar 2.14 Rangkaian LPF Butterworth orde 3.…………………… 22
15. Gambar 2.15 Kaskade Butterworth orde tinggi….…………………… 23
16. Gambar 2.16 Karakteristik penapis Butterworth……………………... 24
17. Gambar 2.17 Tanggapan frekuensi Butterworth……………………... 28
18. Gambar 2.18 Rangkaian penapis Butterworth dengan catu
daya tunggal...………………………………………………………… 29
xx
19. Gambar 2.19 Konfigurasi tegangan umpan balik…………………… 31
20. Gambar 2.20 Kalang basis-emitor untuk jaringan dari
gambar 2.19..............................................................................…… 31
21. Gambar 2.21 Kalang kolektor-emitor untuk gambar 2.19..………… 33
22. Gambar 2.22 Konfigurasi umpan balik kolektor .…………………… 34
23. Gambar 2.23 Pendekatan model re konfigurasi umpan balik
kolektor……………………………………………………………… 34
24. Gambar 2.24 Algoritma SAR…..…………………………………… 39
25. Gambar 2.25 Lapisan penyusun LCD..……………………………… 46
26. Gambar 2.26 LCD Dot matrix 16 x 2 karakter……………………… 48
27. Gambar 2.27 Hubungan antara alamat DDRAM dan posisi
pada LCD……………………………………………………….…… 51
28. Gambar 3.1 Blok diagram Stetoskop Elektronik….………………… 55
29. Gambar 3.2 Panasonic WM-60A mikrofon kondenser elektret..…… 56
30. Gambar 3.3 Rangkaian prasikap DC untuk mikrofon kondenser…… 57
31. Gambar 3.4 Rangkaian penguat awal transistor..…………………… 59
32. Gambar 3.5 Implementasi penguat bukan pembalik AC...................... 60
33. Gambar 3.6 Penapis butterworth orde enam dengan nilai
ternormalisasi………………………………………………………. 62
34. Gambar 3.7 Realisasi penapis aktif orde enam dengan fc=200 Hz.… 64
35. Gambar 3.8 Penguat daya untuk mengendalikan speaker..………… 65
xxi
36. Gambar 3.9 Rangkaian LC pembuang derau ADC………………… 67
37. Gambar 3.10 Diagram alir program utama..………………………… 69
38. Gambar 3.11 Diagram alir penanganan interupsi terima penuh…… 71
39. Gambar 3.12 Diagram alir pengiriman data..……………………… 71
40. Gambar 3.13 Diagram alir pencari puncak………………………… 73
41. Gambar 3.14 Diagram alir penghitung rerata BPM………………… 73
42. Gambar 3.15 Tampilan LCD yang dikehendaki.…………………… 75
43. Gambar 3.16 Diagram alir inisialisasi LCD………………………… 75
44. Gambar 3.17 Diagram alir pengisian LCD..………………………… 76
45. Gambar 3.18 Rutin penulisan data ke LCD….……………………… 77
46. Gambar 4.1 Gambar papan utama…………………………………… 79
47. Gambar 4.2 Stetoskop dan penguat awal transistor.………………… 79
48. Gambar 4.3 Hasil pengukuran detak jantung…….......……………… 81
49. Gambar 4.4 Tampilan bila tidak ada detak yang terdeteksi.………… 81
50. Gambar 4.5 Denyut yang diperoleh pada awal iterasi, diambil pada
arteri leher............................................................................................. 81
51. Gambar 4.6 Denyut yang diperoleh pada awal iterasi, diambil pada
Dada...................................................................................................... 81
52. Gambar 4.7 Data ADC yang diterima PC…………………………… 87
53. Gambar 4.8 Sinyal analog detak jantung .…………………………… 87
54. Gambar 4.9 Respon frekuensi penapis pelewat rendah dengan
frekuensi cut-off 200 Hz..…………………………………………… 89
xxii
55. Gambar 4.10 Metode komunikasi antara PC dengan alat
yang dibuat……………….……………………………………......... 101
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Judul
Pemantau Denyut Jantung dengan Stetoskop Elektronik
1.2. Latar Belakang Masalah
Jantung sebagai pusat dari peredaran darah dalam tubuh manusia memiliki
peranan yang sangat vital. Tanpa jantung, manusia tidak akan bisa hidup, karena
organ-organ di dalam tubuh akan kekurangan oksigen dan mati. Jantung yang sehat
mutlak diperlukan seseorang. Tanpa jantung yang sehat, seseorang akan kehilangan
kualitas hidup. Mengetahui ritme detak jantung merupakan salah satu cara untuk
menjaga kesehatan jantung. Jantung yang bekerja terlalu cepat akan mengganggu
keseimbangan tubuh dan juga akan berakibat yang sama bila jantung bekerja terlalu
lambat [1].
Fokus dari penelitian ini adalah pembuatan suatu alat yang dapat mengukur
detak jantung seseorang dengan tepat, namun juga harus efisien dan ergonomis.
Banyak alat serupa terdapat di pasaran, namun alat-alat tersebut memiliki
keterbatasan, yaitu belum adanya suatu alat yang memiliki fasilitas pengiriman data
ke sebuah alat pengolah data lain yang terintegrasi [2]. Jadi alat ini diharapkan dapat
1
2
mengatasi keterbatasan yang ada dan juga dapat mengetahui hasil pengukuran dengan
cepat dan tepat.
Penerapan penelitian ini dapat diaplikasikan pada bidang kesehatan.
Penggunaan alat ini tidak hanya ditujukan bagi orang-orang yang sudah ahli, namun
juga dapat digunakan bagi orang awam karena alat ini didesain untuk user-friendly.
1.3. Tujuan dan Manfaat
Tujuan yang akan dicapai yaitu menghasilkan suatu alat yang berfungsi untuk
memantau detak jantung seseorang.
Manfaat dari penelitian ini yaitu dapat mengetahui irama atau ritme denyut
jantung manusia. Bila terjadi ketidaknormalan maka dapat diketahui sejak dini
sehingga memperbesar peluang untuk sembuh. Manfaat lain yang didapat yaitu orang
awam dapat melakukan sendiri pemeriksaan ritme jantung, sehingga memudahkan
orang untuk mengetahui kondisi kesehatannya saat itu juga. Alat ini juga dapat
membantu para ahli kesehatan untuk mengetahui denyut jantung seseorang dengan
lebih akurat. Hasil pemantauan dapat dikirimkan ke dalam perangkat pengolah data
lain, misalnya personal komputer untuk disimpan sebagai arsip medis.
1.4. Batasan Masalah
Pembuatan stetoskop elektronis ini menggunakan stetoskop untuk
mengumpulkan suara dari detak jantung. Suara dari stetoskop diubah menjadi besaran
3
elektrik menggunakan mikrofon. Sinyal informasi dari mikrofon akan diolah dengan
menggunakan mikrokontroler ATmega32 yang akan dikirimkan ke alat penerima
lain, dengan menggunakan modul pemancar dan penerima (transceiver). Informasi
mengenai hasil pengukuran yang ditampilkan berupa jumlah detak per menit (beat
per minute, BPM), detakan minimum dan detakan maksimum. Alat ini didesain untuk
menghitung detak jantung normal manusia. Detak yang dapat diukur mempunyai
rentang antara 50-300 detak per menit.
1.5. Metode Penelitian
Alat ini dirancang dan dibuat dengan menggunakan studi literatur,
mempelajari cara kerja alat, serta merencanakan dan membuat peralatan tersebut.
Perencanaan dibuat dengan mendisain blok demi blok berdasarkan teori yang sudah
didapatkan di bangku kuliah sehingga alat tersebut bisa bekerja sesuai dengan hasil
yang diharapkan. Pembuatan dilakukan dengan terlebih dahulu mengetes jalannya
alat dengan suatu percobaan pada papan percobaan. Setelah hasil percobaan sesuai
dengan yang diharapkan, kemudian alat tersebut dapat dirakit dan dipasang pada
suatu PCB. Pengujian alat ini dilakukan dengan pengambilan data, analisis data, dan
penarikan kesimpulan.
1.6. Sistematika Penulisan
Penelitian ini disusun dengan sistematika penulisan sebagai berikut:
4
BAB I PENDAHULUAN
Bab ini menguraikan tentang pemilihan topik sebagai dasar pemikiran
melalui latar belakang penelitian, tujuan dan manfaat dari penelitian, batasan-
batasan masalah, metode penelitian, serta sistematika penelitian ini.
BAB II DASAR TEORI
Bab ini memaparkan teori mengenai detak jantung, pengolahan sinyal
analog, mikrokontroler, dan penampil yang digunakan dalam pembuatan alat
pemantauan detak jantung ini.
BAB III PERACANGAN ALAT
Bab ini akan memaparkan perancangan mengenai alat pemantau detak
jantung ini.
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini berisi mengenai pembahasan dari hasil alat yang telah
diperoleh.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Bagian akhir ini menyimpulkan uraian dari bab-bab sebelumnya agar
dapat memberi penjelasan dalam memahami maksud dan tujuan penulisan
serta pemberian saran tentang alat ini kepada siapa saja yang ingin membahas
topik ini lebih dalam.
5
BAB II
DASAR TEORI
2.1. Jantung
Jantung terdiri dari empat ruang, yaitu bilik kiri, bilik kanan, serambi kiri, dan
serambi kanan. Fungsi dari serambi yaitu sebagai tempat untuk mengumpulkan darah.
Bilik berfungsi sebagai tempat untuk memompa darah ke seluruh tubuh dan paru-
paru. Darah mengalir dari serambi menuju bilik. Agar darah tidak mengalir menuju
serambi dari bilik, maka ada katup pada jalan masuk dan keluar. Pada saat berdenyut,
setiap ruang jantung mengendur dan terisi darah (disebut diastol); selanjutnya jantung
berkontraksi dan memompa darah keluar dari ruang jantung (disebut sistol). Kedua
serambi dan bilik mengendur dan berkontraksi secara bersamaan [3].
Bunyi-bunyi jantung merupakan suatu vibrasi-vibrasi yang bertalian dengan
akselerasi dan deselerasi tiba-tiba dari darah di dalam sistem kardiovaskular. Bunyi
jantung pertama (S1) dan kedua (S2) terjadi oleh menutupnya katup-katup yang
berkenaan dengan atrium jantung (Atrio Ventrikulae) dan semiluner serta kejadian-
kejadian yang mengiringi penutupan-penutupan ini. Intensitas dari bunyi jantung
pertama (S1) dipengaruhi oleh:
i. Posisi daun-daun mitral (berkenaan dengan katup bikuspid) pada
permulaan kontraksi ventrikel jantung yang mendorong darah masuk
ke dalam aorta dan arteri pulmonaris (sistole ventrikel).
6
ii. Kecepatan naiknya denyut nadi tekanan bilik kiri.
iii. Ada tidaknya penyakit struktural dari katup mitral.
iv. Jumlah jaringan, rongga atau cairan antara jantung dan stetoskop.
Bunyi jantung pertama dibagi menjadi dua komponen, aorta (A2) atau menutupnya
katup mitral dan pulmonal (P2) atau menutupnya katup trikuspidal. Kedua komponen
berbunyi nyaring dari S1 selama 10 ms sampai 30 ms adalah fenomena normal. Bunyi
jantung ketiga merupakan bunyi bersuara rendah (low picthed) yang terjadi di dalam
bilik 0,14 s sampai 0,16 s setelah A2, pada akhir pengisian cepat. Bunyi jantung
keempat adalah bunyi presistolik berketuk rendah yang terjadi di dalam bilik jantung
pada saat pengisian, diiringi oleh kontraksi serambi yang efektif dan dapat didengar
dengan baik melalui mangkuk berongga (bellpiece) dari stetoskop [4].
Gambar 2.1 Detak jantung normal [5].
Pada Gambar 2.1, ‘M’ mampu dibedakan dari S4 dan M1, sinkron dari
permulaan pergerakan keluar. Pembelokan dari M terjadi setelah Q. M mempunyai
R
7
satu tanjakan kecil dan pembelokan ke bawah yang besar. Berbagai penelitian telah
dilakukan untuk mengetahui keberadaan dan pewaktuan dari suara jantung. Frekuensi
suara rendah pertama S1 atau ‘M’ terjadi 20 ms setelah gelombang Q dari
elektrokardiogram dan berhubungan dengan puncak dari gelombang R. ‘M’ ini
mempunyai frekuensi natural sekitar 30 – 50 Hz dan dapat dibedakan dari M1 yang
mempunyai frekuensi dan amplitudo yang lebih besar. Dalam kondisi normal, ‘M’
mempunyai amplitudo rendah dan mempunyai durasi sekitar 20 sampai 50 ms,
terkadang berlanjut setelah puncak R selama 20 ms [5].
Dalam sebuah penelitian yang sudah pernah dilakukan sebelumnya [6],
frekuensi detak jantung pertama (S1) pada katup mitral normal, rata-rata berkisar
sekitar 46±2 Hz. Sedangkan pada katup implan yang sudah tertanam selama kurang
dari 1½ tahun memiliki frekuensi sekitar 43±2 Hz dan yang sudah tertanan lebih dari
lima tahun memiliki frekuensi sekitar 50 – 200 Hz.
2.2. Stetoskop
Stetoskop adalah sebuah alat akustik medis yang digunakan untuk
mendengarkan suara yang ada di dalam tubuh manusia atau hewan. Stetoskop biasa
digunakan untuk mendengarkan suara detak jantung atau pernapasan. Suara ini
digunakan untuk mendiagnose penyakit tertentu. Stetoskop terbagi atas dua jenis,
yaitu stetoskop akustik dan stetoskop elektronis [7].
8
Stetoskop akustik bekerja dengan cara menyalurkan suara dari chestpieces
melalui selang udara ke telinga pendengar. Chestpiece terdiri dari dua bagian yang
dapat dipergunakan untuk mendengarkan suara dari tubuh manusia, sebuah diafragma
dan sebuah mangkuk berongga (bellpiece). Gambar dari chestpiece disajikan pada
Gambar 2.2. Bila diafragma ditempatkan di atas tubuh, maka suara dari tubuh akan
menggetarkan diafragma dan gelombang tekanan akustik berjalan melalui selang
udara hingga ke telinga pendengar. Bila mangkuk berongga yang ditempatkan dalam
tubuh, maka getaran dari kulit akan menghasilkan gelombang tekanan akustik yang
akan berjalan melalui selang udara hingga ke telinga pendengar. Mangkuk berongga
menghasilkan suara dengan frekuensi rendah, sedangkan diafragma menghasilkan
suara dengan frekuensi yang lebih tinggi. Permasalahan yang timbul dari stetoskop
akustik adalah tingkat kekuatan suara yang sangat rendah [8].
Gambar 2.2 Chestpiece dari stetoskop.
9
Stetoskop elektronik bekerja dengan cara menguatkan suara yang timbul dari
tubuh. Alat tersebut membutuhkan pengubah suara akustik menjadi sinyal elektronis
yang dapat dikuatkan dan diolah untuk mendapatkan kualitas suara yang lebih baik.
Cara yang paling mudah dan efektif untuk mendeteksi suara dilakukan dengan
memasang sebuah mikrofon di dalam chestpiece. Cara ini bisa mengurangi gangguan
derau [7].
2.3. Mikrofon
2.3.1. Mikrofon kondenser
Bagian penting dari mikrofon adalah sebuah membran ringan yang mampu
menghasilkan respon pada frekuensi pendengaran, 20 – 20 KHz dengan baik. Getaran
suara menghasilkan perubahan jarak antara membran dan pelat. Ada dua cara untuk
mendapatkan sinyal audio dari mikrofon ini, yaitu dengan pemberian prasikap DC
dan pemisahan frekuensi radio dari mikrofon kondenser [9].
Gambar 2.3 Mikrofon kondenser.
10
Dengan adanya prasikap DC, pelat mempunyai muatan sebesar Q. Pelat dan
membran yang terpasang secara paralel menghasilkan kapasitansi sebesar
dA
VQC 0ε==
(2.1)
dengan
C adalah kapasitas kapasitor (Farad),
Q adalah muatan (Coulomb),
V adalah beda potensial (Volt),
ε0 adalah permisivitas ruang hampa,
A adalah luas penampang (m2), dan
d adalah jarak antara pelat dan membran (m).
Suatu muatan konstan terjaga dalam kapasitor. Ketika jarak antar pelat
berubah akibat adanya getaran oleh suara, muatan di dalam kapasitor berubah. Hal ini
ditunjukkan pada Gambar 2.3. Kapasitas dan nilai dari resistor prasikap membentuk
suatu penapis lewat atas, yang melewatkan frekuensi pendengaran dan menolak bias
DC. Adanya perubahan jarak antara membran dan pelat menyebabkan muatan
berubah, sehingga menghasilkan arus (I) yang mengalir melalui resistor R dengan
(2.2) tdAV
tQI
Δ
⎟⎠⎞
⎜⎝⎛Δ
=ΔΔ
=
1
0ε
11
Perubahan kapasitas dalam kurun waktu tertentu, dalam skala 100 μs, akan
menimbulkan suatu muatan. Tegangan berubah sebagai reaksi atas perubahan
kapasitans. Tegangan yang terukur pada resistor mewakili tekanan suara yang
mengubah-ubah membran [10].
2.3.2. Mikrofon Kondenser Elektret (Magnet Elektrostatis)
Merupakan tipe dari mikrofon kondenser yang menggunakan suatu bahan
elektret yang terpolarisasi secara permanen sebagai diafragmanya [9]. Gambar dari
mikrofon kondenser elektret disajikan pada Gambar 2.4. Suatu muatan statis diisikan
ke dalam elektret yang ada di dalam bahan membran. Mikrofon tipe ini bekerja
dengan prinsip yang sama dengan mikrofon kondenser.
Gambar 2.4 Mikrofon kondenser elektret [9].
Kualitas kondenser yang lebih baik didapatkan dengan menggunakan transistor efek-
medan (FET) sebagai penguat awal, penyeimbang impedansi masukan yang tinggi
dan menaikkan tegangan isyarat [9].
12
2.4. Penguat Operasional (Op-amp)
Penguat operasional (Op-amp) adalah suatu rangkaian elektronik yang dapat
digunakan untuk mendeteksi dan menguatkan sinyal masukan AC dan DC [11].
Karakteristik dari penguat operasional adalah:
i. Impedansi masukan yang sangat tinggi, yang membuat tidak adanya arus yang
masuk ke terminal masukan.
ii. Penguatan kalang terbuka yang sangat tinggi, menyebabkan perbedaan
tegangan masukan nol.
iii. Impedansi keluaran yang sangat rendah, sehingga tidak terjadi pembebanan
pada keluaran.
Penguat operasional pada rangkaian audio harus mampu memproses sinyal
AC dalam rentang frekuensi antara 20 hingga 20 KHz dengan amplitudo bervariasi
dari beberapa ratus mikrovolt hingga beberapa volt [11]. Penguat operasional harus
mempunyai distorsi minimum, baik amplitudo, harmonisa, fasa dan juga bila
dimungkinkan tidak mempunyai derau.
Penguat operasional untuk penggunaan umum cocok digunakan untuk kerja
audio yang terbatas dalam aplikasi yang tidak kritis. Penguat operasional yang ideal
untuk penggunaan audio memiliki spesifikasi berikut ini:
1. Slew rate tinggi.
2. GBWP tinggi.
3. Impedansi atau resistansi tinggi.
13
4. Tegangan operasi tinggi.
5. Distorsi rendah.
6. Derau masukan rendah.
7. Arus masukan rendah.
8. Mudah digunakan untuk catu daya tunggal.
2.4.1. Penguat Pembalik (Inverting Amplifier)
2.4.1.1. Penguat Pembalik DC
Salah satu yang paling sering digunakan dalam konfigurasi penguat
operasional tunggal adalah penguat pembalik (inverting amplifier) [12]. Konfigurasi
penguat pembalik disajikan pada Gambar 2.5. Rangkaian penguat pembalik
menggambarkan satu bentuk dari sebuah tegangan sumber terkontrol. Resistansi
dihubungkan di antara terminal bukan pembalik dengan ground untuk
meminimalisasikan efek dari arus prasikap.
Pada asumsi operasi linier stabil, perbedaan tegangan beda pada masukan
didorong untuk menjadi nol, atau . Terminal bukan pembalik akan sama
dengan nol, karena dihubungkan ke ground. Akibatnya terminal pembalik dipaksa
untuk untuk menjadi potensial ground. ( 0 . Kondisi ini akan menjadi ground
semu, yang berarti terminal pembalik tidak benar-benar terhubung ke ground, tetapi
bekerja seolah-olah dihubungkan ke ground.
14
Karena 0, tegangan masukan vi timbul pada Ri. Arus masukan ii
dinyatakan
(2.3)
Dengan asumsi bahwa arus yang masuk ke dalam penguat sama dengan nol dan arus
ii mengalir ke titik pertemuan pada terminal bukan pembalik. Karena tidak ada arus
yang dapat mengalir masuk atau keluar dari penguat, arus harus mengalir melalui Rf.
Tegangan vf dihasilkan dari Rf yang dinyatakan dengan
(2.4)
Gambar 2.5 Rangkaian penguat pembalik [12].
Karena masukan pembalik dari penguat operasional merupakan ground semu,
tegangan keluaran merupakan tegangan yang mengalir pada Rf. Referensi terminal
positif pada sebelah kanan Rf, sehingga
(2.5)
Bila ACL merupakan tegangan penguatan kalang tertutup, maka:
15
(2.6)
2.4.1.2. Penguat Pembalik AC
Penguat pembalik AC memiliki rangkaian dasar yang sama dengan penguat
DC, tetapi mempunyai perbedaan oleh adanya kapasitor masukan Ci pada terminal
pembalik (inverting) [11]. Gambar rangkaian penguat pembalik AC disajikan pada
Gambar 2.6. Kapasitor ini mempunyai dua fungsi penting. Pertama, mencegah
masuknya tegangan DC dari tingkat sebelumnya, yang berakibat adanya tegangan DC
yang tidak diinginkan pada keluaran.
Gambar 2.6 Penguat pembalik AC [11].
Hal ini dapat mengakibatkan penguat mengalami saturasi dan distorsi ketika
mendapat masukkan sinyal audio. Kedua, kapasitor mencegah derau frekuensi rendah
yang masuk ke penguat. Frekuesi potong (cut off frequency) rendah ditentukan oleh
Ci dan Ri dengan rumus
ii
c CRf
π21
= (2.7)
16
2.4.2. Penguat Bukan Pembalik
2.4.2.1. Penguat Bukan Pembalik DC
Konfigurasi penguat operasional lainnya yang penting adalah penguat bukan
pembalik [12]. Seperti pada rangkaian penguat pembalik, penguat bukan pembalik
tersusun atas sebuah pengatur tegangan sumber (Voltage-Controlled Voltage Source).
Dalam keadaan sesungguhnya, sebuah resistansi dihubungkan secara seri dengan
masukan bukan pembalik untuk meminimalkan efek dari arus prasikap. Rangkaian ini
tidak akan bekerja tanpa adanya resistansi.
Gambar 2.7 memperlihatkan sinyal masukan langsung masuk ke terminal
bukan pembalik. Perbedaan tegangan masukan akan didorong menjadi nol, sehingga
_ (2.8)
Gambar 2.7 Rangkaian penguat bukan pembalik [12].
Tegangan ini akan timbul pada resistansi Ri, sehingga arus ii ditentukan oleh
(2.9)
17
Karena tidak adanya arus yang masuk atau keluar dari terminal pembalik, arus harus
mengalir melalui resistansi Rf dari keluaran penguat operasional. Tegangan vf yang
timbul diantara Rf adalah
(2.10)
Tegangan vi sama dengan tegangan pada ground. Tegangan vf dan tegangan keluaran
vo merupakan suatu kalang tertutup. Jika Hukum Kirchhoff diterapkan, maka
1 (2.11)
Penguatan kalang tertutup ACL sama dengan
(2.12)
2.4.2.2. Penguat Bukan Pembalik AC
Gambar 2.8 menunjukkan penguat bukan pembalik AC. Komponen Ci, Ri, dan
Rf mempunyai fungsi yang sama pada rangkaian penguat pembalik AC [11].
Gambar 2.8 Penguat bukan pembalik [11].
18
Frekuensi masukan pada terminal masukan bukan pembalik dapat mencapai 10 kali
lebih rendah daripada frekuensi masukan pada terminal pembalik. Penguatan AC
pada penguat bukan pembalik sama dengan penguatan DC. Impedansi masukan kira-
kira sama dengan Rg.
Gambar 2.9 Penguat bukan pembalik dengan catu daya tunggal [11].
Dalam penggunaan catu daya tunggal, seperti ditunjukkan pada Gambar 2.9,
kapasitor Ci berfungsi mencegah sinyal DC masuk, sehingga Ci dapat dianggap
sebagai hubungan terbuka. Pada penguatan DC, rangkaian di atas akan berfungsi
sebagai pengikut tegangan. Pada sinyal masukan AC, kapasitor Ci akan terhubung
singkat, sehingga penguatan AC sama dengan if RRAv += 1 .
Resistror Rg berfungsi sebagai prasikap DC. Tegangan keluaran Vq akan sama
dengan setengah dari Vcc bila resistor Rg1 = Rg2. Penentuan nilai resistansi Rg tidak ada
acuan khusus, namun harus yang berimpedansi tinggi [12].
19
2.4.2.3. Konfigurasi Pengikut Tegangan
Pengikut tegangan merupakan salah satu bentuk dari penguatan bukan
pembalik [12]. Gambar rangkaian pengikut tegangan (voltage follower) ditunjukkan
oleh Gambar 2.10.
(a)
(b)
Gambar 2.10 Rangkaian pengikut tegangan (voltage follower) [12].
Penguatan kalang tertutup dapat ditentukan dengan mempertimbangkan bahwa Rf = 0
dan Ri = ∞ dan hasilnya adalah
1 (2.13)
Penguatan tegangan sebesar satu kali, berarti tegangan keluaran “mengikuti”
tegangan masukan. Gambar 2.12b memperlihatkan adanya sebuah resistansi pada
terminal negatif sebagai umpan balik. Penguatan dari rangkaian ini sama dengan satu.
Karena tidak adanya arus yang masuk ke dalam terminal positif, maka impedansi
masukkan sama dengan tak terhingga.
Pengikut tegangan biasa digunakan untuk mengisolasi antara sumber dan
beban. Dengan adanya pengikut tegangan ini, sebuah sumber dengan arus yang kecil
dapat mengendalikan beban yang berat.
20
2.5. Penapis Aktif Elektronik
Penapis elektronika (filter) adalah suatu rangkaian yang menghasilkan
karakteristik respon frekuensi yang ditentukan, biasa digunakan untuk melewatkan
suatu frekuensi tertentu dan menolak yang lain [12]. Penapis terdiri atas dua jenis,
yaitu penapis aktif dan penapis pasif. Penapis aktif terdiri dari kombinasi resistansi,
kapasitansi dan suatu perangkat aktif, seperti penguat operasional. Penapis pasif
terdiri dari kombinasi resistansi, induktasi dan kapasitansi (RLC). Berdasarkan
karakteristiknya, penapis dibedakan menjadi dua, yaitu penapis lewat atas (HPF) dan
penapis lewat bawah (LPF).
Gambar 2.11 Penapis pasif HPF [12].
Gambar 2.12 Penapis pasif LPF [12].
Penapis pasif RLC akan menimbulkan suatu masalah bila bekerja pada batas
bawah dari rentang frekuensi audio. Masalah yang timbul adalah rugi-rugi internal
pada induktor yang akan meningkat pada rentang frekuensi yang semakin rendah.
21
Kedua, ukuran fisik sebenarnya dari induktor yang besar membatasi pengunaanya.
Ketiga, harga dari induktor yang cukup mahal.
Penapis aktif menggunakan perangkat aktif untuk memberikan umpan balik.
Karena tidak ada induktansi, kesulitan pada respon frekuensi rendah dapat
dieliminasi. Penapis aktif RC dapat bekerja pada frekuensi yang sangat rendah dan
dapat mendekati penapis ideal. Penapis aktif juga memiliki beberapa keterbatasan.
Penapis aktif membutuhkan suatu catu daya untuk menjalankan penguat operasional.
Perangkat aktif memberikan suatu umpan balik, sehingga akan timbul kemungkinan
akan adanya ketidakstabilan. Keterbatasan lainnya yaitu frekuensi kerja maksimum
penapis lewat atas dibatasi oleh frekuensi kerja maksimum dari penguat operasional.
2.5.1. Penapis Aktif Butterworth Pelewat Bawah
Bentuk dasar rangkaian ternormalisasi orde dua pelewat bawah Butterworth
ditunjukkan pada Gambar 2.13 dan orde tiga ditunjukkan pada Gambar 2.14.
Resistansi penapis dalam rancangan ternormalisasi dibuat 1Ω [12]. Kompensasi
resistor prasikap dapat ditentukan pada nilai yang optimum, kompensasi ini tidak
akan mempengaruhi karakteristik dari penapis. Pada rangkaian ini, penguat
operasional berfungsi sebagai pengikut tegangan.
Nilai kapasitansi untuk setiap orde penapis ditunjukkan pada Tabel 2.1.
Satuan yang tertera merupakan satuan yang ternormalisasi dalam farad. Baris yang
22
berisi C1 dan C2 menunjukkan penapis dua kutub, sedangkan yang berisi C1, C2 dan
C3 menunjukkan penapis tiga kutub.
Gambar 2.13 Rangkaian LPF Butterworth orde 2 [12].
Beberapa kutub dapat terhubung sebagai rangkaian bertingkat secara kaskade
untuk mendapatkan penapis dengan jumlah kutub yang banyak, seperti ditunjukkan
pada Gambar 2.15. Secara teoritis, pada setiap tingkat terdapat voltage follower,
sehingga dimungkinkan untuk membuat penapis dengan tingkat yang diinginkan.
Gambar 2.14 Rangkaian LPF Butterworth orde 3 [12].
b
d
2
a
s
Tabel 2.1
Data
banyak akan
diletakkan p
2.5.2. Kar
Resp
amplitudo m
seiring meni
Nilai kapasi
a dari tabel
n dipasang
pada keluaran
Gam
rakteristik
pon amplitu
mendatar (ma
ingkatnya fre
itan untuk d
Kutub 2 13 34 1 25 1 36 1 1 37 1 1 4
sudah diatur
pada masu
n.
mbar 2.15 Ka
k Penapis B
udo Butterw
aximally flat
ekuensi.
esain penapi
C1 C2,414 0,70,546 1,39,082 0,92,613 0,38,753 1,35,235 0,30,035 0,96,414 0,70,863 0,25,531 1,33,604 0,62,493 0,22
r sedemikia
ukan dan jum
askade Butte
Butterwor
worth juga
t amplitude r
is aktif LPF
2 C3 071 92 0,2024241 825 54 0,4214089 66 071 588 36 0,4885235 225
n, sehingga
mlah kutub
rworth orde
rth
disebut d
response) [1
Butterworth
4
4
5
jumlah kut
yang lebih
tinggi.
dengan resp
12]. Respon
h orde tinggi
tub yang leb
h sedikit ak
pon maksim
akan menur
23
bih
kan
mal
run
24
Gambar 2.16 Karakteristik filter Butterworth [12].
2.5.3. Perancangan Penapis Butterworth
Rangkaian aktif dalam penapis Butterworth menggunakan finite gain
realization, yaitu penguatan dari piranti aktif (penguat operasional) dibuat pada
tingkat tertentu yang relatif rendah dengan umpan balik [12]. Pada bagian ini
penguatan rangkaian akan ditentukan sebesar satu (unity) dengan konfigurasi
pengikut tegangan pada penguat operasional.
Semua rancangan akan diperlihatkan mempunyai frekuensi cut-off radian
yang ternormalisasi sebesar ωc = 1 rad/s. Nilai ini menunjukkan batas atas frekuensi
yang diloloskan (pass-band) dari penapis pelewat atas dan batas bawah frekuensi
yang diloloskan (pass-band) dari penapis pelewat bawah.
Rancangan penguatan satu didasarkan pada kombinasi dari orde dua dan orde
tiga. Setiap jumlah realisasi genap hanya akan menggunakan orde dua dan setiap
jumlah realisasi ganjil menggunakan orde tiga dan orde dua sebanyak yang
diperlukan.
25
2.5.3.1. Penskalaan Frekuensi
Perancangan penapis sesungguhnya membutuhkan banyak pertimbangan
rentang frekuensi dan tingkat impedansi [12]. Akibatnya sulit untuk menghitung
semua data untuk semua kemungkinan. Ketika formula khusus digunakan untuk
menentukan nilai elemen, nilai elemen menjadi sulit dan susah digunakan. Metode
yang digunakan untuk mengatasi masalah tersebut adalah perancangan yang
mendasarkan pada nilai elemen untuk rangkaian ternormalisasi. Rangkaian
ternormalisasi dibentuk berdasarkan penyederhanaan frekuensi tengah dan cutt-off
serta impedansi yang cocok. Nilai elemen biasanya 1Ω dan 1F. Nilai tersebut tampak
tidak realistis, namun sangat berguna sebagai bentuk dasar rancangan yang
sebenarnya dapat dibangun.
Pengubahan dari rancangan ternormalisasi menjadi sebuah rancangan yang
sesungguhnya dapat dilakukan dengan dua operasi penskalaan yaitu penskalaan
frekuensi dan penskalaan impedansi. Penskalaan frekuensi digunakan untuk
mengubah frekuensi dari rancangan ternormalisasi ke frekuensi yang dibutuhkan dari
rancangan sesungguhnya. Penskalaan impedansi digunakan untuk mengubah nilai
elemen menjadi nilai aktual.
Frekuensi referensi adalah fr dalam penapis sesunguhnya dan rω dalam
rancangan ternormalisasi. Bila rr fπω 2= yang merepresentasikan fr frekuensi dalam
radian, maka konstanta penskalaan Kf ditentukan oleh
r
r
r
rf
fKωπ
ωω 2
== (2.14)
26
Setelah nilai konstanta penskalaan frekuensi diketahui, nilai R/C diubah dengan
faktor Kf. Jika frekuensi pada rancangan lebih tinggi, maka R/C dibagi dengan Kf.
Secara praktis yang paling sering diubah adalah C.
2.5.3.2. Penskalaan Impedansi
Konstanta penskalaan impedansi Kr ditentukan oleh:
sasiternormali
aktualr R
RK = (2.15)
Nilai Kr dapat ditentukan paling akhir, mengingat ketersediaan nilai komponen
dipasaran. Rangkaian yang mempunyai impedansi tinggi akan mempunyai nilai
resistansi yang tinggi dan nilai kapasitans yang rendah, begitu juga sebaliknya.
2.5.4. Jumlah Kutub
Jumlah dari kutub adalah jumlah dari elemen reaktif dari rangkaian penapis.
Jumlah dari kutub juga menunjukkan jumlah dari kapasitor (tidak termasuk kapasitor
eksternal dari jaringan penapis). Secara umum, performa yang dihasilkan akan
semakin mendekati ideal seiring dengan bertambahnya jumlah kutub. Pada penapis
orde tinggi mempunyai respon frekuensi yang diloloskan mendatar serta respon dari
frekuensi yang tidak diloloskan rendah.
27
2.5.5. Tanggapan Frekuensi Butterworth Pelewat Rendah
Fungsi dari Butterworth akan memberikan frekuensi referensi pada tanggapan
amplitudo sebesar 1√2
dari tingkat frekuensi yang diloloskan maksimum. Bila fc
menunjukkan frekuensi cut-off, f adalah nilai frekuensi, dan n adalah jumlah kutub,
maka respon amplitudo dari pelewat bawah Butterworth
(2.16)
Nilai maksimum dari M(ω) terjadi pada saat f=0, sehingga M(0)=1. Penapis aktif
mempunyai nilai M(ω) lebih dari satu.
Bila MdB(ω) menunjukkan nilai respon maksimum relatif dalam desibel, maka
⎥⎥⎥⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎢⎢⎢⎢
⎣
⎡
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛+
=n
c
dB
ff
M210
1
1log20)(ω (2.17)
atau
( )[ ]ncdB ffM 2110log10)( +−=ω (2.18)
2.5.6. Kurva Tanggapan Frekuensi
Gambar tanggapan amplitudo untuk penapis Butterworth orde 2 sampai 7
ditunjukkan pada Gambar 2.17. Semua kurva dimulai dari tingkat -3 dB dan .
Kurva tanggapan adalah kurva keluaran relatif dalam dB.
p
f
t
2
p
p
p
Freku
pelewat ren
frekuensi ter
ternormalisa
2.5.7. Pera
Tun
Pada
prasikap DC
prasikap DC
penapis tidak
uensi ternor
ndah dan p
rnormalisasi
asi sama den
Gambar
ancangan
nggal
a penggunaa
C dan sebu
C adalah set
k terpotong.
rmalisasi pad
enapis pele
i sama denga
ngan fc/f.
r 2.17 Tangg
Penapis
an catu day
uah penyang
tengah dari
da absis dig
ewat atas. P
an f/fc. Penap
gapan frekue
s Dengan
ya tunggal
gga tegangan
Vcc. Hal in
gunakan seca
Penapis pel
pis pelewat
ensi Butterw
n Menggu
dapat ditam
n [13]. Bes
ni dimaksudk
ara berbeda
ewat rendah
atas mempu
worth [12].
unakan C
mbahkan su
sarnya tegan
kan supaya
untuk penap
h mempuny
unyai frekuen
Catu Day
uatu tegang
ngan masuk
keluaran d
28
pis
yai
nsi
ya
gan
kan
ari
29
Pada Gambar 2.18, kapasitor Ci berfungsi untuk menolak sinyal DC dari
sinyal masukan. Vq diperoleh dari pembagi tegangan Vcc oleh Rg. Penguat operasional
berfungsi sebagai pengikut tegangan dan penyesuai impedansi.
Gambar 2.18 Rangkaian Penapis Butterworth dengan catu daya tunggal [13].
Rangkaian paralel Rg dan Ci membentuk suatu penapis pelewat atas.
Frekuensi cut-off pelewat atas harus lebih kecil daripada frekuensi cut-off penapis
lewat bawah. Penggunaan pengikut tegangan pada masukan penapis pelewat bawah
membuat tidak terjadinya efek pembebanan. Dalam penapis orde tinggi, setiap tingkat
penapis mendapatkan efek dari prasikap DC.
30
2.6. Penguat Transistor Konfigurasi Umpan Balik Tegangan
Kolektor
2.6.1. Analisa DC
Arus prasikap QCI dan tegangan kerja
QCEV merupakan sebuah fungsi dari
sebuah penguatan arus transistor. Karena beta (β) dipengaruhi oleh perubahan suhu,
nilai beta sesungguhnya tidak dapat ditentukan. Pada realisasi, akan menjadi sangat
sulit untuk membuat suatu rangkaian yang tidak tergantung oleh beta. Bila parameter
rangkaian dipilih dengan baik, maka akan menghasilkan nilai QCI dan
QCEV yang
hampir sepenuhnya tidak tergantung oleh beta. Titik kerja transistor ditentukan oleh
sebuah nilai tetap dari QCI dan
QCEV . Nilai dari QBI akan berubah seiring perubahan
beta, tetapi karakteristik ditentukan oleh QCI dan
QCEV [14].
Tingkat stabilitas dapat ditingkatkan dengan menggunakan sebuah umpan
balik dari kolektor ke basis seperti ditunjukkan pada Gambar 2.19. Analisa akan
dibagi menjadi dua, yaitu kalang basis-emitor dan kemudian hasilnya digunakan
untuk kalang kolektor-emitor. Gambar 2.20 menunjukkan kalang basis-emitor untuk
konfigurasi tegangan umpan balik.
31
Gambar 2.19 Konfigurasi tegangan umpan balik [14].
Gambar 2.20 Kalang basis-emitor untuk jaringan dari Gambar 2.19 [14].
Dengan menerapkan hukum Kirchhoff pada kalang Gambar 2.20 searah jarum jam
akan menghasilkan
0' =−−−− EEBEBBCCCC RIVRIRIV (2.19)
Arus yang melalui RC bukanlah arus IC, namun arus I’C (I’C=IC+IB). Nilai dari IC dan
I’C mendekati sama karena nilai dari IB yang sangat kecil, sehingga CC II '≅ . Dengan
32
mensubtitusi nilai BCC III β=≅ ' dan EC II ≅ pada persamaan 2.19, akan
menghasilkan
0=−−−− EBBEBBCBCC RIVRIRIV ββ (2.20)
Nilai IB
)( ECB
BECCB RRR
VVI++
−=
β (2.21)
Umpan balik menghasilkan refleksi dari resistansi RC kembali ke rangkaian masukan.
Secara umum persamaan IB
''
RRVI
BB β+=
(2.22)
Tidak adanya R’ dalam konfigurasi prasikap tetap, R’=RE untuk prasikap emitor
(dengan ββ ≅+ )1( ) dan R’≈RC+RE untuk umpan balik kolektor. Karena BC II β= ,
sehingga
''RR
VIB
CQ ββ+
= (2.23)
Nilai dari 'Rβ jauh lebih besar daripada nilai RB, sehingga sensitivitas dari QCI
berkurang terhadap variasi beta. Bila ′ dan ′ ′, maka
''
''
''
RV
RV
RRVI
BCQ
=≅+
=ββ
ββ
(2.24)
33
Kalang kolektor-emitor untuk jaringan pada Gambar 2.19 ditunjukkan oleh Gambar
2.21.
Gambar 2.21 Kalang kolektor-emitor untuk Gambar 2.19 [14].
Dengan menerapkan hukum tegangan Kirchhoff pada kalang Gambar 2.21 dengan
arah berlawanan jarum jam, akan menghasilkan
0' =−++ CCCCCEEE VRIVRI (2.25)
Karena CC II ≅' dan CE II ≅ , maka
)( CECCCCE RRIVV +−= (2.26)
34
2.6.2. Analisa AC
Gambar 2.22 Konfigurasi umpan balik kolektor.
Penggambaran kembali Gambar 2.22 dengan pemodelan rangkaian re
menghasilkan konfigurasi seperti pada Gambar 2.23.
Gambar 2.23 Pendekatan model re konfigurasi umpan balik kolektor [14].
Penguatan tegangan (Av) pada titik C dari Gambar 2.23
e
C
i
ov r
RVVA −==
(2.27)
Dengan re merupakan resistansi dinamis dari transistor
E
e ImVr 26
= (2.28)
35
Tanda negatif pada persamaan 2.27 menunjukkan perbedaan fasa sebesar 180° antara
masukan dan keluaran.
2.7. Penguat Daya
Merupakan suatu penguat yang menerima suatu sinyal masukan dan
menyediakan keluaran yang besar untuk perangkat keluaran atau ke penguat lainnya
[14]. Sebuah sumber sinyal biasanya menghasilkan sinyal yang kecil dan
membutuhkan penguatan untuk dapat mengoperasikan peralatan keluaran. Dalam
penguatan sinyal kecil faktor utama dalam penguatan adalah linearitas dan magnitudo
dari penguatan. Pengaturan daya dan efisiensi menjadi hal yang penting karena arus
dan tegangan masukan yang kecil dalam penguatan sinyal kecil. Penguat tegangan
menyediakan penguatan tegangan untuk memperbesar sinyal masukan. Sinyal besar
menyediakan daya yang cukup ke sebuah beban keluaran untuk mengendalikan
speaker yang biasanya mulai dari beberapa watt hingga puluhan watt.
Salah satu metode yang digunakan untuk mengklasifikasikan penguat adalah
dengan penggunaan kelas. Pada dasarnya, kelas menggambarkan jumlah dari variasi
sinyal keluaran yang beroperasi lebih dari satu siklus untuk sebuah siklus penuh.
Kelas A mempunyai sinyal keluaran bervariasi untuk siklus penuh 360°.
Penguat kelas ini memerlukan prasikap pada titik kerja, sehingga paling sedikit
setengah dari ayunan sinyal keluaran dapat bervariasi naik dan turun yang dibatasi
oleh tegangan catu daya yang digunakan.
36
Kelas B menyediakan sebuah sinyal keluaran yang bervariasi lebih dari
setengah sinyal masukan atau sinyal 180°. Titik prasikap dc terletak pada tegangan 0
V, dimana keluaran bervariasi dari titik prasikap hingga setengah siklus.
Kelas AB merupakan penguat yang dapat diberi prasikap DC diatas nol. Arus
basis diperoleh dari penguat kelas B dan tegangan satu setengah kali lebih tinggi dari
catu daya kelas A. Kelas AB membutuhkan sebuah hubungan dorong-tarik (push-
pull) untuk menghasilkan siklus keluaran yang penuh. Prasikap DC diberikan
mendekati nol pada arus basis untuk menghasilkan efisiensi yang lebih baik. Untuk
operasi kelas AB, ayunan sinyal keluaran timbul antara 180° sampai 360°.
Kelas C memiliki sinyal keluaran untuk operasi kurang dari 180°. Penguta
kelas ini akan beroperasi hanya dengan rangkaian penala yang menyediakan sebuah
siklus penuh dari operasi untuk penalaan atau frekuensi resonansi.
Kelas D merupakan penguat yang beroperasi menggunakan sinyal digital yang
aktif untuk interval waktu yang pendek dan mati untuk waktu yang lebih lama.
2.8. Mikrokontroler ATmega32
Mikrokontroler merupakan suatu chip yang dirancang dan digunakan untuk
keperluan khusus. Mikrokontroler tersusun atas ALU, ROM, RAM serta masukan
dan keluaran yang terintegrasi menjadi satu. Mikrokontroler ATmega32 merupakan
mikrokontroler CMOS (Complementary Metal Okside Semiconductor) 8-bit yang
berdaya rendah dan merupakan pengembangan dari arsitektur AVR. Mikrokontroler
37
ini bekerja mengesekusi perintah dalam satu kali detak. Mikrokontroler Atmega32 ini
cocok untuk bagi para perancang alat-alat yang membutuhkan kecepatan proses yang
tinggi dan daya yang rendah [15].
Fitur-fitur yang disediakan oleh ATmega32, yaitu:
• In-System Self-Programmable Flash sebesar 32KB, mempunyai masa pakai
hingga 100.000 kali baca tulis.
• 32 x 8 register kerja umum.
• EEPROM sebesar 1024 byte.
• SRAM internal sebesar 2KB.
• Pewaktu atau pencacah 8 bit sebanyak dua buah dan 16 bit satu buah.
• 8 kanal, 10 bit ADC.
• Serial USART yang terprogram.
• 32 bit masukan atau keluaran yang dapat diprogram.
2.8.1. Pengubah Analog ke Digital
Pengubah analog ke digital atau ADC adalah suatu alat yang berfungsi untuk
mengubah sinyal analog kontinyu menjadi sinyal diskret digital. Kebalikan dari ADC
adalah DAC (digital to analog converter)[12]. Tingkat ketelitian dari ADC disebut
dengan resolusi. Resolusi dinyatakan dengan bit, sehingga pada skala penuh tegangan
analog terdapat 2n tingkat kuantisasi, dengan n adalah resolusi ADC. Jadi untuk suatu
38
ADC dengan resolusi 10 bit terdapat 210(=1024) tingkat kuantisasi . Perubahan nilai
setiap tingkat kuantisasi sebesar
(2.29)
dengan
Q adalah resolusi (Volt),
Vfs adalah tegangan masukan pada skala penuh, dan
n adalah resolusi ADC.
Fungsi resolusi konverter dibatasi oleh rasio sinyal dan derau (SNR). Bila
terlalu banyak derau yang timbul pada masukan analog, maka akurasi akan menurun
karena keterbatasan resolusi.
2.8.1.1. Algoritma SAR
Ada berbagai metode untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal diskret
digital, salah satunya adalah SAR (Succesive Approximation ADC) [16]. SAR ini
mengubah sinyal analog kontinyu menjadi diskret digital melalui pencarian nilai
biner pada semua kemungkinan tingkat kuantisasi sebelum akhirnya memusat pada
sebuah keluaran digital untuk setiap ubahan.
Pada rangkaian SAR, biasanya terdiri dari empat bagian mendasar, yaitu:
i. Sebuah rangkaian cuplik dan tahan (sample and hold) untuk memperoleh nilai
tegangan masukan.
m
d
y
ii. Sebu
masu
masu
regis
iii. Rang
pend
iv. Sebu
dari k
Perk
membutuhka
detak harus
yang diingin
uah pemban
ukan (Vin) de
uk ke sebua
ster).
gkaian SAR
dekatan kode
uah DAC int
kode digital
iraan yang
an satu deta
sama denga
nkan.
nding tegan
engan sebua
ah register
R dirancang
e digital dari
ternal acuan
keluaran SA
g dilakukan
ak untuk set
an frekuensi
Gambar 2.
ngan analog
ah keluaran D
perkiraan b
g untuk da
Vin ke DAC
menyediaka
AR dalam pe
n bersifat
tiap bit dari
pencuplikan
.24 Algoritm
g untuk m
DAC. Hasil
berurutan (s
apat memb
C internal.
an sebuah te
erbandingan
berturut –
i resolusi ya
n dikalikan d
ma SAR [16]
membandingk
keluaran dar
successive a
berikan mas
egangan anal
dengan Vin.
turut. Pro
ang diingink
dengan juml
.
kan tegang
ri pembandi
approximati
sukan sebu
log yang sam
oses konve
kan. Frekuen
lah bit resolu
39
gan
ing
ion
uah
ma
rsi
nsi
usi
40
2.8.1.2. ADC Pada Mikrokontroler ATmega32
Salah satu fitur yang disediakan oleh ATmega32 adalah ADC SAR 10 bit.
ADC ini terhubung dalam 8 kanal analog multiplexer yang mengijinkan tegangan
masukan tersendiri (single-ended) dari pin-pin pada port A. Piranti ini juga
mendukung 16 kombinasi tegangan masukan yang berbeda. Piranti ini memiliki pin
catu analog yang terpisah, AVCC. Tegangan referensi internal yang bernilai 2,56 V
disediakan di dalam chip.
Cara kerja dari ADC ini adalah mengubah sebuah tegangan masukan analog
menjadi 10 bit nilai digital melalui pendekatan berurutan. Nilai minimum
direpresentasikan sebagai GND dan nilai maksimum direpresentasikan sebagai
tegangan dari AREF dikurangi 1 digit terendah (LSB). AVCC atau tegangan referensi
internal dapat dihubungkan dengan AREF dengan menuliskan ke bit REFSn pada
register ADMUX.
Kanal masukan analog dan penguatan beda dipilih dengan menuliskan bit
MUX pada ADMUX. ADC diaktifkan dengan mengendalikan bit ADC Enable,
ADEN pada ADCSRA. Tegangan referensi dan pemilihan kanal masukan tidak akan
bekerja hingga ADEN diaktifkan. ADC menghasilkan hasil 10-bit yang ditunjukkan
pada register data ADC, ADCH dan ADCL. Pada kondisi awal, hasilnya ditujukan
pada pengaturan kanan. Bila hasilnya diatur pada kiri dan tidak dibutuhkan
kepresisian lebih dari 8 bit, maka dilakukan dengan membaca ADCH. Sekali ADCL
41
dibaca, akses terhadap register data ADC akan ditutup. Hal ini berarti bahwa bila
ADCL sudah dibaca, pengkonversian selesai sebelum ADCH dibaca.
Rangkaian SAR memerlukan sebuah masukan detak dengan frekuensi antara
50 kHz hinggga 200 kHz untuk mendapatkan resolusi maksimum. Bila resolusi yang
lebih rendah dari 10 bit, maka frekuensi detak masukkan dapat lebih tinggi dari 200
kHz untuk mendapatkan cuplikan yang lebih tinggi.
Modul ADC ini mempunyai penskalaan frekuensi yang menghasilkan sebuah
frekuensi detak. Penskalaan diatur oleh bit ADPS pada ADCSRA. Penskala mulai
menghitung dari saat ADC diaktifkan oleh pengaturan bit ADEN pada ADCSRA.
Penskala akan tetap berjalan selama bit ADEN diaktifkan dan akan reset ketika
ADEN rendah.
Ketika memulai konversi tunggal, konversi dimulai dengan mengikuti
kenaikan tepi dari siklus detak ADC. Konversi normal membutuhkan 13 siklus detak
ADC. Konversi pertama setelah ADC dihidupkan membutuhkan 25 siklus detak
ADC untuk memulai rangkaian analognya. Ketika ADC selesai mengkonversi,
hasilnya akan ditulis pada register data ADC, dan ADIF aktif. Pada mode konversi
tunggal, ADSC dihapus secara simultan.
2.8.2. Pewaktu 8 Bit
Pewaktu atau pencacah (TCNT0) dan register pembanding keluran (OCR0)
merupakan register 8 bit. Permintaan sinyal interupsi dapat dilihat semua dalam
42
register bendera interupsi pewaktu (TIFR). Semua interupsi merupakan interupsi
individu yang bernaung pada register interupsi muka pewaktu (TIMSK).
Pewaktu atau pencacah dapat di detakkan sendiri melalui penskala atau oleh
sebuah sumber detak eksternal pada pin T0. Blok logika pemilih detak mengatur
sumber detak dan tepi dari pewaktu atau pencacah yang digunakan untuk menaikkan
atau menurunkan nilai pewaktu atau pencacah tersebut. Pewaktu atau pencacah tidak
akan aktif bila tidak ada sumber detak yang dipilih. Keluaran dari logika pemilih
detak berkenaan dengan detakan pewaktu (clkT0). Sumber dari detak dipilih oleh
logika pemilih detakan yang dikendalikan oleh bit pemilih detakan (CS02:0) yang
berlokasi pada register pengendali pewaktu atau pencacah (TCCR0).
Dua buah penyangga register pembanding keluaran (OCR0) membandingkan
dengan nilai dari pewaktu atau pencacah pada semua waktu. Hasil dari pembandingan
dapat digunakan sebagai pembangkit gelombang untuk menghasilkan sebuah
modulasi lebar pulsa (PWM) atau keluaran frekuensi variabel pada pin pembanding
keluaran (OC0). Bila pada saat perbandingan hasilnya sama, maka akan
mengaktifkan bendera pembanding (OCF0) yang dapat digunakan untuk membuat
suatu permintaan interupsi pembanding keluaran.
2.8.3 . UART
Universal Asynchronous Receiver Transmitter adalah suatu tipe dari pengirim
atau penerima asinkron [17]. Digunakan dalam serial komunikasi, berfungsi untuk
43
mengubah byte data dari dan atau menjadi aliran data mulai-berhenti (start-stop)
asinkron. Cara kerja UART adalah dengan mengirimkan start bit, data bit yang terdiri
dari 5 – 8 bit, LSB pertama, sebuah bit paritas yang sifatnya opsional, kemudian satu,
satu setengah atau dua stop bit. Start bit mempunyai polarisasi yang berlawanan
dengan kondisi jalur tenang. Stop bit mempunyai polarisasi yang sama dengan
keadaan jalur pada saat tenang. Stop bit menyediakan suatu tunda sebelum karakter
selanjutnya dimulai.
UART mempunyai kemampuan untuk menerima atau mengirim serial data
menggunakan kecepatan bit (baud rate) yang berbeda. Kecepatan dari UART
didefinisikan oleh bit per detik atau bps. Kecepatan standarnya yaitu 110, 300, 1200,
2400, 4800, 9600, 14400, 19200, 28800, 38400, 57600, 76800, 115200, 230400,
460800, 921600, 1382400, 1843200 dan 2764800 bit/s.
2.8.3.1. USART
Tiga bagian utama dari USART yaitu pembangkit detak, pengirim dan
penerima. Register pengendali dipakai bersama oleh semua unit. Pembangkit logika
detakan dari logika sinkronisasi untuk masukan detak eksternal digunakan oleh
operasi sinkronisasi kedua dan pembangkit baud rate. Pin transfer detak (XCK)
hanya digunakan oleh mode transfer sinkron. Pengirim terdiri dari sebuah penyangga
penulis, sebuah register geser serial, pembangkit paritas dan logika kontrol untuk
menangani perbedaan format bingkai serial. Penyangga penulis mengijinkan
44
pengiriman data kontinyu tanpa ada tunda diantara bingkai. Penerima merupakan
bagian yang paling komplek dari modul USART berkenaan dengan detakan dan unit
pemulihan data. Unit pemulihan data berfungsi untuk penerimaan data asinkron.
Penerima terdiri atas pengecek paritas, logika kontrol, sebuah register penggeser dan
dua tingkat penyangga penerima (UDR). Penerima juga mendukung format bingkai
yang sama seperti pada pengirim dan dapat mendeteksi kesalahan bingkai, data yang
berlebihan dan kesalahan paritas.
USART kompatibel dengan UART termasuk lokasi bit di dalam semua
register USART, pembangkit baud rate, operasi pengiriman, penyangga pengiriman
dan operasi penerima. Register penyangga kedua yang ditambahkan. Bekerja sebagai
sebuah penyangga edaran FIFO. UDR harus dibaca sekali untuk setiap data yang
datang. Bendera kesalahan (FE dan DOR) dan bit data kesembilan (RXB8) disangga
oleh data yang berada didalam penyangga penerima. Status bit harus selalu dibaca
sebelum register UDR dibaca. Status kesalahan akan hilang ketika kondisi penyangga
hilang.
Register geser penerima dapat bertindak sebagai penyangga tingkat ketiga. Ini
dilakukan dengan mengijinkan penerimaan data untuk menunggu di dalam register
geser serial bila register penyangga penuh, hingga sebuah bit mulai terdeteksi.
USART lebih tahan terhadap kondisi kesalahan data berlebih (DOR).
Pembangkitan detak logika menghasilkan detak dasar untuk pengirim dan
penerima. USART mendukung empat mode operasi detakan : normal asinkron,
kecepatan ganda asinkron serta mode sinkron pertama dan kedua. Bit UMSEL di
45
dalam register status dan kontrol USART C (UCSRC) memilih diantara mode operasi
sinkron dan asinkron. Kecepatan ganda (hanya mode asinkron) di kendalikan oleh
U2X di dalam register UCSRA. Ketika menggunakan mode sinkron (UMSEL=1),
register penunjuk data untuk untuk mengendalikan pin XCK (DDR_XCK) walaupun
sumber detak internal (mode pertama) atau eksternal (mode kedua). Pin XCK hanya
aktif ketika menggunakan mode sinkron.
Pembangkitan detak internal digunakan untuk mode operasi asinkron dan
sinkron pertama serta kedua. Register baud rate USART (UBRR) dan pencacah turun
terhubung sebagai penskala terprogram atau pembangkit baud rate. Pencacah turun
bekerja pada detak sistem, dibebani dengan nilai UBRR setiap kali pencacah telah
mencacah hingga nol atau ketika register UBRR ditulis. Sebuah detakan dibangkitkan
setiap kali pencacah mencapai nol. Detak ini adalah pembangkit detak keluaran baud
rate ( )1( += UBRRfosc ). Pengirim membagi pembangkit baud rate keluaran oleh
2,8 atau 16, tergantung dari mode yang digunakan. Pembangkit keluaran baud rate
digunakan secara langsung oleh detak penerima dan unit pemulihan data. Perhitungan
nilai baud rate dan UBRR disajikan pada Tabel 2.2.
Tabel 2.2 Tabel perhitungan Baud rate dan UBRR
Mode Operasi Perhitungan Baud rate Perhitungan UBRR
Asinkron Normal
(U2X = 0) )1(16 +=
UBRRfBAUD osc 1
16−=
BAUDfUBRR osc
Asinkron kecepatan ganda
(U2X = 1) )1(8 +=
UBRRfBAUD osc 1
8−=
BAUDfUBRR osc
2
p
m
y
y
d
m
p
Mod
Sinkron per
2.9. Liqu
Pena
pada Gamba
mengandung
yang menga
yang meman
Setia
diantara dua
mendatar da
penapis pen
Tabel 2.2 (l
e Operasi
rtama
uid Crysta
ampil kristal
ar 2.25. LC
g elektroda i
andung elek
ntulkan caha
ap piksel dar
a buah elekt
ari tiap pikse
ngkutuban m
lanjutan) Tab
Perh
BAUD
al Display
Gambar 2.
l cair adalah
CD tersusun
indium tima
ktroda (no.4
aya (no.6) [1
ri LCD terdi
trode transpa
el tegak luru
menyebabkan
bel perhitung
hitungan Ba
(2=
UBRRfUD osc
y (LCD) 16
25 Lapisan p
h sebuah ala
atas lapisan
ah oksida, (n
), lapisan p
8].
iri dari sebua
aran dan du
us satu sama
n cahaya ak
gan Baud ra
aud rate
)1+Rc U
6 x 2 Kara
penyusun LC
at penampil
n penapis v
no.2), kristal
penapis hori
ah lapisan d
ua buah pena
a lain. Tidak
kan melewa
ate dan UBR
Perhitunga
2=
BAfUBRR
akter
CD [18].
l tipis seper
vertikal (no.
l cair nemati
izontal (no.5
dari molekul
apis pengku
k adanya kris
ati penapis
RR
an UBRR
1−AUDfosc
rti ditunjukk
1), kaca ya
ik (no.3), ka
5), permuka
yang tersus
utuban. Bida
stal cair anta
pertama ak
46
kan
ang
aca
aan
un
ang
ara
kan
47
dihentikan oleh pengkutuban kedua. Permukaan dari elektroda yang bersentuhan
dengan kristal cair diperlakukan secara khusus supaya molekul kristal cair dalam arah
tertentu. Ketika sebuah tegangan diberikan di antara elektroda, sebuah gaya bekerja
untuk mengatur molekul kristal cair sejajar dengan medan listrik. Ini akan
mengurangi rotasi dari pengkutuban cahaya yang masuk, sehingga piranti berwarna
abu-abu. Bila tegangan masukannya terlalu besar, molekul kristal cair pada layar
tengah hampir sepenuhnya tidak berputar dan pengkutuban dari cahaya tidak
berputar, melainkan menembus lapisan kristal cair. Cahaya ini akan terpolarisasi
tegak lurus pada penapis kedua, sehingga piksel berwarna hitam.
2.9.1. Pengendali Modul LCD
Modul LCD seperti ditunjukkan pada Gambar 2.26, mempunyai pengendali
tampilan alpha numerik, karakter kana jepang, dan simbol. Pengunaan LCD dot
matrik dapat diatur untuk penggunaan dengan antar muka 4 bit atau 8 bit. Semua
fungsi yang tesedia seperti RAM tampilan, pembuat karakter, serta pengendali kristal
cair yang digunakan dalam pengendalian LCD dot matrix sudah terintegrasi menjadi
satu chip, sehingga LCD ini dapat dikendalikan oleh sistem yang sederhana [19].
2
p
Desk
2.3. Daftar i
pada Tabel 2
Instruksi R
NOP 0Hapus Layar 0
Gam
kripsi fungsi
instruksi pen
2.4. dijelaska
Tabe
Pin No1 2
3
4 5 6 7 8 9
10 11 12 13 14 15 16
Tabe
RS RW D7
0 0 0
0 0 0
mbar 2.26 LD
dari tiap pin
ngatur modu
an pada Tab
el 2.3 Ketera
o Nama Vss Vdd
Vee
RS R/W
E D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 A K
l 2.4 Daftar
D6 D5 D4
0 0 0
0 0 0
DC Dot Matr
n LCD pada
ul LCD ditun
bel 2.5.
angan fungsi
Fungsi Catu daya Catu daya Pengatur kontras Perintah Perintah Perintah
I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O I/O
Anoda Katoda
instruksi ko
D3 D2 D
0 0
0 0
rix 16 x 2 ka
a Gambar 2.2
njukkan oleh
i dari tiap pin
DeskriGND + 5 V
(-2) 0 - 5 V
Pilih RegistBaca / TuliEnable (StroData LSB Data Data Data Data Data Data Data MSB+4,2V untukCatu daya u
ntroler modu
D1 D0
0 0 Tidak
0 1 Hapupengh
arakter
26 ditunjukk
h Tabel 2.4 d
n LCD
ipsi
ter is obe)
k LED untuk BL
ul LCD
Deskripsi
k ada operasi us layar & set alamhitung ke nol
kan oleh Tab
dan keterang
Jumlah Detak
0 mat
165
48
bel
gan
49
Tabel 2.4 (lanjutan) Daftar instruksi kontroler modul LCD
Instruksi RS RW D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 Deskripsi Jumlah Detak
Kursor awal 0 0 0 0 0 0 0 0 1 X
Set alamat penghitung ke nol, kembali pergerseran layar ke awal, isi DDRAM tidak berubah 3
Set mode masukan 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S
Set arah gerak kursor (I/D) dan pergeseran layar otomatis 3
Kontrol layar 0 0 0 0 0 0 1 D C B
Hidupkan layar (D), kursor mati/hidup (C), kursor kedip (B) 3
Shift kursor 0 0 0 0 0 1 S/C R/L X X
Pindah kursor (S/C) dan arah (R/L) 3
Set fungsi 0 0 0 0 1 DL N F X X
Set panjang data (DL), jumlah garis layar (N), karakter font (F) 3
Set alamat CGRAM 0 0 0 1 Alamat CGRAM
Set alamat CGRAM. Data CGRAM dikirim kemudian 3
Set alamat DDRAM 0 0 1 Alamat DDRAM
Set alamat DDRAM. Data DDRAM dikirim kemudian 3
Bendera sibuk & alamat 0 1 BF Alamat Penghitung
Baca bendera sibuk (BF) adan hitung alamat 0
Tulis data 1 0 Data Tulis data ke DDRAM & CGRAM 3
Baca data 1 1 Data Baca data ke DDRAM & CGRAM 3
Tabel 2.5 Daftar keterangan Tabel instruksi kontroler LCD pada Tabel 2.4
X Don't care S/C 1 Geser layar I/D 1 Kenaikan 0 Kursor pindah
0 Penurunan R/L 1 Geser kanan S 1 Geser layar otomatis 0 Geser kiri 0 DL 1 Antar muka 8 bit D 1 Layar hidup 0 Antar muka 4 bit 0 Layar mati N 1 2 garis C 1 Kursor hidup 0 1 garis 0 Kursor mati F 1 5x 10 titik B 1 Kursor berkedip 0 5x7 titik 0
50
2.9.2. Deskripsi Fungsi
2.9.2.1. Register
Pengendali modul LCD ini mempunyai dua buah register 8 bit, yaitu register
perintah (IR) dan register data (DR). Register perintah menyimpan kode perintah
seperti hapus layar, geser data dan alamat informasi RAM data penampil (DDRAM)
dan RAM pembangkit karakter (CGRAM). Data Register menyimpan data sementara
untuk dituliskan ke DDRAM atau CGRAM dan menyimpan semetara data yang
dibaca dari DDRAM atau CGRAM. Data yang ditulis ke DR akan secara otomatis
disimpan dalam DDRAM atau CGRAM oleh sebuah operasi internal. DR juga
digunakan untuk menyimpan data ketika membaca data dari DDRAM atau CGRAM.
Ketika informasi alamat ditulis ke IR, data dibaca dan kemudian disimpan ke DR dari
DDRAM atau CGRAM. Melalui pemilihan register (RS) kedua register ini dapat
dipilih. Pemilihan register ditunjukkan pada Tabel 2.6.
Tabel 2.6 Pemilihan Register
R/S R/W Operasi 0 0 IR menulis sebagai operasi internal 0 1 Baca bendera sibuk (DB7) dan AC (DB0-DB6) 1 0 DR menulis sebagai operasi internal (DR ke DDRAM atau
CGRAM) 1 1 DR membaca sebagai operasi internal (DDRAM atau CGRAM
ke DR)
51
2.9.2.2. Bendera Sibuk (BF)
Ketika bendera sibuk bernilai 1, pengendali modul ini sedang bekerja,
instruksi selanjutnya tidak akan diterima. Ketika R/S = 0 dan R/W = 1, bendera sibuk
akan ditampilkan pada DB7.
2.9.2.3. Penghitung Alamat (AC)
Penghitung alamat menuliskan alamat ke DDRAM dan CGRAM. Ketika
sebuah alamat dari sebuah instruksi dituliskan ke IR, informasi alamat dikirimkan
dari IR ke AC. Setelah menulis ke atau membaca dari DDRAM atau CGRAM, AC
secara otomatis meningkat satu atau menurun satu.
2.9.2.4. RAM data penampil (DDRAM)
RAM penampil data (DDRAM) menyimpan data penampil yang
direpresentasikan dalam kode karakter 8 bit. RAM pada DDRAM yang tidak
dipergunakan dapat digunakan sebagai RAM yang bersifat umum. Hubungan antara
alamat DDRAM dan posisi pada LCD ditunjukkan pada Gambar 2.27.
Gambar 2.27 Hubungan antara alamat DDRAM dan posisi pada LCD
52
2.9.2.5. ROM pembangkit karakter (CGROM)
CGROM menghasilkan 5 x 8 titik atau 5 x 10 titik pola karakter dari karakter
8 bit. Pola karakter dapat ditentukan oleh pengguna yang disediakan oleh ROM
terprogram.
2.9.2.6. RAM pembangkit karakter (CGRAM)
Pada CGRAM, pengguna dapat menulis ulang pola karakter. Untuk 5 x 8 titik,
delapan pola karakter yang dapat ditulis dan untuk 5 x 10 titik, empat pola karakter
yang dapat ditulis.
2.10. Modul Modem RF
Modem RF merupakan suatu alat yang berfungsi untuk mengirimkan data dari
port serial level TTL melalui gelombang radio dengan frekuensi 2,4 – 2,54 GHz.
Protokol yang digunakan untuk berkomunikasi menggunakan protokol sub sistem
Delta [20]. Pada saat paket data ini dikirimkan melalui gelombang radio, protokol ini
telah diurai sehingga hanya sebagian isi paket protokol saja yang dikirimkan. Pada
saat protokol ini diterima di bagian penerima, paket protokol akan digabung kembali
dengan protokol sub sistem Delta sebelum dilanjutkan ke mikrokontroler. Proses
penggabungan maupun penguraian protokol ini diproses oleh mikrokontroler yang
ada pada modul modem RF.
53
Bentuk dasar protokol Delta sub sistem secara garis besar terdiri dari dua
paket data, yaitu paket data yang dikirimkan dan ACK yang merupakan jawaban dari
paket kiriman tersebut. ACK berfungsi untuk menjelaskan status paket data yang
dikirimkan apakah diterima dengan baik atau tidak. Bentuk protokol delta sub sistem
terdiri dari Start Header (SH) merupakan indikasi awal dari paket data protokol delta
subsitem, selalu bernilai 1Eh, Destination ID (DI) merupakan identitas dari sistem
yang menjadi tujuan dari paket protokol delta sub sistem, Destination Address (DA)
merupakan alamat dari sistem yang menjadi tujuan paket protokol delta sub sistem,
Source ID (SI) merupakan identitas dari sistem yang menjadi sumber dari paket
protokol delta sub sistem, Source Address (SA) merupakan alamat dari sistem yang
menjadi sumber dari paket protokol delta sub sistem, Length Data (LD) merupakan
panjang data dari isi paket protokol delta sub sistem dan tidak termasuk checksum,
Command (CM) merupakan jenis perintah atau data yang dikirim dalam paket, Data
(dd) merupakan isi paket protokol delta sub sistem, Checksum (CS) merupakan
checksum dari paket protokol delta sub sistem.
Sebelum komunikasi data pada modem RF terjadi, register insialisasi harus
diatur terlebih dahulu. Pengaturan register inisialisasi sebagai berikut
Tabel 2.7 Register inisialisasi modem RF
Byte Deskripsi Keterangan Byte 0 Byte cadangan 0 Selalu 8 Byte 1 Panjang data Panjang data yang dikirimkan,
kondisi awal 3 byte Byte 2-10 Byte cadangan 1-9 Selalu 0
54
Tabel 2.7 (lanjutan) Register inisialisasi modem RF
Byte Deskripsi Keterangan Byte 11 Alamat atau no. urut modem Digunakan utuk alamat komunikasi Byte 12 Control Word 1 Panjang alamat dan panjang CRC Byte 13 Control Word 2 Kecepatan transmisi dan kekuatan
pemancar Byte 14 Control Word 3 Mengatur frekuensi
Byte 15 Control Word 4 Mode pengiriman: paket atau byte dan jumlah pengulangan pengiriman
Byte 16 Control Word 5 Variabel tunda dalam satuan 2,17 µS Byte 17-21
5 byte addres word Alamat tujuan hanya pada mode pengiriman per byte
55
BAB III
PERANCANGAN ALAT
Rancangan umum Stetoskop Elektronik akan terbagi dalam dua bagian besar,
yaitu :
i. Perancangan perangkat keras seperti ditunjukkan pada Gambar 3.1 yang
terdiri dari: stetoskop dan mikrofon, pengondisi sinyal, penapis pelewat
bawah Butterworth, penguat daya rendah, konfigurasi mikrokontroler
ATmega32 yang terdiri dari konfigurasi ADC dan sistem pendukung, dan
LCD sebagai layar penampil.
ii. Perancangan perangkat lunak yang terdiri dari program utama, penghitung
BPM, ADC, komunikasi dengan RF modem, dan penampil LCD.
Gambar 3.1 Blok diagram Stetoskop Elektronik.
56
3.1. Perancangan Perangkat Keras
3.1.1. Stetoskop Akustik & Mikrofon
Stetoskop yang digunakan dalam perancangan mempunyai merek dagang
Riester dengan tipe duplex. Untuk mendapatkan kualitas suara yang baik, mikrofon
diletakkan sejauh 1 cm dari ujung saluran chestpiece. Mikrofon yang digunakan
berupa mikrofon kondenser elektret dengan merek dagang Panasonic tipe WM-60A,
seperti ditunjukkan oleh Gambar 3.2. Arah tanggapan dari mikrofon ini yaitu
omnidireksional. Mikrofon ini mempunyai frekuensi respon yang rata dari 20 Hz
hingga 20KHz dengan sensitivitas -44 ± 5dB. Mikrofon ini sudah memenuhi
persyaratan untuk dapat menangkap frekuensi suara dari detak jantung manusia, yaitu
20 sampai 20 KHz.
Gambar 3.2 Panasonic WM-60A mikrofon kondenser elektret.
Pemberian prasikap DC pada mikrofon ditunjukkan pada Gambar 3.3.
57
Gambar 3.3 Rangkaian prasikap DC untuk mikrofon kondenser.
Penentuan nilai kapasitor dan resistor ditentukan dari data sheet. Pada data sheet
tertulis nilai Cmic 33pF, nilai RL 2,2 kΩ dan nilai Vs 2 V. Maka arus yang mengalir
sebesar :
(3.1)
Agar dapat digunakan pada tegangan sumber +9V, besarnya RL adalah:
(3.2)
Jadi, impedansi keluaran yang dihasilkan sebesar RL, 10 kΩ.
3.1.2. Penguat Awal
3.1.2.1. Penguat Awal Transitor
Penguat awal dari mikrofon menggunakan konfigurasi umpan balik kolektor.
Besarnya tegangan keluaran dari mikrofon dengan sumber tegangan 9 V adalah
sebesar beberapa milivolt hingga 29 mV. Tegangan keluaran dari mikrofon tidak
dapat langsung diolah, namun perlu dilakukan penguatan terlebih dahulu. Besarnya
58
tegangan keluaran yang diinginkan dari penguatan maksimal adalah sebesar 5 V
puncak ke puncak. Besarnya penguatan sinyal ac yang diperlukan yaitu:
(3.3)
Bila penguatan yang diperlukan diterapkan untuk konfigurasi untuk konfigurasi
umpan balik kolektor, maka dengan mensubtitusi nilai re dan ke dalam
persamaan 2.27 didapatkan:
(3.4)
Dengan memasukkan nilai penguatan ke persamaan 3.3:
(3.5)
Dari persamaan 2.19 dapat ditentukan besarnya nilai IBRB:
0=−−− BEBBCCCC VRIRIV
BBBECCCC RIVRIV =−−
BBRI=−− 6,05,49
BBRI=9,3 (3.6)
Dari persamaan 3.5 dan 3.6 serta mensubtitusi nilai , maka dapat
ditentukan perbandingan RC dan RB.
9,35,4)1(
=+
BB
BC
RIIR β
(3.7)
Karena ββ ≅+ )1( , sehingga:
BC RR =β867,0 (3.10)
59
Dari pengukuran didapatkan nilai dari hFE (β) sebesar 256. Besarnya nilai RC
ditentukan sebesar 4,7kΩ sehingga implementasi dari rangkaian penguat ditunjukkan
oleh Gambar 3.4.
Ω= MRB 08,1 (3.11)
Gambar 3.4 Rangkaian penguat awal transistor.
3.1.2.2. Penguat Varibel Bukan Pembalik AC
Penguat bukan pembalik AC digunakan untuk mengatur besarnya amplitudo
dari sinyal detak jantung yang berubah ubah. Penguat bukan pembalik ini mempunyai
rentang penguatan sebesar nol hingga sepuluh kali. Penguat ini juga mempunyai
fungsi untuk mengatur nilai tengah (nilai DC) dari sinyal AC yang akan diolah oleh
ADC. Dari Gambar 2.9 dapat ditentukan nilai masing-masing komponen, sehingga
implementasinya ditunjukkan pada Gambar 3.5.
RB
1.08Meg
RC4K7
C1
CAP
MIC IN
PRE-AMP OUT
+9
60
Gambar 3.5 Implementasi penguat bukan pembalik AC.
Resistor Rg menggunakan resistor variabel supaya nilai DC dari tegangan
keluaran dapat tepat setengah dari nilai tegangan digital (digunakan dalam
implementasi ADC). Kapasitor dan resistor pada terminal masukan positif bekerja
sebagai pelewat atas. Besarnya frekuensi cut-off atas dapat ditentukan dari
persamaan 2.7. Akibat adanya penapis pelewat atas, sinyal AC dapat diteruskan,
namun sinyal DC tidak dapat masuk atau keluar dari terminal positif penguat
operasional.
Kapasitor C2 berfungsi untuk menolak sinyal DC yang hendak menuju
ground. Akibat dari sinyal DC yang tidak dapat masuk ke ground, pada kapasitor C2
bersifat hubungan terbuka dan konfigurasi DC menjadi konfigurasi pengikut
tegangan. Ketika sinyal AC masuk ke dalam penguat, kapasitor C2 akan bersifat
hubung singkat dan besarnya penguatan ditentukan oleh persamaan 2.11.
61
3.1.3. Penapis Aktif Butterworth
Penapis aktif Butterworth ini digunakan untuk membuang derau atau
frekuensi selain frekuensi detak jantung. Seperti yang tertulis pada bab 2.1, jantung
manusia mempunyai nilai frekuensi suara tertinggi hingga 200 Hz. Maka untuk
mengakomodasi kebutuhan tersebut, dibutuhkan suatu penapis yang hanya
melewatkan frekuensi hingga 200 Hz. Untuk itu akan digunakan penapis aktif dengan
frekuensi potong sebesar 200 Hz. Kriteria penapis yang digunakan memiliki stop-
band lebih dari -20 dB pada frekuensi 300 Hz. Untuk memecahkan persolan tersebut,
digunakan penapis orde tinggi. Dari Gambar 2.17, dapat dilihat, bahwa spesifikasi
yang memenuhi untuk persoalan di atas adalah dengan menggunakan penapis enam
kutub atau penapis orde enam.
3.1.3.1. Penapis pelewat bawah Butterworth orde enam
Penapis pelewat bawah Butterworth orde enam tersusun atas tiga tingkat
penapis Butterworth pelewat bawah orde dua. Perbedaan pada setiap tingkat terletak
pada perbedaan nilai-nilai elemen ternormalisasi. Nilai kapasitans ternormalisasi
untuk orde enam dapat dilihat pada Tabel 2.1. Implementasi penapis pelewat
Butterworth orde enam dengan nilai ternormalisasi ditunjukkan oleh Gambar 3.5.
62
Gambar 3.6 Penapis butterworth orde enam dengan nilai ternormalisasi.
Untuk mengubah penapis aktif ternormalisasi menjadi rancangan yang
realistis, maka langkah-langkah yang perlu dilakukan yaitu:
a. Penskalaan frekuensi dengan membagi semua C dengan nilai Kf. Hasil
penskalaan frekuensi ditunjukkan pada Tabel 3.1.
(3.12)
Tabel 3.1 Nilai C/Kf
Kapasitor Cnorm C/Kf C1 1,0350 8,24E-04 C2 0,9660 7,69E-04 C3 1,4140 11,25E-04 C4 0,7071 5,63E-04 C5 3,8630 30,74E-04 C6 0,2588 2,04E-04
63
b. Menentukan konstanta penskalaan impedansi Kr.
Untuk mempermudah penentuan nilai dari kapasitor yang digunakan,
maka besarnya nilai Kr dibedakan pada setiap tingkat. Nilai Kr pada setiap
tingkat ditunjukkan pada Tabel 3.2.
Tabel 3.2 Nilai Kr pada setiap tingkat
Tingkat Kr 1 17000 2 52000 3 65000
c. Mengalikan semua resistor dengan Kr dan bagi semua kapasitor dengan Kr.
Nilai kapasitor dan resistor aktual ditunjukkan pada Tabel 3.3.
Tabel 3.3 Nilai kapasitor dan resistor aktual
Tingkat Kapasitor Caktual Resistor Raktual 1 C1 48n R1 17000 C2 45n R2 17000 2 C3 21,6n R3 52000 C4 10,8n R4 52000 3 C5 47,3n R5 65000 C6 3,14n R6 65000
Setelah nilai-nilai elemen penyusun penapis sudah ditentukan, maka rancangan dapat
direalisasikan. Hasil realisasi penapis ditunjukkan pada Gambar 3.6.
64
Gambar 3.7 Realisasi penapis aktif orde enam dengan fc=200 Hz.
3.1.4. Penguat Daya Rendah
IC penguat daya audio digunakan untuk aplikasi daya rendah dan medium,
dengan menggunakan catu daya antara 6 sampai 50 volt. IC penguat daya audio tidak
ada bedanya dengan rangkaian penguat op-amp. Perbedaan rancangan umum timbul
di dalam kelas AB dengan keluaran arus besar dan teknik perancangan untuk
menjamin kestabilan suhu pada chip tersebut. IC ini mempunyai 14 pin standar DIP.
Biasanya rangkaian ini menggunakan catu daya tunggal namun catu daya ganda dapat
digunakan tanpa mengurangi performa keluaran.
Penguat mono yang mampu menghasilkan 5 W daya keluaran ditunjukkan
pada Gambar 3.7. Rangkaian ini digunakan bilamana riak keluaran dan frekuensi
osilasi tinggi bukanlah suatu permasalahan. Resistor 2,7 Ω dan semua kapasitor,
kecuali kapasitor keluaran dapat dihapuskan. Untuk efisiensi maksimum, rangkaian
ini harus dikendalikan oleh sebuah sumber dengan impedansi yang rendah.
65
Gambar 3.8 Penguat daya untuk mengendalikan speaker [lampiran 1].
3.1.5. Konfigurasi ATmega32
Konfigurasi mikrokontroler ATmega32 terdiri atas dua bagian, yaitu
pemilihan nilai dari osilator dan konfigurasi ADC untuk penghilang derau. Nilai
osilator dipilih berdasarkan nilai transmisi serial (baud rate) yang digunakan.
Pengiriman data menggunakan baud rate sebesar 9600 bps. Nilai osilator yang
mempunyai nilai kesalahan nol persen dipilih untuk baud rate 9600 bps. Tabel 3.4
menunjukkan beberapa nilai osilator untuk baud rate 9600 bps.
Tabel 3.4 Nilai osilator untuk baud rate 9600 bps[15]
fosc (MHz)
U2X = 0 U2X = 1
UBRR Error UBRR Error
1,0000 6 ‐7,0% 12 0,2% 1,8432 11 0,0% 23 0,0% 2,0000 12 0,2% 25 0,2% 3,6864 23 0,0% 47 0,0%
66
Tabel 3.4 (lanjutan) Nilai osilator untuk baud rate 9600 bps
fosc (MHz) U2X = 0 U2X = 1
UBRR Error UBRR Error 4,0000 25 0,2% 51 0,2% 7,3728 47 0,0% 95 0,0% 8,0000 51 0,2% 103 0,2% 11,0592 71 0,0% 143 0,0% 14,7456 95 0,0% 191 0,0% 16,0000 103 0,2% 207 0,2% 18,4320 119 0,0% 239 0,0%
20,0000 129 0,2% 259 0,2%
Nilai dari osilator yang digunakan ditentukan sebesar 11,0592 MHz. Osilator ini
dipilih dengan alasan paling banyak tersedia di pasaran.
Rangkaian digital di dalam atau di luar mikrokontroler dapat menghasilkan
EMI yang dapat mempengaruhi pengukuran analog. Tingkat derau dapat dikurangi
dengan membuat sinyal analog sedekat mungkin dengan mikrokontroler. Pin AVCC
pada mikrokontroler dihubungkan dengan rangkaian LC seperti ditunjukkan pada
Gambar 3.8. Penggunaan fitur pembuang derau dan tidak mengganti fungsi pin ketika
proses konversi sedang berlangsung merupakan cara untuk mengurangi derau.
67
Gambar 3.9 Rangkaian LC pembuang derau ADC [15].
3.2. Perancangan Perangkat Lunak
3.2.1. Program Utama
Tampilan pada layar LCD dirancang akan berubah setiap 3,6 detik sekali. Hal
ini dirancang untuk memenuhi syarat pencuplikan. Periode detak minimum yang
terjadi sebesar 1,2 detik, sehingga periode perubahan nilai ditentukan sebesar 3 kali
dari periode detak minimum.
Program utama berisi Gambaran umum tentang bagaimana cara kerja dari
stetoskop elektronis ini bekerja. Program ini dimulai dari inisialisasi register dan
variabel, yang terdiri dari inisialisasi interupsi pewaktu, inisialisasi interupsi
penerima dan pengiriman status aktif dari mikrokontroler, pendeklarasian variabel-
variabel yang digunakan selama proses, seperti kepala program dan deklarasi sub-
rutin – sub-rutin. Inisialisasi proses terdiri dari pengaturan register-register untuk
68
ADC, penskalaan, pengaturan port keluaran dan masukan, pengaturan pewaktu,
pengaturan UART dan penghapusan nilai-nilai variabel yang digunakan.
Setelah inisialisasi dilanjutkan program tidak akan menjalankan suatu perintah
hingga terjadi interupsi yang mempunyai periode setiap 10 ms. Ketika terjadi
interupsi, program akan memasukkan isi ADC ke dalam array, dan kemudian ADC
selanjutnya dimulai lagi. Bila ada perintah untuk mengirimkan data ADC, maka data
ADC langsung dikirim ke modul pemancar (tranceiver).
Setiap data yang didapatkan akan langsung diolah untuk mendapatkan nilai
puncak dan waktu pada saat nilai puncak. Ketika array sebanyak 360 terisi semua,
maka akan dilakukan perhitungan periode puncak rata-rata dari data ADC. Setelah
perhitungan periode rata-rata selesai, kemudian menghitung rerata BPM. Hasil
perhitungan nilai rerata BPM ditampilkan pada layar LCD.
Sebelum siklus selanjutnya dimulai, nilai variabel-variabel yang digunakan
harus dibuat menjadi kondisi awal kembali. Proses ini terus berulang selama
mikrokontroler masih aktif. Proses diatas ditujukkan oleh diagram alir pada Gambar
3.9.
69
Gambar 3.10 Diagram alir program utama.
3.2.2. Pengiriman data
Pengiriman data dilakukan secara nirkabel dengan menggunakan modul
transceiver TRF-2.4G dengan antar muka buatan PT Delta Electonic. Inisialisasi
pengaturan kerja modul harus dilakukan agar modul ini dapat digunakan. Pengaturan
70
modul menggunakan inisialisasi 32 byte. Inisialisasi modul mempunyai kriteria
sebagai berikut
i. Nomor urut modem pengirim = 01
ii. Nomor urut modem penerima = 03
iii. Panjang alamat = 16 bit
iv. CRC 16 bit aktif
v. Kecepatan = 250 kbps
vi. Pengutan = -20dB,
vii. Pengulangan 1x
Data inisialisasi modul ditunjukkan oleh Tabel 3.5.
Proses pengiriman data yang dilakukan oleh mikrokontroler harus melalui
suatu aturan (protokol). Aturannya adalah sebagai berikut
i. Bila ada masukan berupa karakter S, maka mikrokontroler mengirimkan
data ke PC.
ii. Mikrokontroler akan mengirimkan karakter P sebagai tanda bahwa
perintah pengiriman data telah diterima dan data siap dikirim.
iii. Data ADC dikirim ke PC.
iv. Bila ada masukan karakter Z, maka data ADC berhenti dikirim ke PC.
Diagram alir proses penanganan interupsi terima penuh ditunjukkan pada Gambar
3.10. Sedangkan diagram alir proses pengiriman data ditunjukkan pada Gambar 3.11.
71
Tabel 3.5 Inisialisasi modem RF
Byte Nilai Keterangan 0 1E Awal paket data 1 0A Identitas tujuan ( modem RF) 2 01 No. urut modem pengirim 3 00 PC sebagai pengirim 4 01 No. urut PC pengirim 5 17 Panjang data 23 bit, terhitung sebelum cheksum 6 01 Jenis perintah inisialisasi 7 08 Selalu 8 8 08 Panjang data 8 bit
9-17 00 Selalu 0 18 01 No. urut modem pengirim 19 43 Panjang alamat dan CRC 16 bit dan CRC aktif 20 0C Kecepatan transmisi 250 kbps dan kekuatan pemancar -20dB 21 00 Frekuensi 2400 MHz 22 81 Mode byte, pengulangan 1x
23-28 00 Selalu 0 29 01 No. urut modem tujuan 30 78 Checksum dari keseluruhan paket
Gambar 3.11 Diagram alir penanganan interupsi terima penuh.
Gambar 3.12 Diagram alir pengiriman data.
72
3.2.3. Pencari puncak
Diagram alir yang ditunjukkan pada Gambar 3.12 merupakan diagram alir
dari program pencari puncak. Cara pencarian puncak ini mula-mula dengan membuat
batas atas dan batas bawah sebesar 128±15%. Pembuatan batas ini dimaksudkan
untuk membedakan antara derau atau data. Bila data yang dicuplik memenuhi syarat
batas, maka data akan diolah. Bila tidak memenuhi, maka akan diabaikan. Kemudian
dilakukan pengecekan apakah ada perintah untuk menghapus nilai maksimum dan
nilai minimum yang didapat sebelumnya.
Bila ada perintah penghapusan nilai minimum dan maksimum, maka nilai
maksimum dan minimum sebelumnya akan dibuat menjadi nilai nol (128). Bila tidak
ada perintah penghapusan, maka akan diteruskan ke proses selanjutnya.
Bila data sebelumnya lebih kecil sama dengan data sekarang, maka akan
dilakukan pengecekan apakah data sekarang lebih besar dari nilai maksimum. Bila
data sekarang lebih besar dari nilai maksimum, maka nilai maksimum dan waktu
puncak data sekarang akan disimpan. Bila data sekarang lebih kecil dari data
sebelumnya, maka akan dilakukan pengecekan apakah data sekarang lebih kecil dari
nilai minimum. Bila data sekarang lebih kecil dari nilai minimum, maka akan
disimpan sebagai nilai minimum.
73
Gambar 3.13 Diagram alir pencari puncak.
Gambar 3.14 Diagram alir penghitung rerata BPM.
74
Setelah mendapatkan nilai minimum, akan dilakukan pengecekan apakah nilai
minimum kurang dari nilai tengah dikurangi 75% nilai maksimum. Bila nilai
minimum memenuhi persyaratan, maka nilai puncak terakhir akan disimpan sebagai
puncak sah dan waktu puncak sah akan disimpan. Kemudian melakukan penghapusan
nilai maksimum dan nilai minimum.
3.2.4. Penghitung rerata BPM
Periode rata-rata BPM didapatkan dengan membagi jumlah periode dengan
banyaknya puncak. Nilai dari satu periode didapatkan dari menghitung selisih waktu
antara puncak yang satu dengan puncak selanjutnya.
Bila tidak ada puncak yang timbul, maka akan ditampilkan tulisan NO BEAT.
Setelah diketahui nilai periode rata-rata kemudian dilakukan pengkonversian menjadi
BPM. Kemudian akan dilakukan penentuan nilai BPM minimum dan BPM
maksimum selama pengukuran. Diagram alir penghitung rerata BPM ditunjukkan
pada Gambar 3.13.
3.2.5. Pengisian LCD
Ada dua bagian program untuk menampilkan data ke LCD, yaitu program
inisialisasi dan program menampilkan data. Hasil keluaran dari LCD ditunjukkan
pada Gambar 3.14. LCD ini diatur untuk bekerja dalam antar muka 4 bit, sehingga
semua pengaturan atau pengiriman data dan instruksi dilakukan dalam dua kali
75
kirim. Jeda waktu antar pengiriman pertama dengan pengiriman kedua adalah 500 ns.
Sedangkan waktu untuk mengeksekusi satu perintah membutuhkan waktu selama 37
µs.
Gambar 3.15 Tampilan LCD yang dikehendaki.
Gambar 3.16 Diagram alir inisialisasi LCD.
76
Inisialisasi LCD digunakan untuk menampilkan tulisan MAX, MIN dan BPM. Antar
muka yang digunakan yaitu 4 bit. Proses inisialisasi LCD ditunjukkan pada Gambar
3.15.
Program pengisian LCD dibuat untuk menampilkan nilai-nilai dari jumlah
BPM maksimum, jumlah BPM minimum, BPM sekarang dan bila tidak ada BPM
yang terdeteksi. Penulisan setiap nilai dimulai dari pengaturan alamat setiap angka
yang hendak ditulis. Proses penulisan suatu nilai ditunjukkan pada Gambar 3.16.
Setiap angka yang hendak ditulis memiliki nilai sebesar tiga digit. Digit
pertama bernilai ratusan, digit kedua bernilai puluhan dan digit ketiga bernilai satuan.
Untuk melakukan penulisan karakter pada LCD, perlu dilakukan pemisahan antara
setiap digit tersebut dan kemudian ditulis satu per satu tiap angkanya. Proses
pemisahan suatu nilai berdasar atas nilai tiap digitnya ditunjukkan pada Gambar 3.17.
Gambar 3.17 Diagram alir pengisian LCD.
77
Gambar 3.18 Rutin penulisan data ke LCD.
78
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengukuran detak jantung ini dimaksudkan untuk mengetahui banyaknya
detakkan setiap menit. Untuk mengetahui bentuk grafis dari detak jantung, dapat
digunakan program lain yang dibuat khusus.
Stetoskop harus ditempelkan pada bagian arteri atau langsung di dekat jantung
agar dapat melakukan pengukuran detak jantung secara optimal. Penempelan pada
bagian arteri dimaksudkan agar suara denyut aliran darah dapat terdengar dengan
jelas. Arteri yang dapat digunakan yaitu pada bagian leher kanan dan leher kiri.
Penempelan stetoskop pada bagian dada dilakukan pada daerah sekitar jantung,
namun tidak tepat di depan jantung. Penempelan stetoskop di depan jantung
mengakibatkan suara yang masuk terlalu kuat dan acak sehingga tidak dapat diolah
secara akurat.
Hasil pengukuran akan ditampilkan di dalam layar LCD sehingga dapat
dengan cepat diketahui jumlah detak jantung seseorang setiap menit. Hasil
pengamatan dan pembahasan akan dibagi menjadi beberapa bagian, yaitu tampilan
pada LCD, perbandingan pengukuran dengan alat ukur detak jantung ‘OMRON’, data
yang dikirimkan ke PC, data-data hasil pengujian dari setiap blok dan analisa
perangkat lunak.
79
4.1. Implementasi Alat dan Cara Kerja Alat
Implementasi alat dibagi menjadi dua bagian, yaitu papan utama dan papan
sekunder. Papan utama berisi bagian tentang pengolahan sinyal dan mikrokontroler.
Papan utama ditunjukkan oleh Gambar 4.1. Sedangkan papan sekunder yang terdiri
dari penguat awal transistor dan stetoskop ditunjukkan oleh Gambar 4.2.
Gambar 4.1 Gambar papan utama.
Gambar 4.2 Stetoskop dan penguat awal transistor.
80
Papan utama terdiri dari penguat operasional bukan pembalik, penapis
pelewat rendah Butterworth, penguat daya audio, dan sistem mikrokontroler. Papan
utama mendapatkan masukan dari papan sekunder dan mempunyai keluaran berupa
layar LCD dan speaker. Sedangkan papan sekunder terdiri dari penguat awal
transistor dan mikrofon. Mikrofon diletakkan langsung pada selang udara stetoskop.
Penghubung antara papan utama dan papan sekunder menggunakan sebuah kabel
stereo. Kabel tersebut terdiri dari sebuah kabel terpilin yang dibungkus dengan
anyaman kawat. Kabel tersebut dipilih karena mempunyai perlindungan terhadap
derau, misal akibat panjang kabel yang digunakan dan akibat interferensi dari
frekuensi lain.
Cara mengorperasikan alat ini dimulai dari memberikan catu daya ke alat ini
sampai LCD terlihat suatu tampilan berupa kata-kata “MIN, MAX, BPM”. Kemudian
stetoskop ditempelkan pada arteri, ditunggu beberapa saat hingga muncul hasil
perhitungan detak jantung.
4.2. Tampilan pada LCD
Nilai BPM maksimum dan minimum akan tersimpan selama BPM tidak
kurang dari 50 kali per menit atau lebih dari 300 kali per menit, seperti ditunjukkan
pada Gambar 4.3. Bila tidak ada detak atau nilai BPM lebih dari nilai maksimum atau
minimum, maka nilai BPM maksimum dan minimum akan terhapus menjadi nol,
seperti ditunjukkan pada Gambar 4.4.
m
i
m
Setel
muncul. Pad
ini ditunjukk
mikrokontro
Gamba
Gam
Gambar 4.
lah penempa
da iterasi per
kan pada Ga
oler pada pin
ar 4.5 Denyu
mbar 4.3 Ha
.4 Tampilan
atan stetosko
rtama dan ke
ambar 4.5 d
n ADC, dilih
ut yang diola
asil pengukur
bila tidak ad
op tepat, pe
edua, biasan
dan 4.6 yang
hat menggun
ah pada awal
ran detak jan
da detak yan
erhitungan ju
nya nilai yan
g diperoleh d
akan osilosk
l iterasi, diam
ntung.
ng terdeteksi
umlah detak
ng muncul ti
dari sinyal y
kop digital.
mbil pada art
i.
k jantung ak
idak tetap. H
yang masuk
teri leher.
81
kan
Hal
ke
d
m
y
d
t
d
t
p
d
y
a
Gam
Dari
ditangkap m
muncul akan
yang masih
denyut yang
Perh
tempatnya d
digunakan u
tampilan apa
perhitungan
ditunjukkan
yang muncu
ada detak.
mbar 4.6 Den
Gambar 4.5
menunjukkan
n stabil sete
belum stabi
g berubah-ub
itungan deta
dan stetosko
untuk mengu
apun, maka
. Berbagai
oleh Tabel
ul terlalu bes
nyut yang di
5 dan Gamb
n kestabilan
elah iterasi
l sehingga m
bah.
ak jantung
op terletak p
ukur yaitu di
posisi stetos
jenis gang
4.1. Akibat
sar, tidak sta
iolah pada aw
bar 4.6 terli
setelah leb
kedua. Hal
menyebabkan
ini akan ak
ada sumber
sekitar jantu
skop harus d
gguan yang
t dari adany
abil dan perh
wal iterasi, d
hat bahwa s
ih dari 4 de
ini diakibat
n masuknya
kurat bila st
suara yang
ung dan arte
diubah hingg
g dapat me
ya gangguan
hitungan BP
diambil pada
sinyal detak
etik, sehingg
tkan kedudu
derau dan k
tetoskop teta
g jelas. Letak
eri leher. Bila
ga tampak su
empengaruh
n-gangguan i
PM tidak kel
a dada.
k jantung ya
ga BPM ya
ukan stetosk
kekuatan sua
ap stabil pa
k tempat ya
a tidak tamp
uatu nilai ha
i perhitung
ini yaitu BP
luar atau tid
82
ang
ang
kop
ara
ada
ang
pak
asil
gan
PM
dak
83
Tabel 4.1 Gangguan-gangguan sinyal detak jantung
No. Gambar Letak Stetoskop
Keterangan
1. Leher Suara dari pembi-
caraan ikut masuk
dan mendistrosi
sinyal detak jantung.
2. Dada Posisi stetoskop yang
tidak stabil, ada
bagian yang hilang.
3. Depan
jantung
Amplitudo detak
jantung yang terlalu
kuat sehingga me-
munculkan puncak-
puncak palsu.
4.
Leher Amplitudo detak
jantung yang terlalu
lemah sehingga tidak
terdeteksi.
Waktu(250ms/div)
Waktu(250ms/div)
Waktu(250ms/div)
Waktu(250ms/div)
Amplitu
do (1
V/d
iv)
Amplitu
do (1
V/d
iv)
Amplitu
do (1
V/d
iv)
Amplitu
do (1
V/d
iv)
84
Tabel 4.1 (lanjutan) Gangguan-gangguan sinyal detak jantung
No. Gambar Letak Stetoskop
Keterangan
5.
Dada Sinyal detak jantung
menjadi tidak jelas
akibat terdistorsi oleh
suara dari perna-
pasan.
4.3. Analisa Hasil Pengukuran
Pengujian dilakukan untuk mengetahui akurasi dari alat yang dibuat.
Pengujian dilakukan dengan mengambil sinyal analog detak jantung yang masuk ke
dalam mikrokontroler. Sinyal analog ini kemudian dihitung secara manual dan
hasilnya dibandingkan dengan pembacaan dari alat. Perbandingan antara detak yang
terukur dan dihitung, disajikan oleh Tabel 4.1.
Perhitungan secara manual dilakukan mengikuti cara perhitungan yang
dilakukan oleh mikrokontroler. Perhitungan yang dilakukan oleh mikrokontroler
menggunakan rumus
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡ΣΣ
=
puncakperiode
BPM 60 (4.1)
Jumlah puncak dihitung dengan waktu kurang dari 3,6 detik. Waktu ini disesuaikan
dengan waktu yang digunakan oleh mikrokontroler.
Waktu(250ms/div)
Amplitu
do (1
V/d
iv)
No.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Amplitu
do (1
V/d
iv)
Amplitu
do (1
V/d
iv)
Amplitu
do (1
V/d
iv)
Amplitu
do (1
V/d
iv)
Amplitu
do (1
V/d
iv)
Amplitu
do (1
V/d
iv)
Tabel 4
Gamba
4.2 Perbandi
ar detak Jant
Wakt
Wakt
Wakt
Waktu
Wakt
Wakt
ingan detak t
tung
tu(250ms/div)
tu(250ms/div)
tu(250ms/div)
u(250ms/div)
tu(250ms/div)
tu(250ms/div)
terukur dan
Letak
Dada
Dada
Leher
Leher
Dada
Leher
terhitung
BPM Hitung
BPBa
77 7
71 8
76 7
64 6
80 7
80 8
PM aca
Galat (%)
78 1,3
81 14
78 2,63
66 3,13
75 6,25
84 5
85
m
G
h
k
a
m
m
m
y
A
y
No.
7.
Dari
mempunyai
Galat yang d
hingga 14%
kurang dari
Siny
amplitudo y
maksimum
mengakibatk
mikrokontro
yang terjadi.
Seda
ADC yang t
yang sesung
100 Hz, sed
Amplitu
do (1
V/d
iv)
Tabel 4.2 (la
Gamba
Tabel 4.1,
galat yang l
dihasilkan o
%. Sedangkan
5%.
al yang dih
yang tinggi.
yang dapa
kan adanya
oler. Semaki
.
angkan galat
terlalu besar
gguhnya. Wa
dangkan frek
anjutan) Perb
ar detak Jant
terlihat bah
lebih besar d
oleh penemp
n stetoskop y
hasilkan dar
Hal ini me
at ditangkap
puncak-pun
in banyak p
t dari alat y
, sehingga ti
aktu pencupl
kuensi suara
Wakt
bandingan d
tung
hwa stetosk
daripada steto
patan stetosk
yang ditemp
ri peletakan
nyebabkan
p oleh ADC
ncak palsu
uncak palsu
yang dibuat
idak dapat d
likan oleh AD
a dari detak
tu(250ms/div)
detak terukur
Letak
Leher
kop yang dit
oskop yang
kop di depan
patkan di ate
n stetoskop
sinyal menj
C terbatas
yang terde
u yang terhit
diakibatkan
dengan tepat
DC dilakuka
jantung men
r dan terhitun
BPM Hitung
BPBa
103 1
tempatkan d
ditempatkan
n dada meng
eri leher me
di depan d
adi terpoton
pada nilai
eteksi dan t
tung, semak
n oleh waktu
mendeteksi
an setiap 10
ncapai 200
ng
PM aca
Galat (%)
03 0
di depan da
n di ateri leh
ghasilkan ga
mpunyai ga
dada memili
ng akibat ni
5V. Hal
terhitung ol
kin besar ga
u pencuplik
waktu punc
ms sekali at
Hz. Frekuen
86
ada
er.
alat
alat
iki
ilai
ini
leh
alat
kan
cak
tau
nsi
87
ideal untuk melakukan pencuplikan seharusnya adalah 400 Hz. Namun karena galat
yang dihasilkan kurang dari 5% dan masih dapat ditoleransi, maka efek dari frekuensi
pencuplikan dapat diabaikan.
4.4. Perbandingan Pengukuran dengan Alat Ukur Tekanan Darah
Bila hendak digunakan untuk keperluan sehari-hari, maka pembandingan
pengukuran dengan alat ukur lain yang sudah terkalibrasi perlu dilakukan untuk
mengetahui validitas dari alat yang dibuat. Alat ukur lain yang dipakai adalah alat
ukur tekanan darah dan detak jantung dengan merek dagang OMRON. Sebagai data
referensi, osiloskop digital digunakan untuk menangkap sinyal analog dari detak
jantung. Sinyal analog osiloskop digital diambil dari masukan pada pin ADC.
Pengujian ini juga hendak mengetahui bagaimana pengaruh dari aktifitas yang
dilakukan seseorang terhadap jumlah detak jantung tiap menit. Perbandingan antara
hasil pengujian alat yang dibuat, pembacaan alat ukur, perhitungan BPM secara
manual, dan aktifitas yang dilakukan seseorang ditunjukkan pada Tabel 4.2.
Sedangkan untuk perhitungan BPM secara manual disajikan oleh Tabel 4.3. Pada
pengujian ini, BPM yang menjadi acuan adalah BPM yang didapatkan dari hasil
perhitungan rerata sinyal detak jantung yang direkam menggunakan osiloskop digital.
Pengambilan data oleh alat ukur OMRON dilakukan dengan cara
memompakan udara ke tensimeter yang terletak di lengan atas hingga tekanan 160
mmHg. Kemudian pompa dihentikan hingga hasil pengukuran tampak pada LCD.
P
m
n
o
N
Pada saat ya
melakukan p
nilai BPM o
osiloskop di
Tabel 4
No. PosStet
ko
1. Dada
2. Lehe
3. Dada
4. Lehe
5. Dada
6. Dada
No.
1
Amplitu
do (1
V/d
iv)
ang sama, s
pemantuan.
oleh alat uk
ambil.
.3 Perbandin
sisi tos-op
Aktivitsebelum
nya
a Diam
er Berdiri
a Mengob
er Jalan ke
a Jalan ke
a Jalan ke
Tabel 4.4
stetoskop jug
Bila hasil p
kur dan alat
ngan penguji
tas m-
Pembacaan Alat yang
dibuat67
71
brol 81
ecil 76
ecil 84
ecil 85
Perhitungan
Gambar
W
ga ditempelk
pengukuran
yang dibua
ian digitalisa
-
t
Pemba-caan alat
ukur
64
73
79
79
84
84
n rerata detak
Waktu(250ms/
kan pada ba
oleh alat uk
at dicatat ser
asi alat deng
Perhitu-ngan
rerata secara manual
66
-
77
80
82
82
k jantung pad
Interv(deti
2,7
/div)
agian tubuh
kur sudah te
rta hasil per
gan alat ukur
Galat alat terhadap
acuan (%)
1,5
-
5,19
5
2,44
3,66
da Tabel 4.3
val ik)
Jumlapunca
1 4
dan osilosk
ertampil, ma
rekamam ol
r OMRON
Galat alat ukur terhadap
acuan (%) 3,03
-
2,6
1,25
2,44
2,44
3
ah ak
BPM
66
88
kop
aka
leh
N
3
4
5
6
Tab
No.
3
4
5
6
Amplitu
do (1
V/d
iv)
Amplitu
do (1
V/d
iv)
Amplitu
do (1
V/d
iv)
Amplitu
do (1
V/d
iv)
bel 4.4 (lanjuutan) Perhitu
Gambar
W
W
W
W
ungan rerata
Waktu(250ms/
Waktu(250ms/
Waktu(250ms/
Waktu(250ms/
detak jantun
Interv(deti
3,12
3,33
2,92
2,91
/div)
/div)
/div)
/div)
ng pada Tab
val ik)
Jumlapunca
25 5
38 5
25 5
13 5
el 4.3
ah ak
BPM
77
80
82
82
89
90
Dari Tabel 4.3, aktifitas yang dilakukan oleh seseorang akan mempengaruhi
nilai BPM. Semakin berat aktifitas yang dilakukan, maka BPM akan semakin tinggi.
Dari data hasil pengujian pada tabel 4.4, alat yang dibuat memiliki galat hingga 5,2%,
sedangkan galat pada alat ukur mencapai 3,1%. Galat yang dihasilkan oleh alat yang
dibuat disebabkan oleh amplitudo dari puncak yang terlalu tinggi. Amplitudo puncak
yang melebihi 5V dengan titik nol pada 3,12 V akan terpotong pada titik 5V. Hal ini
mengakibatkan mikrokontroler tidak dapat membedakan puncak pertama atau puncak
kedua, karena puncak pertama dan kedua mempunyai karakteristik yang hampir
sama. Hal ini ditujukkan pada Tabel 4.4 data ketiga.
Kesalahan juga terjadi apabila sinyal yang masuk memiliki bentuk yang
hampir sama. Syarat puncak pertama yang valid yaitu setelah puncak akan ada
lembah yang kedalamannya > 75% dari tinggi puncak. Lembah ini akan muncul
kurang dari 300 ms setelah puncak ditemukan. Bila dalam jangka waktu tersebut
lembah tidak ditemukan, maka puncak tersebut bukan merupakan puncak yang valid.
Puncak yang memiliki bentuk yang hampir sama ditunjukkan pada Tabel 4.4 data
keempat.
Masalah kesalahan perhitungan dapat diatasi dengan cara mengatur kembali
penguat variabel bukan pembalik AC. Amplitudo masukan ADC diatur hingga nilai
maksimum kurang dari 5V, dengan begitu tidak ada puncak yang terpotong. Bila
puncak pertama terlihat dengan jelas dan dapat dibedakan dari puncak kedua, maka
hasil pengukuran akan mendekati nilai sesungguhnya. Dari hasil perbandingan
dengan alat ukur lain, secara umum alat ini memiliki nilai galat hingga 6%.
S
p
4
l
a
d
d
Sedangkan
penggunaan
4.5. Hasil
Data
lanjut. Untu
aslinya, data
ditunjukkan
ditunjukkan
Nilai A
alat ukur la
sehari-hari
Pengirima
a hasil konve
uk membuk
a hasil peng
pada Gam
pada Gamb
Gam
Am
plitu
do (1
V/d
iv)
G
0
50
100
150
200
250
0
ADC
ain mempuny
tingkat kesa
an Data k
ersi ADC dap
ktikan bahw
giriman oleh
mbar 4.5. S
ar 4.6.
mbar 4.7 Data
Gambar 4.8 S
50
yai galat hi
alahan 6% m
ke PC
pat dikirimk
a data yang
h ADC akan
edangkan d
a ADC yang
Sinyal analog
100
ngga 4%, s
masih bisa dit
kan ke PC un
g dikirim k
n dibuat dal
data analog
g diterima ol
g detak jantu
150 200
ehingga unt
toleransi.
ntuk pengola
ke PC meny
lam bentuk
pada wakt
eh PC.
ung.
250 W
Waktu(2
tuk kerperlu
ahan data leb
yerupai siny
grafik, sepe
tu yang sam
Waktu (10ms)
50ms/div)
91
uan
bih
yal
erti
ma
92
Dari Gambar 4.5 dan 4.6 dapat dilihat bahwa hasil konversi ADC yang
kemudian dikirimkan ke PC melalui kabel serial, pada saat yang sama mempunyai
bentuk yang menyerupai bentuk asli sinyal analog detak jantung yang direkam
dengan osiloskop digital. Data hasil ADC ini yang digunakan untuk melakukan
perhitungan jumlah detakan per menitnya.
4.6. Analisa Perangkat Keras
Analisa perangkat keras akan menjelaskan setiap bagian yang telah dirancang
dan dibuat. Analisa perangkat keras hendak membuktikan bahwa perancangan yang
telah dilakukan dapat bekerja dengan baik.
4.6.1. Penguat Awal
4.6.1.1. Penguat Awal Transistor
Dari data hasil percobaan, besarnya penguatan pada penguat transistor adalah
sebesar:
2 11,4 175
Pada perancangan besarnya penguatan yang dikehendaki adalah 173 kali. Besarnya
galat antara perancangan dan hasil percobaan adalah sebesar 1,15%. Hal ini
membuktikan bahwa implementasi sesuai dengan perancangan.
93
4.6.1.2. Penguat Variabel Bukan Pembalik AC
Penguat variabel bukan pembalik AC digunakan untuk mengatur besarnya
amplitudo dari sinyal detak jantung yang berubah-ubah. Keluaran dari penguat ini
membuat sinyal analog detak jantung dapat diolah oleh mikrokontroler.
Sinyal masukan dari penguat awal transistor diatur lagi amplitudonya hingga
penguatan mencapai ayunan sinyal maksimum, yaitu 5V. Dari hasil percobaan
didapatkan data bahwa besarnya penguatan optimal sebesar 1,36 kali dari penguatan
transistor.
4.6.2. Penapis Pelewat Rendah
Penapis pelewat rendah ini mempunyai frekuensi cut-off sebesar 200 Hz.
Pengujian karakteristik penapis dilakukan dengan memberikan masukan berupa
sinyal sinusoidal dengan amplitudo tetap dan frekuensi yang bervariasi. Grafik
perbandingan karakteristik antara penapis ideal dan aktual ditunjukkan oleh Gambar
4.9.
p
d
4
d
f
y
Gam
Dari
penapis aktu
dengan f me
4.9 dapat di
disebabkan
frekuensi po
yang memili
mbar 4.9 Perb
Gambar 4.
ual dan ideal
erupakan frek
ilihat bahwa
akibat ket
otong pada p
iki toleransi
bandingan ka
9, dapat ter
l. Besarnya g
=fGalat
kuensi detak
a kemiringan
tidak-akurata
penapis akut
sebesar ±5%
arakteristik a
rlihat adany
galat pada at
−
ideal
idealaktual
fff
k jantung. Be
n dari atenua
an alat pen
tal diakibatk
%.
antara penap
ya perbedaan
tenuasi 3 dB
%100×
esarnya gala
asi penapis a
ngkur yang
kan karena p
Id
Aktual
‐3 dB
pis ideal dan
n respon fre
adalah
at adalah 5%
aktual tidak
g digunakan
penggunaan
deal
aktual.
ekuensi anta
(4.2)
. Dari Gamb
linier. Hal
n. Pergeser
nilai kapasit
94
ara
bar
ini
ran
tor
95
4.7. Analisa Perangkat Lunak
Dalam melakukan pembuatan program perlu diperhatikan beberapa hal
berikut: resolusi yang digunakan dalam melakukan konversi, nilai minimum tegangan
sinyal, serta interval puncak - lembah. ADC internal yang terdapat pada
mikrokontroler ATmega32 beresolusi 10 bit, namun agar penggunaanya lebih mudah,
maka hanya akan digunakan sebanyak 8 bit dari MSB saja. Besarnya pengaruh
pengurangan 2 bit dari ADC akan mengurangi resolusi sebesar: 19,375 mV, atau
empat kali lebih tidak teliti dibandingkan dengan ADC 10 bit.
ADC hanya dapat bekerja pada nilai tegangan positif. Akibatnya agar dapat
melakukan konversi dengan baik, nilai ‘0’ harus diletakkan pada nilai tengah dari
jangkauan ADC, yaitu 2,56 V. Penggunaan penguat operasional untuk mengangkat
nilai ‘0’ dari sinyal mempunyai kelemahan, yaitu sinyal tidak dapat mencapai titik
0V. Nilai minimum yang dapat dicapai hanya berkisar 1,5 V (saturasi minimum).
Oleh karena itu, diperlukan manipulasi agar ayunan dapat maksimal, yaitu dengan
mengangkat nilai 0 ke tegangan 3,375V. Dengan diangkatnya nilai ‘0’ ke nilai 3,375
V, maka ayunan maksimum yang dapat dilakukan oleh ADC bernilai 3,5 Vpp. Untuk
mengkompensasi adanya offset, maka nilai konversi ADC harus dikurangi sebesar 76.
Dalam menentukan letak titik puncak dan waktu puncak dipengaruhi oleh
interval antara P, Q, dan R. Dalam menentukan letak puncak yang valid, interval
antara P dan Q yang tidak pernah lebih dari 40 ms, dijadikan sebagai patokan sebagai
96
puncak dari detak jantung. Pencarian detak jantung berikutnya dilakukan setelah 250
ms sejak puncak pertama ditemukan.
Dalam melakukan perhitungan atau penyimpanan data, harus diperhatikan
nilai maksimum yang dapat diberikan untuk variabel tersebut. Untuk variabel yang
bernilai lebih dari 255 maka digunakan variabel 16 bit. Bila menggunakan variabel 8
bit untuk perhitungan 16 bit, maka akan terjadi kesalahan dalam melakukan
penghitungan. Dalam melakukan pemograman, variabel yang dipakai secara
bersama-sama untuk setiap fungsi harus dideklarasikan menjadi variabel global. Bila
tidak dideklarasikan menjadi variabel global, maka besarnya program akan menjadi
membengkak dan dapat mengakibatkan kegagalan dalam penggunaan variabel
tersebut terutama dalam penanganan interupsi.
Listing Program deklarasi variable global: Volatile uint8_t delapan_bit; //variabel global 8 bit Volatile uint16_t enam_belas_bit; //variabel global 16 bit
Program ini mulai bekerja dengan melakukan tundaan selama 1 detik. Hal ini
bertujuan untuk menstabilkan tegangan yang masuk ke mikrokontroler dan ADC.
Listing Program tundaan selama 1 detik: for (wait=0; wait<100; wait ++) _delay_ms (110); //tunda 1000 ms, tunggu tegangan stabil
Setelah melakukan tundaan, kemudian melakukan pengaturan awal untuk
modem dan LCD. Untuk melakukan pengaturan awal modem, terlebih dahulu harus
diatur register yang mengatur UART. Sedangkan untuk pengaturan LCD, cukup
memanggil fungsi lain yang sudah dibuat khusus untuk pengaturan modem dan LCD.
97
Listing program penulisan kata-kata pada LCD: void tulis_lcd (void)
LCD_DDR = 0xff; //aktifkan DDR untuk LCD lcd_init(); //inisialisasi LCD lcd_command(0x0c); //Hilangkan kedipan kursor LCD tulis_kata(1); //”MAX” tulis_kata(2); //”MIN” tulis_kata(3); //”BPM” tulis_kata(4); //”NO BPM”
Untuk melakukan penulisan pada LCD, pertama-tama harus menentukan letak
kursor atau letak karakter pertama yang akan ditulis. Bila karakter pertama terletak
pada awal, maka alamat karakter tidak perlu dituliskan.
Listing program penulisan LCD: set_cursor(0,1); //atur alamat karakter pertama
while ((k = pgm_read_byte(& kata1[c++]))) lcd_data(k);
Inisialisasi modem dilakukan dengan cara mengirimkan 30 byte data
inisialisasi. Sebelum pengiriman dapat dilakukan, maka diperlukan pengaturan
register untuk mengatur / mengaktifkan UART.
Listing program inisialisasi modem: void modem_init(void) DDRD |= (1 << 1); /*0b00000010;*/ //inisialisasi usart
UCSRB |= (1 << RXCIE) | (1 << RXEN) | (1 << TXEN); //rx tx enable, interrupt receive en
UCSRC |= (1 << UMSEL) | (1 << UCSZ1) | (1 << UCSZ0); //syn op, 8 bit UBRRL = 71; // BAUD 9600 untuk FCPU 11059200 UBRRH = (71 >> 8); //kirimkan inisialisasi modem for (i = 0; i < 30; i++) loop_until_bit_is_set (UCSRA,UDRE); UDR = modem[i];
98
//terima 10 byte dari modem for (i = 0; i < 10; i++) loop_until_bit_is_set (UCSRA,RXC); receive_modem[i] = UDR;
Pengaturan register-register khusus dilakukan setelah pengaturan perangkat
keluaran eksternal. Register yang diatur adalah: register pengontrol ADC, pewaktu
dan port. Setelah pengaturan register diikuti dengan inisialisasi semua variabel yang
digunakan selama proses.
Listing program pengaturan register fungsi khusus : //inisialisasi timer TCCR0 |= (1 << WGM01) | (1 << CS02) | (1 << CS00); //mode CTC, PS 1024 TIMSK |= (1 << OCIE0); //interupsi enable OCR0 = 107; //10ms //inisilisasi ADC
ADCSRA |= (1 << ADEN) | (1 << ADSC) | (1 << ADPS2) | (1 << ADPS1); // ADEC en, start, PS 64 clock eff 13kHz
ADMUX |= (1 << ADLAR); //inisialisasi PORT DDRA = 0; //masukan ADC LCD_DDR = 0xff; //keluaran LCD DDRD |= (1 << 1); //keluaran untuk TX
Program utama merupakan suatu program yang dibuat untuk menjalankan
pengecekan apabila ada perintah untuk menahan perubahan tampilan pada LCD.
Bagian penting dalam program ini adalah ketika interupsi terjadi. Interupsi yang ada
adalah interupsi terima penuh UART dan interupsi pewaktu. Interupsi terima penuh
bertujuan untuk mengecek apakah ada permintaan untuk mengirimkan data hasil
konversi ADC ke komputer melalui komunikasi serial.
99
Listing program interupsi terima penuh: ISR (USART_RXC_vect) receive_byte = UDR; //ambil data dari buffer if (receive_byte == 'P') //cek kiriman = P? kirim = 1; //ya, aktifkan pengiriman data else if (receive_byte == 'Z') //Cek kiriman = Z” kirim = 0; //ya, hentikan pengiriman ack = 0; //hapus ACK
Listing program pengiriman data: void kirim_data(void)
if (kirim == 1) if (ack == 0) //kirim ACK bila belum pernah dikirim ack = 1; while ((UCSRA & (1 << UDRE)) == 0) ; UDR = 'S'; //kirim data sekarang while ((UCSRA & (1 << UDRE)) == 0) //tunggu buffer kosong ; UDR = Ain[array]; //kirim spasi while ((UCSRA & (1 << UDRE)) == 0) //tunggu buffer kosong ; UDR = 0x00;
Sedangkan pada interupsi pewaktu, interupsi akan muncul setiap 10ms sekali.
Ketika terjadi interupsi, maka sebagian besar fungsi akan mulai dipanggil dan
dijalankan, seperti pengambilan nilai ADC, pencarian puncak, dan pengiriman data.
Listing program pewaktu 10 ms: ISR (TIMER0_COMP_vect) //hitung mundur debounce
time_debounce --; //lakukan pengecekan array
array++; if (array <= 360)
100
Ain[array] = ADCH; //masukkan nilai ADC kedalam array ADCSRA |= (1 << ADIF) | (1 << ADSC); //mulai ADC selanjutnya loop_until_bit_is_set(ADCSRA, ADIF); //tunggu ADC selesai
kirim_data(); //kirim data melalui UART cari_puncak(); //cari puncak detak jantung else rerata_bpm(); //cari rerata BPM
if (paused == 0) //paused aktif? tampil_lcd(); //tampilkan nilainya ke LCD
hapus_variabel(); //hapus variabel yang telah digunakan
Fungsi yang terpenting dalam melakukan penghitungan detak jantung adalah
fungsi untuk pencarian puncak. Sebuah puncak akan dikatakan valid bila setelah
puncak akan langsung ditemukan lembah dalam waktu kurang dari 30ms. Setelah
ditemukan sebuah puncak yang valid, maka pencarian puncak berikutnya dilakukan
setelah 250ms sejak puncak pertama ditemukan.
Listing program pencarian puncak: void cari_puncak(void) static uint8_t temp_lembah;
if ((Ain[array] > 147) || (Ain[array] < 101)) //data bukan noise
if (loncat == 0) if (hapus == 1) //apakah sudah periode selanjutnya if (Ain[array] > 147) nilai_max = Ain[array]; nilai_min = 101; hapus = 0;
//cari nilai puncak if (Ain[array] >= Ain[array-1]) //data naik?
if (Ain[array] >= nilai_max) // ya, data sekarang > nilai max?
101
nilai_max = Ain[array]; //ya, ambil data sekarang sebagai nilai
max t_puncak = array; //catat waktunya
else if (Ain[array] <= nilai_min) //data sekarang < nilai min?
nilai_min = Ain[array]; // ya, nilai min = data sekarang
temp_lembah = 127 - ((nilai_max - 127)*3/4); // nilai minimum harus kurang
dari 75% puncak
//cek apakah puncak valid if (nilai_min <= temp_lembah) //nilai min < 60% nilai max?
if (array <= (t_puncak + 3)) //cek bilamana lembah muncul kurang dari 30ms setelah puncak
if (Ain[array] >= Ain[array-1]) //yakinkan lembah terdalam
m++; //hitung puncak mulai[m] = t_puncak; //ambil waktu puncak hapus = 1; //ambil ulang puncak loncat = 1;
else if (array >= (t_puncak + 30)) loncat = 0;
Untuk membatasi supaya tidak adanya derau yang masuk, maka batas
minimum nilai data yang dapat diolah yaitu 127 – 10% atau 127 + 15%. Jadi apabila
ada sinyal yang nilai konversinya diantara 101 dan 147, maka akan dianggap sebagi
derau dan tidak masuk ke dalam perhitungan.
102
Setelah semua array nilai ADC terisi semua, maka dilakukan penghitungan
rata-rata BPM dan kemudian menampilkannya ke LCD. Rerata BPM dihitung
berdasarnya jumlah puncak dan interval dari puncak pertama ke puncak terakhir.
Listing program penghitung rerata bpm : void rerata_bpm(void) static int temp_puncak; // hitung jumlah periode if (m > 1) for (temp_puncak = m; temp_puncak > 1 ; temp_puncak--) periode = mulai[temp_puncak] - mulai[temp_puncak - 1]; jumlah_per = jumlah_per + periode; // hitung nilai bpm max, min, rerata no_bpm = 0; bpm_rerata = 6000*(m - 1)/jumlah_per; // 60/(0.01*(jumlah/(m-1))) // untuk penghitungan pertama kali if ((bpm_max == 0) && (bpm_min == 0)) bpm_max = bpm_rerata; bpm_min = bpm_rerata; //cek beat over?? if ((bpm_rerata > 300) || (bpm_rerata < 40)) no_bpm = 1; bpm_rerata = 0; bpm_max = 0; bpm_min = 0; else // catat nilai bpm max if (bpm_max <= bpm_rerata) bpm_max = bpm_rerata; //catat nilai bpm min else if (bpm_rerata <= bpm_min) bpm_min = bpm_rerata; else no_bpm = 1; // aktifkan no bpm
103
Setelah semua data sudah didapatkan, maka langkah terakhir yang harus
dilakukan adalah menampilkannya ke LCD. Untuk menampilkan 3 digit angka
diperlukan fungsi untuk memisahkan setiap angka yang dihasilkan dari perhitungan.
Listing program penampil ke LCD: void tampil_lcd(void) if (paused == 0) //tulisan untuk no bpm if (no_bpm == 1) tulis_kata(4); //”NO BPM” else tulis_kata(5); //” “ no_bpm = 0; //tulis bpm max angka = 0; angka = m; //bpm_max; set_cursor(4,1); tampilkan(angka); //tulis bpm min angka = 0; angka = jumlah_per; //bpm_min; set_cursor(13,1); tampilkan(angka); //tulis bpm rerata angka = 0; angka = bpm_rerata; set_cursor(4,2); tampilkan(angka); void tampilkan(uint16_t aaa) static uint8_t k; static uint16_t temp_angka; temp_angka = aaa; ratus = aaa / 100;; temp_angka = aaa - (100 * ratus);
104
puluh = temp_angka / 10; satu = temp_angka - (10*puluh); //tulis ratusan k = pgm_read_byte(& kata6[ratus]); lcd_data(k); //tulis data puluhan k = pgm_read_byte(& kata6[puluh]); lcd_data(k); //tulis data satuan k = pgm_read_byte(& kata6[satu]); lcd_data(k);
Untuk memulai kembali program dari awal, maka diperlukan suatu
penghapusan nilai-nilai yang terdapat pada variabel yang digunakan. Hal ini
dilakukan dengan menggunakan suatu fungsi yang dipanggil setiap pengisian array
untuk data ADC penuh (maksimum 360), 3,6 detik.
Listing fungsi penghapusan variabel: void hapus_variabel(void) static int hapus_array; for (hapus_array = 0; hapus_array <= 20; hapus_array ++) mulai[hapus_array] = 0; m = 0; array = 0; bpm_rerata = 0; t_puncak = 0; nilai_min = 0; nilai_max = 0; jumlah_per = 0; periode = 0; hapus =0; loncat = 0;
105
4.7.1 Analisa Metode Komunikasi
Sebelum melakukan komunikasi antara PC dengan alat yang dibuat, maka
diperlukan inisialisasi modem yang digunakan. Protokol yang digunakan untuk
mengatur modem ditunjukkan pada Tabel 4.4. Setiap data yang digunakan untuk
inisialisasi dikirimkan melalui UART, dimana data pertama yang dikirimkan adalah
byte nomor satu hingga byte nomor 30. Modem diatur untuk bekerja dengan metode:
a. Alamat diri nomor tiga.
b. Alamat tujuan nomor satu.
c. Kekuatan pemancar 0 dB.
d. Frekuensi yang digunakan adalah 2400MHz.
e. Panjang alamat dan CRC yaitu 16 bit.
Tabel 4.5 Protokol komunikasi pengaturan modem
No. Byte
Nilai (Hex) Keterangan
1 1E Kepala mulai 2 0A Identitas tujuan 3 01 Alamat tujuan 4 00 Identitas sumber 5 01 Alamat jenis sumber 6 17 Panjang data 23 byte 7 01 Jenis Perintah/data yang dikirim dalam paket 8 08 Isi paket protokol 9 08 Checksum dari paket protokol 10 00
Byte cadangan 11 00 12 00
106
Tabel 4.5 (lanjutan) Protokol komunikasi pengaturan modem
No. Byte
Nilai (Hex) Keterangan
13 00
Byte cadangan
14 00 15 00 16 00 17 00 18 00 19 03 Alamat diri sendiri 20 43 Panjang alamat dan CRC yaitu 16 bit 21 EF Kecepatan transmisi 1 Mbps, penguatan pemancar 0 dB 22 01 Frekuensi pada 2400 MHz 23 80 Mode pengiriman per byte, jumlah perulangan nol 24 00 Waktu tunda sama dengan nol. 25 00
Alamat tujuan (5 byte) 26 00 27 00 28 00 29 01 30 F7 CRC 16 bit
Sedangkan metode komunkasi antara alat pengukur dan PC ditunjukkan oleh
Gambar 4.10.
107
Gambar 4.10 Metode komunikasi antara PC dengan alat yang dibuat.
Dari Gambar 4.10, dapat terlihat bahwa PC hanya mengirimkan satu kali
permintaan supaya alat pengukur detak jantung mengirimkan data hasil konversi
ADC. Bila data tersebut diterima oleh alat ini, maka alat ini akan mengirimkan data
hasil konversi ADC ke PC hingga ada permintaan untuk menghentikan proses
pengiriman. Kelemahan dari metode komunikasi seperti yang ditunjukkan pada
Gambar 4.8 adalah bilamana ada data hasil konversi ADC yang dikimkan oleh alat,
namun data tersebut tidak sampai ke penerima, maka data selanjutnya akan terus
dikirim oleh alat pengukur detak jantung. Akibatnya akan ada data yang hilang
selama pengiriman.
Hasil percobaan metode komunikasi dengan modem RF dengan cara
pengiriman data berurutan ditunjukkan pada Tabel 4.5. Sedangkan pengiriman data
berdasarkan jeda pengiriman ditunjukkan pada tabel 4.6. Pengujian ini dilakukan
antar dua buah komputer personal.
PCAlat PengukurDetak Jantung
Request to send
ACK
Data
Data Lost
Request to stop
108
Tabel 4.6 Pengiriman data secara berurutan
No. Jumlah data (hex) Data dikirim (hex) Data diterima (hex) 1 1 11 11 2 2 11 22 11 3 3 11 22 33 11 4 4 11 22 33 44 11 5 5 11 22 33 44 55 11 6 6 11 22 33 44 55 66 11 7 7 11 22 33 44 55 66 77 11
Tabel 4.7 Pengriman data dengan pengaturan jeda antar pengiriman
No. Jeda (sekon) Data dikirim (hex) Data diterima (hex) 1 0 11 22 33 44 55 66 77 11 2 0,5 11 22 33 44 55 66 77 11 44 77 3 1 11 22 33 44 55 66 77 11 33 55 77 4 2 11 22 33 44 55 66 77 11 22 33 44 55 66 77 5 3 11 22 33 44 55 66 77 11 22 33 44 55 66 77 6 4 11 22 33 44 55 66 77 11 22 33 44 55 66 77 7 5 11 22 33 44 55 66 77 11 22 33 44 55 66 77
Pada hasil percobaan antar dua buah komputer personal, modem hanya bisa
mengirimkan data dengan jeda waktu antar pengiriman lebih dari 1,5 detik. Hasil uji
coba yang dilakukan antara mikrokontroler dan PC, data yang dikirimkan oleh
mikrokontroler ataupun PC tidak dapat diterima oleh masing-masing piranti.
Walaupun modem belum bisa bekerja sesuai dengan yang diharapkan, namun
metode komunikasi yang digunakan sudah bisa berjalan dengan lancar. Hal ini
dibuktikan dengan berhasilnya penggambaran grafis oleh PC dengan data yang
dikirimkan oleh ADC, yang dijelaskan pada sub bab 4.4.
109
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan perancangan dan pembahasan pemantauan detak jantung dengan
stetoskop elektronik dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:
1. Alat ini dapat bekerja dengan baik apabila penempatan stetoskop pada bagian
tubuh tepat di arteri atau di sekitar jantung.
2. Alat ini akan mengalami kesulitan dalam membaca detak jantung apabila
banyak gangguan yang tertangkap oleh stetoskop. Gangguan tersebut bisa
diakibatkan dari penempelan stetoskop yang tidak stabil, bunyi suara
pernafasan, detak jantung yang terlalu kuat atau lemah, dan suara dari
pembicaraan.
3. Tampilan jumlah detak per menit tidak akan berada berada pada suatu nilai
yang tetap, tergantung dari aktivitas yang dilakukan oleh seseorang.
4. Nilai BPM yang terbaca biasanya baru akan stabil pada iterasi ketiga.
5. Nilai minimum ayunan sinyal dari penguatan yang dihasilkan oleh penguat
dipengaruhi oleh nilai saturasi minimum dari penguat opersional.
6. Modem RF masih belum bekerja sesuai dengan yang diinginkan karena
keterbatasan piranti yang ada. Bila menggunakan kabel serial, metode
komunikasi sudah bisa berjalan dengan lancar.
110
5.2. Saran
Beberapa hal yang penulis sarankan untuk perbaikan dan pengembangan lebih
lanjut yaitu:
1. Penggunaan penguat operasional rail-to-rail, sehingga bisa mendapatkan nilai
ayunan sebesar 0 – Vcc.
2. Penambahan suatu penguat terkendali otomatis (Automatic Gain Control),
sehingga kekuatan sinyal detak jantung yang lemah atau terlalu kuat bisa
diolah dengan baik.
3. Penggunaan alat pemancar dan penerima yang mempunyai kemudahan dalam
penggunaan dan mempunyai jarak jangkauan yang luas bila berada di dalam
ruangan.
4. Penggunaan alat untuk memantau detak jantung tidak hanya terbatas pada
orang normal saja, namun juga dapat digunakan untuk mengetahui kelainan
jantung yang diderita seseorang.
111
DAFTAR PUSTAKA
[1] Jantung dan Pembuluh Darah, http://www.medicalstore.com, September 2007.
[2] Digital Sthetoscope, http://instruct1.cit.cornell.edu, Agustus 2007.
[3] Hearts, http://en.wikipedia.org/wiki/Heart, September 2007.
[4] et al, Thorn, 1981, Gangguan-gangguan Jantung, alih bahasa oleh Kartoleksono
S, CV. EGC, Jakarta.
[5] Armstrong, T. G., Gotsman, M. S.,1973, Initial low frequency vibrations of the
first heart sound, Vol 35, British HeartJournal,
http://www.pubmedcentral.nih.gov., September 2007.
[6] Stein, P.D., Sabbah, H.N., dkk, 1981, Frequency of the first heart sound in the
assessment of stiffening of mitral bioprosthetic valves,
http://www.circ.ahajournals.org, September 2007.
[7] Sthetoscope, http://en.wikipedia.org, September 2007.
[8] Cardiac Auscultation Essays, http://www2.umdnj.edu/%7Eshindler/index.htm,
September 2007.
[9] Microphone, http://hyperphisics.phy.astr.gsu.edu/hbase/audio/mic.html#c1,
September 2007.
[10] Microphone, http://en.wikipedia.org/wiki/microphone, September 2007.
[11] Hughes, Frederic W., 1981, Op Amp Hand Book, Prentice Hall Inc, New Jersey.
[12] Stanley, William D, 1994, Operational Amplifier With Integrated Circuit,
Macmillan College Publishing Company Inc, New York.
[13] Carter, Bruce, 2000, A Single Supply Op-Amp Circuit Collection, Texas
Instrument, http://www.ti.com, September 2007.
112
[14] Boylestad, R., Nashelsky, L., 1996, Electronic Devices and Circuit Theory, 7th
Ed, Prentice Hall, New Jersey.
[15] Product CD, Atmel, 2005, ATMega32 data sheet, Atmel.
[16] Successive Approximation ADC,
http://en.wikipedia.org/successive_approximation_adc, September 2007.
[17] Universal Asynchronous Receiver Transmitter,
http://en.wikipedia.org/universal_asynchronous_receiver/transmitter, September
2007.
[18] Liquid Crystal Display, http://en.wikipedia.org/liquid_crystal _display,
September 2007.
[19] Dot Matrix Liquid Crystal Display Controller/Driver,
http://www.hitachisemiconductor.com, September 2007.
[20] SST-10 USB/RS232 RF Modem, http://www.deltaelectronic.com, September
2007.
L A M P I R A N
113
A-1
LAMPIRAN A
PENENTUAN PUNCAK DAN LEMBAH
DETAK JANTUNG
Gambar dibawah ini adalah gambar-gambar detak jantung yang diambil dari
beberapa relawan yang sedang melakukan kegiatan yang berbeda-beda. Dari gambar
ini maka dapat digunakan sebagai cara untuk menentukan puncak maksimum detak
jantung pada pengolahan data oleh mikrokontroler. Puncak maksimum dari detak
jatung selalu diikuti oleh puncak minimum. Besarnya puncak minimum selalu lebih
dari 50% puncak maksimum yang dihitung dari titik tengah (titik nol).
A-2
B-1
LAMPIRAN B
RESPON FREKUENSI PENAPIS PELEWAT
BAWAH
Frekuensi Vout(data) Av data (dB) Av perhitungan (dB)
20 4,000 0 0 30 4,000 0 0 40 4,000 0 0 50 4,000 0 0 60 4,000 0 0 70 4,000 0 0 80 4,000 0 0 90 4,000 0 0
100 4,000 0 0 110 4,000 0 0 120 4,000 0 -0,01 130 4,000 0 -0,02 140 4,000 0 -0,06 150 4,000 0 -0,14 160 3,800 -0,45 -0,29 170 3,500 -1,16 -0,58 180 3,200 -1,94 -1,08 185 3,000 -2,5 -1,44 190 2,800 -3,1 -1,88 195 2,500 -4,08 -2,4 200 2,300 -4,81 -3,01 205 2,050 -5,81 -3,7 210 1,900 -6,47 -4,47 215 1,700 -7,43 -5,29 220 1,500 -8,52 -6,17 230 1,200 -10,46 -8,03 240 1,000 -12,04 -9,96
B-2
250 0,800 -13,98 -11,92 260 0,600 -16,48 -13,86 270 0,250 -24,08 -15,76 280 0,205 -25,81 -17,61 290 0,170 -27,43 -19,41 300 0,140 -29,12 -21,16 310 0,120 -30,46 -22,86 320 0,100 -32,04 -24,51 330 0,080 -33,98 -26,11 340 0,070 -35,14 -27,66 350 0,060 -36,48 -29,17 360 0,050 -38,06 -30,64 370 0,042 -39,58 -32,06 380 0,036 -40,92 -33,45 390 0,032 -41,94 -34,81 400 0,028 -43,1 -36,12 410 0,024 -44,44 -37,41 420 0,021 -45,6 -38,67 430 0,018 -46,94 -39,89 440 0,016 -47,96 -41,09 450 0,014 -49,12 -42,26 460 0,013 -50,1 -43,41 470 0,012 -50,83 -44,53 480 0,010 -52,04 -45,63 490 0,009 -52,96 -46,7 500 0,008 -53,98 -47,75
B-3
10 100 1000-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
Atenuasi v.s. Frekuensi
Av data (dB) Av perhitungan (dB)
Frekuensi (Hz)
Aten
uasi
(dB
)
C-1
LAMPIRAN C
PENGIRIMAN DATA ADC KE PC
Data (Hexa)
Data (Biner)
83 131
76 118
6f 111
76 118
78 120
77 119
7c 124
73 115
6a 106
79 121
87 135
88 136
87 135
8e 142
99 153
88 136
7f 127
78 120
7e 126
80 128
7c 124
7f 127
80 128
80 128
87 135
86 134
7f 127
77 119
83 131
8c 140
81 129
88 136
a1 161
25 37
99 153
cb 203
6e 110
25 37
66 102
6b 107
8e 142
93 147
8b 139
89 137
8a 138
8d 141
94 148
97 151
8a 138
7d 125
79 121
71 113
74 116
80 128
82 130
87 135
7c 124
7a 122
75 117
75 117
76 118
7c 124
8e 142
88 136
6b 107
b8 184
97 151
66 102
9c 156
84 132
82 130
7d 125
80 128
87 135
8e 142
91 145
86 134
75 117
73 115
76 118
75 117
77 119
77 119
6c 108
6f 111
73 115
80 128
90 144
8e 142
85 133
85 133
7f 127
7b 123
7d 125
85 133
76 118
70 112
78 120
81 129
89 137
9a 154
9a 154
8a 138
7d 125
6a 106
62 98
6b 107
8b 139
8c 140
8e 142
88 136
d4 212
8d 141
97 151
6f 111
2d 45
90 144
a8 168
C-2
31 49
62 98
79 121
9b 155
a4 164
93 147
7d 125
87 135
7e 126
85 133
8d 141
8f 143
9b 155
8e 142
74 116
6a 106
6f 111
6e 110
7a 122
78 120
7f 127
87 135
7a 122
81 129
8e 142
94 148
a6 166
76 118
d9 217
ab 171
73 115
98 152
9d 157
6f 111
7b 123
71 113
7b 123
8b 139
8e 142
94 148
8f 143
89 137
89 137
76 118
63 99
65 101
6e 110
6b 107
68 104
6e 110
7e 126
88 136
8c 140
8e 142
8f 143
8b 139
86 134
81 129
85 133
77 119
72 114
81 129
86 134
84 132
81 129
83 131
7d 125
7e 126
85 133
8c 140
88 136
79 121
77 119
76 118
75 117
7b 123
84 132
7e 126
78 120
81 129
C-3
0 50 100 150 200 250
0
50
100
150
200
250
D-1
LAMPIRAN D
LISTING PROGRAM
//======================================================================== // // Skripsi // Pemantauan Detak Jantung Dengan Stetoskop Elektronik // // By: // Cosmas Pungkas Aquilla // 045114021 // // Compiler : AVR Studio 4.13 + WinAVR // MCU : ATmega32 // X-Tal : 11.092 MHz // //======================================================================== #include <avr\io.h> #include <avr\interrupt.h> #include <stdlib.h> #include <lcdroutine.h> #include <avr\pgmspace.h> #include <stdint.h> void inisialisasi(void); void init_modem(void); void kirim_data(void); void cari_puncak(void); void rerata_bpm(void); void tampil_lcd(void); void modem_init(void); void tulis_lcd(void); void tulis_kata(uint8_t h); void tampilkan(uint16_t aaa); void hapus_variabel(void); void debounce(void); //deklarasi variabel global volatile uint8_t temp_adc; char receive_byte; int i; volatile int kirim, ack; volatile uint16_t array; volatile unsigned char Ain[361];
D-2
unsigned char receive_modem[10]; //definisi untuk modem RF unsigned char modem[30] = 0x1e,0x0a,0x01,0x00,0x01,0x17,0x01,0x08,0x08,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x03,0x43, 0xef,0x01,0x80,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0xf7; //variabel pencari puncak volatile int m, hapus, loncat; volatile uint16_t nilai_min, nilai_max, t_puncak; volatile uint16_t mulai[20]; //variabel rerata bpm volatile uint16_t periode, jumlah_per; volatile uint16_t bpm_rerata, bpm_max, bpm_min; int no_bpm; //variabel lcd volatile uint16_t angka; prog_char kata1[] = "MAX:"; prog_char kata2[] = "MIN:"; prog_char kata3[] = "BPM:"; prog_char kata4[] = "NO BEAT"; prog_char kata5[] = " "; prog_char kata6[] = "0123456789"; //variabel tulis lcd uint8_t ratus, puluh, satu; //variabel debounce enum NoPush, MayBePushed, Pushed, MayBeNoPush; volatile int time_debounce, paused_flag, PushStates; volatile uint8_t paused; /* ======================================================================== program utama ======================================================================== */ int main (void) static int wait; for (wait=0; wait<100; wait ++) _delay_ms (110); //tunda 1000 ms, tunggu tegangan stabil sei(); modem_init(); //panggil inisialisasi LCD tulis_lcd(); //menulis kata-kata awal pada LCD
D-3
inisialisasi(); //setingan register2 for(;;) if (time_debounce == 0) debounce(); time_debounce = 3; /* ======================================================================== inisialisasi modem ======================================================================== */ void modem_init(void) DDRD |= (1 << 1); /*0b00000010;*/ //pin TX sebagai keluaran //inisialisasi usart UCSRB |= (1 << RXCIE) | (1 << RXEN) | (1 << TXEN); //rx tx enable, interrup receive en UCSRC |= (1 << UMSEL) | (1 << UCSZ1) | (1 << UCSZ0); //synchrous operation, 8 bit UBRRL = 71; // BAUD 9600 untuk FCPU 11059200 UBRRH = (71 >> 8); //kirimkan inisialisasi modem for (i = 0; i < 30; i++) loop_until_bit_is_set (UCSRA,UDRE); UDR = modem[i]; //terima 10 byte dari modem for (i = 0; i < 10; i++) loop_until_bit_is_set (UCSRA,RXC); receive_modem[i] = UDR; /* ======================================================================== inisialisasi timer, adc, dan usart ======================================================================== */ void inisialisasi (void) //inisialisasi timer
D-4
TCCR0 |= (1 << WGM01) | (1 << CS02) | (1 << CS00); //mode CTC, PS 1024 TIMSK |= (1 << OCIE0); //interupsi enable OCR0 = 107; //10ms //inisilisasi ADC ADCSRA |= (1 << ADEN) | (1 << ADSC) | (1 << ADPS2) | (1 << ADPS1); // ADEC en, start, PS 64 clock eff 13kHz ADMUX |= (1 << ADLAR); //inisialisasi PORT DDRA = 0; //masukan ADC LCD_DDR = 0xff; //keluaran LCD DDRD |= (1 << 1); //keluaran untuk TX //inisialisasi variabel PushStates = NoPush; paused = 0; time_debounce = 3; hapus_variabel(); //penghapusan semua variabel yang digunakan /* ======================================================================== interupsi penerimaan ======================================================================== */ ISR (USART_RXC_vect) receive_byte = UDR; if (receive_byte == 'P') //apakah data yang diterima P kirim = 1; //ya, perintah untuk mengirimkan else if (receive_byte == 'Z') //apakah data yang diterima Z kirim = 0; //ya, hentikan pengiriman ack = 0; //hapus bendera ACK /* ======================================================================== timer = 10ms ======================================================================== */ ISR (TIMER0_COMP_vect) //countdown debounce time_debounce --; //lakukan pengecekan array
D-5
array++; if (array <= 360) //arry penuh? //array belum penuh temp_adc = ADCH; //ambil nilai ADCH Ain[array] = (temp_adc - 38); //masukkan nilai ADC kedalam array ADCSRA |= (1 << ADIF) | (1 << ADSC); //mulai ADC selanjutnya loop_until_bit_is_set(ADCSRA, ADIF); //tunggu hingga ADC selesai mengkonversi kirim_data(); //panggil fungsi pengirim data cari_puncak(); //panggil fungsi pencari puncak else //array penuh rerata_bpm(); //panggil fungsi penghitung rerata BPM // if (paused == 0) tampil_lcd(); //tampilkan hasil perhitungan ke LCD hapus_variabel(); //hapus variabel yang digunakan /* ======================================================================== pengiriman data adc ======================================================================== */ void kirim_data(void) if (kirim == 1) //ada perintah mengirimkan data? //ya if (ack == 0) //kirim ACK bila belum pernah dikirim ack = 1; while ((UCSRA & (1 << UDRE)) == 0) ; UDR = 'S'; //kirim data sekarang while ((UCSRA & (1 << UDRE)) == 0) ; UDR = Ain[array]; //kirim spasi while ((UCSRA & (1 << UDRE)) == 0) ; UDR = 0x00; /* ======================================================================== pencarian puncak dari heart beat
D-6
======================================================================== */ void cari_puncak(void) static uint8_t temp_lembah; if ((Ain[array] > 147) || (Ain[array] < 101)) //data bukan noise? //ya if (loncat == 0) //perlu diloncati? //tidak if (hapus == 1) //apakah sudah periode selanjutnya //ya if (Ain[array] > 147) //apakah nilai ADC lebih dari batas atas? //ya nilai_max = Ain[array]; //ambil sebagai nilai maksimum nilai_min = 101; hapus = 0; //loncati hapus //cari nilai puncak if (Ain[array] >= Ain[array-1]) //data naik? //ya if (Ain[array] >= nilai_max) //data sekarang > nilai max? //ya nilai_max = Ain[array]; //ambil data sekarang sebagai nilai max t_puncak = array; //catat waktunya else if (Ain[array] <= nilai_min) //data sekarang < nilai min? //ya nilai_min = Ain[array]; //nilai min = data sekarang temp_lembah = 127 - ((nilai_max - 127)*3/4); // nilai minimum harus kurang dari 75% puncak //cek apakah puncak valid if (nilai_min <= temp_lembah) //nilai min>75 % nilai max? if (array <= (t_puncak + 3)) //cek bilamana lembah muncul kurang dari 50ms setelah puncak if (Ain[array] >= Ain[array-1]) //yakinkan lembah terdalam m++; //hitung puncak
D-7
mulai[m] = t_puncak; //ambil waktu puncak hapus = 1; //ambil ulang puncak loncat = 1; else if (array >= (t_puncak + 30)) //apakah sudah lebih dari 300 ms? loncat = 0; /* ======================================================================== //hitung rerata bpm ======================================================================== */ void rerata_bpm(void) static int temp_puncak; // hitung jumlah periode if (m > 1) //puncak harus lebih dari 1 for (temp_puncak = m; temp_puncak > 1 ; temp_puncak--) //pencarian mundur periode = mulai[temp_puncak] - mulai[temp_puncak - 1]; jumlah_per = jumlah_per + periode; // hitung nilai bpm max, min, rerata no_bpm = 0; //hapus NO BPM bpm_rerata = 6000*(m - 1)/jumlah_per; // bpm rerata = 60/(0.01*(jumlah/(m-1))) // untuk penghitungan pertama kali if ((bpm_max == 0) && (bpm_min == 0)) bpm_max = bpm_rerata; //nilai bpm max dan min = nilai bpm sekarang bpm_min = bpm_rerata; //cek beat over?? if ((bpm_rerata > 300) || (bpm_rerata < 50)) //lebih dari jangkauan? //ya no_bpm = 1; //tampilkan NO BPM bpm_rerata = 0; bpm_max = 0; bpm_min = 0;
D-8
else //tidak // catat nilai bpm max if (bpm_max <= bpm_rerata) bpm_max = bpm_rerata; //catat nilai bpm min else if (bpm_rerata <= bpm_min) bpm_min = bpm_rerata; else no_bpm = 1; // aktifkan no bpm bpm_rerata = 0; bpm_max = 0; bpm_min = 0; /* ======================================================================== //punulisan awal pada lcd ======================================================================== */ void tulis_lcd (void) LCD_DDR = 0xff; //aktifkan internal pull-up untuk port LCD lcd_init(); //panggil inisialisasi LCD lcd_command(0x0c); //blink = 0 tulis_kata(1); //tulis MAX: tulis_kata(2); //tulis MIN: tulis_kata(3); //tulis BPM: tulis_kata(4); //tulis NO BEAT //cara penulisan kata pada LCD void tulis_kata(uint8_t h) static uint8_t k, c; c = 0; switch(h) case 1: //MAX set_cursor(0,1); while ((k = pgm_read_byte(& kata1[c++]))) lcd_data(k); break;
D-9
case 2: //MIN set_cursor(9,1); while ((k = pgm_read_byte(& kata2[c++]))) lcd_data(k); break; case 3: //BPM set_cursor(0,2); while ((k = pgm_read_byte(& kata3[c++]))) lcd_data(k); break; case 4: //NO BPM set_cursor (9,2); while ((k = pgm_read_byte(& kata4[c++]))) lcd_data(k); break; case 5: //Penghapusan NO BPM set_cursor (9,2); while ((k = pgm_read_byte(& kata5[c++]))) lcd_data(k); break; /* ============================================================== penampil ke lcd ============================================================== */ void tampil_lcd(void) //tulisan untuk no bpm if (no_bpm == 1) //bila ada bendera tulis NO BPM tulis_kata(4); // tulis kata NO BPM else // tidak, hapus kata NO BPM tulis_kata(5); no_bpm = 0;
D-10
//tulis bpm max angka = 0; angka = bpm_max; set_cursor(4,1); tampilkan(angka); //tulis bpm min angka = 0; angka = bpm_min; set_cursor(13,1); tampilkan(angka); //tulis bpm rerata angka = 0; angka = bpm_rerata; set_cursor(4,2); tampilkan(angka); //menampilkan angka void tampilkan(uint16_t aaa) static uint8_t k; static uint16_t temp_angka; temp_angka = aaa; //pemisahan berdasarkan ratusan, puluhan dan satuan ratus = aaa / 100;; temp_angka = aaa - (100 * ratus); puluh = temp_angka / 10; satu = temp_angka - (10*puluh); //tulis ratusan k = pgm_read_byte(& kata6[ratus]); lcd_data(k); //tulis data puluhan k = pgm_read_byte(& kata6[puluh]); lcd_data(k); //tulis data satuan k = pgm_read_byte(& kata6[satu]); lcd_data(k); /* ======================================================================== hapus variabel
D-11
======================================================================== */ void hapus_variabel(void) static int hapus_array; for (hapus_array = 0; hapus_array <= 20; hapus_array ++) mulai[hapus_array] = 0; m = 0; array = 0; bpm_rerata = 0; t_puncak = 0; nilai_min = 0; nilai_max = 0; jumlah_per = 0; periode = 0; hapus =0; loncat = 0; /* ======================================================================== debounce pause ======================================================================== void debounce(void) switch(PushStates) case NoPush: if(bit_is_set(PIND,7)) //if (PIND == 0b00000001) // PushStates = MayBePushed; else PushStates = NoPush; break; case MayBePushed: if(bit_is_set(PIND,7)) //if (PIND == 0b00000001) PushStates = Pushed; else PushStates = NoPush; break; case Pushed: if(bit_is_set(PIND,7)) //if (PIND == 0b00000001) //
D-12
PushStates = Pushed; if (paused_flag == 0) if (paused == 0) paused = 1; else paused = 0; paused_flag = 1; else PushStates = MayBeNoPush; break; case MayBeNoPush: if(bit_is_set(PIND,7)) //if (PIND == 0b00000001) // PushStates = Pushed; else PushStates = NoPush; paused_flag = 0; break; */
D-13
//======================================================================== // // Rutin untuk pengaturan LCD HD44780 // X-TAL : 11.059200 MHz // PORT : PORT C // Konfigurasi: // PINC0 : LCD D4 // PINC1 : LCD D5 // PINC2 : LCD D6 // PINC3 : LCD D7 // PINC4 : LCD R/~W // PINC5 : LCD E // PINC6 : LCD RS // //======================================================================== #include <avr\io.h> #include <util\delay.h> #define LCD_PORT PORTC #define LCD_DDR DDRC #define CLEAR_DISPLAY 0x01 #define CURSOR_HOME 0x02 #define LCD_RS 6 #define LCD_RW 4 #define LCD_EN 5 void lcd_data (unsigned char temp1); void lcd_command (unsigned char temp1); void lcd_enable (void); void lcd_init (void); void lcd_home (void); void lcd_clear (void); void set_cursor (uint8_t x, uint8_t y); //fungsi pengiriman data void lcd_data(unsigned char temp1) unsigned char temp2 = temp1; LCD_PORT |= (1 << LCD_RS); //aktifkan RS untuk menulis data temp1 = temp1 >> 4; //untuk pengiriman 2x, maka harus dipisah nible atas dan bawah temp1 = temp1 & 0x0f; LCD_PORT &= 0xf0; LCD_PORT |= temp1; lcd_enable(); temp2 = temp2 & 0x0f;
D-14
LCD_PORT &= 0xf0; LCD_PORT |= temp2; lcd_enable(); _delay_ms(1); //tunggu 100 us, tunggu min 37us untuk eksekusi perintah // fungsi pengiriman command void lcd_command (unsigned char temp1) unsigned char temp2 = temp1; LCD_PORT &= ~(1 << LCD_RS); //nonaktifkan RS untuk menulis perintah temp1 = temp1 >> 4; //untuk pengiriman 2x, maka harus dipisah nible atas dan bawah temp1 = temp1 & 0x0f; LCD_PORT &= 0xf0; LCD_PORT |= temp1; lcd_enable(); temp2 = temp2 & 0x0f; LCD_PORT &= 0xf0; LCD_PORT |= temp2; lcd_enable(); _delay_ms(1); //tunggu 100 us, tunggu min 37us untuk eksekusi perintah //fungsi handshaking void lcd_enable(void) LCD_PORT |= (1 << LCD_EN); //aktifkan en _delay_ms(1); //tunda 500 us LCD_PORT &= ~(1 << LCD_EN); //nonaktifkan kembali //inisialisasi void lcd_init (void) _delay_ms(200); //tunda 20ms LCD_PORT &= 0xf0; LCD_PORT |= 0x03; LCD_PORT &= ~(1 << LCD_RS); lcd_enable(); _delay_ms(50); //tunda 5ms lcd_enable(); _delay_ms(10); //tunda 1ms lcd_enable();
D-15
//mode 4 bit LCD_PORT &= 0xf0; LCD_PORT |= 0x02; lcd_enable(); //mengatur pergeseran tampilan lcd_command(0x28); //menonaktifkan kursor lcd_command(0x0c); //font karakter lcd_command(0x06); //hapus layar lcd_clear(); //pengosongan layar void lcd_clear(void) lcd_command(CLEAR_DISPLAY); _delay_ms(20); //delay 2ms //kursor di awal void lcd_home(void) lcd_command(CURSOR_HOME); _delay_ms(20); //delay 2ms //penempatan posisi kursor pada x (0..15) dan y (1..4) void set_cursor (uint8_t x, uint8_t y) switch(y) case 1: lcd_command (0x80 + 0x00 + x); break; case 2: lcd_command (0x80 + 0x40 + x); break; case 3: lcd_command (0x80 + 0x10 + x); break; case 4: lcd_command (0x80 + 0x50 + x); break;
55
44
33
22
11
DD
CC
BB
AA
Title
SizeD
ocument N
umber
Rev
Date:
Sheetof
<Doc>
3
Pre-amp M
icrophone
A
11
Tuesday, June 10, 2008
Title
SizeD
ocument N
umber
Rev
Date:
Sheetof
<Doc>
3
Pre-amp M
icrophone
A
11
Tuesday, June 10, 2008
Title
SizeD
ocument N
umber
Rev
Date:
Sheetof
<Doc>
3
Pre-amp M
icrophone
A
11
Tuesday, June 10, 2008
+
C3
10u +
C3
10uQ
1BC
109BQ
1BC
109B
R1
10kR
110k
C1
100n
C1
100n
R2
560k
R2
560k
+C
222u
+C
222u
R3
4k7R
34k7
1 23 45
J2
OU
T to FILTER
J2
OU
T to FILTER
12
MK1
MIC
RO
PHO
NE
MK1
MIC
RO
PHO
NE
55
44
33
22
11
DD
CC
BB
AA
LPF OU
T
LPF OU
T
AUD
IO IN
AUD
IO IN
VCC
VCC
VCC
VDD
VDD
VCC
VCC
VCC
VCC
VCC
VDD
VCC
Title
SizeD
ocument N
umber
Rev
Date:
Sheetof
<Doc>
3
Papan Utam
a
Custom
11
Tuesday, June 10, 2008
Title
SizeD
ocument N
umber
Rev
Date:
Sheetof
<Doc>
3
Papan Utam
a
Custom
11
Tuesday, June 10, 2008
Title
SizeD
ocument N
umber
Rev
Date:
Sheetof
<Doc>
3
Papan Utam
a
Custom
11
Tuesday, June 10, 2008
12345678910
J6LCD
J6LCD
R16
10kR
1610k
C2
47n
C2
47n
R9
33k
R9
33k
C10
100nC
10100n
R22
100k
R22
100k
+IN2
-IN6
OU
T8
VS
14
GND4GND5GND7GND10
BY
PA
SS
1
GND11GND12
GND3
U5
LM384
U5
LM384
1
TP2LPF O
UT
TP2LPF O
UT
R20
10kR
2010k
5 67
8 4
-+
U8B
NJM
4558/SO
-+
U8B
NJM
4558/SO
C15
100nC
15100n
C17
22p
C17
22p
R18
10k
R18
10k
12345
J5RF M
OD
EM
J5RF M
OD
EM
C3
47nC
347n
+C
147u
+C
147u
R23
10kR
2310k
1
TP1
PRE-AM
P OU
T
TP1
PRE-AM
P OU
T
R10
100k
R10
100k
1 23 45
J2 PH JAC
K STJ2 PH
JACK ST
+10u
+10u
R24
1k R24
1k
12345678910
J7 SIP
J7 SIP
1 23 45
J4 PHO
NO
JACK O
UT
J4 PHO
NO
JACK O
UT
R3
17k
R3
17k
1
TP6TXDTP6TXD
SW2
START
SW2
START
1
TP5R
XDTP5R
XD
D5
LEDD
5LED
RS
T9
XTA
L212
XTA
L113
GND11
AV
CC
30A
RE
F32
GND31
VC
C10
PC
0/A8
22P
C1/A
923
PC
2/A10
24P
C3/A
1125
PC
4/A12
26P
C5/A
1327
PC
6/A14
28P
C7/A
1529
PD
0/RX
D14
PD
1/TXD
15P
D2/IN
T016
PD
3/INT1
17P
D4/O
C1B
18P
D5/O
C1A
19P
D6/IC
P1
20P
D7/O
C2
21
PB
0/XC
X/T0
1P
B1/T1
2P
B2/A
IN0/IN
T23
PB
3/AIN
1/OC
04
PB
4/SS
5P
B5/M
OS
I6
PB
6/MIS
O7
PB
7/SC
K8
PA
0/AD
040
PA
1/AD
139
PA
2/AD
238
PA
3/AD
337
PA
4/AD
436
PA
5/AD
535
PA
6/AD
634
PA
7/AD
733
U6
ATmega32
U6
ATmega32
C4
22n
C4
22n
LS1
SPEAKER
LS1
SPEAKER
+C
121u
+C
121u
R11
33k
R11
33k
VIN
1
GND2
VO
UT
3
U10
L7805/TO220
U10
L7805/TO220
+
C21
10u
+
C21
10u
C19
100nC19
100n
3 21
8 4
-+
U8A
NJM
4558/SO
-+
U8A
NJM
4558/SO5 6
7
8 4
-+
U9B
NJM
4558/SO
-+
U9B
NJM
4558/SO
R4
17k
R4
17k
C14
100nC
14100n
R17
2,7 5 WR
172,7 5 W
C18
22p
C18
22p
R7
33k
R7
33k
R21
100kR
21100k
C5
10nC
510n
R14
38k
R14
38k
+
C11
470u
+
C11
470u
R8
18k
R8
18k
SW1
RST
SW1
RST
R5
33k
R5
33k
L110uH
L110uH
C13100n
C13100n
C9
100nC
9100n
R12
33k
R12
33k
C6
47n
C6
47n
C23
100nC
23100n
R15
82k
R15
82k
R25
10kR
2510k
3 21
8 4
-+
U9A
NJM
4558/SO
-+
U9A
NJM
4558/SO
R19
10k
R19
10k
+C
84u7
+C
84u7
1
TP4
SPEAKER
TP4
SPEAKER
21
34
-+
D6
-+
D6
R6
18k
R6
18k
R13
33k
R13
33k
1 2
J3Batere
J3Batere
+
C20
100u
+
C20
100uC
73n3C
73n3
1
TP3LPF INTP3LPF IN
Y111.0592MY111.0592M
C16
100nC
16100n
DATA SHEET
Product specificationSupersedes data of 1997 Jun 03File under Discrete Semiconductors, SC04
1997 Sep 03
DISCRETE SEMICONDUCTORS
BC107; BC108; BC109NPN general purpose transistors
M3D125
1997 Sep 03 2
Philips Semiconductors Product specification
NPN general purpose transistors BC107; BC108; BC109
FEATURES
• Low current (max. 100 mA)
• Low voltage (max. 45 V).
APPLICATIONS
• General purpose switching and amplification.
DESCRIPTION
NPN transistor in a TO-18; SOT18 metal package.PNP complement: BC177.
PINNING
PIN DESCRIPTION
1 emitter
2 base
3 collector, connected to the case
Fig.1 Simplified outline (TO-18; SOT18)and symbol.
handbook, halfpage
MAM2641
3
2
3
12
QUICK REFERENCE DATA
SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN. MAX. UNIT
VCBO collector-base voltage open emitter
BC107 − 50 V
BC108; BC109 − 30 V
VCEO collector-emitter voltage open base
BC107 − 45 V
BC108; BC109 − 20 V
ICM peak collector current − 200 mA
Ptot total power dissipation Tamb ≤ 25 °C − 300 mW
hFE DC current gain IC = 2 mA; VCE = 5 V
BC107 110 450
BC108 110 800
BC109 200 800
fT transition frequency IC = 10 mA; VCE = 5 V; f = 100 MHz 100 − MHz
1997 Sep 03 3
Philips Semiconductors Product specification
NPN general purpose transistors BC107; BC108; BC109
LIMITING VALUESIn accordance with the Absolute Maximum Rating System (IEC 134).
THERMAL CHARACTERISTICS
Note
1. Transistor mounted on an FR4 printed-circuit board.
SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN. MAX. UNIT
VCBO collector-base voltage open emitter
BC107 − 50 V
BC108; BC109 − 30 V
VCEO collector-emitter voltage open base
BC107 − 45 V
BC108; BC109 − 20 V
VEBO emitter-base voltage open collector
BC107 − 6 V
BC108; BC109 − 5 V
IC collector current (DC) − 100 mA
ICM peak collector current − 200 mA
IBM peak base current − 200 mA
Ptot total power dissipation Tamb ≤ 25 °C − 300 mW
Tstg storage temperature −65 +150 °CTj junction temperature − 175 °CTamb operating ambient temperature −65 +150 °C
SYMBOL PARAMETER CONDITIONS VALUE UNIT
Rth j-a thermal resistance from junction to ambient note 1 0.5 K/mW
Rth j-c thermal resistance from junction to case 0.2 K/mW
1997 Sep 03 4
Philips Semiconductors Product specification
NPN general purpose transistors BC107; BC108; BC109
CHARACTERISTICSTj = 25 °C unless otherwise specified.
Notes
1. VBEsat decreases by about 1.7 mV/K with increasing temperature.
2. VBE decreases by about 2 mV/K with increasing temperature.
SYMBOL PARAMETER CONDITIONS MIN. TYP. MAX. UNIT
ICBO collector cut-off current IE = 0; VCB = 20 V − − 15 nA
IE = 0; VCB = 20 V; Tj = 150 °C − − 15 µA
IEBO emitter cut-off current IC = 0; VEB = 5 V − − 50 nA
hFE DC current gain IC = 10 µA; VCE = 5 V
BC107A; BC108A − 90 −BC107B; BC108B; BC109B 40 150 −BC108C; BC109C 100 270 −
hFE DC current gain IC = 2 mA; VCE = 5 V
BC107A; BC108A 110 180 220
BC107B; BC108B; BC109B 200 290 450
BC108C; BC109C 420 520 800
VCEsat collector-emitter saturation voltage IC = 10 mA; IB = 0.5 mA − 90 250 mV
IC = 100 mA; IB = 5 mA − 200 600 mV
VBEsat base-emitter saturation voltage IC = 10 mA; IB = 0.5 mA; note 1 − 700 − mV
IC = 100 mA; IB = 5 mA; note 1 − 900 − mV
VBE base-emitter voltage IC = 2 mA; VCE = 5 V; note 2 550 620 700 mV
IC = 10 mA; VCE = 5 V; note 2 − − 770 mV
Cc collector capacitance IE = ie = 0; VCB = 10 V; f = 1 MHz − 2.5 6 pF
Ce emitter capacitance IC = ic = 0; VEB = 0.5 V; f = 1 MHz − 9 − pF
fT transition frequency IC = 10 mA; VCB = 5 V; f = 100 MHz 100 − − MHz
F noise figure IC = 200 µA; VCE = 5 V; RS = 2 kΩ;f = 30 Hz to 15.7 kHzBC109B; BC109C − − 4 dB
F noise figure IC = 200 µA; VCE = 5 V; RS = 2 kΩ;f = 1 kHz; B = 200 HzBC107A; BC108A
BC107B; BC108B; BC108C− − 10 dB
BC109B; BC109C − − 4 dB
1997 Sep 03 5
Philips Semiconductors Product specification
NPN general purpose transistors BC107; BC108; BC109
PACKAGE OUTLINE
REFERENCESOUTLINEVERSION
EUROPEANPROJECTION ISSUE DATE
IEC JEDEC EIAJ
SOT18/13 TO-18B11/C7 type 3 97-04-18
a
α
k
D A L
seating plane
b
D1
0 5 10 mm
scale
Metal-can cylindrical single-ended package; 3 leads SOT18/13
w AM M B M
A
1
2
3
j
B
DIMENSIONS (millimetre dimensions are derived from the original inch dimensions)
UNIT w
mm 5.314.74
0.470.41
5.455.30
4.704.55
1.030.94
1.10.9
15.012.7
α
0.40 45°
A a b D D1 j k L
2.54
1997 Sep 03 6
Philips Semiconductors Product specification
NPN general purpose transistors BC107; BC108; BC109
DEFINITIONS
LIFE SUPPORT APPLICATIONS
These products are not designed for use in life support appliances, devices, or systems where malfunction of theseproducts can reasonably be expected to result in personal injury. Philips customers using or selling these products foruse in such applications do so at their own risk and agree to fully indemnify Philips for any damages resulting from suchimproper use or sale.
Data Sheet Status
Objective specification This data sheet contains target or goal specifications for product development.
Preliminary specification This data sheet contains preliminary data; supplementary data may be published later.
Product specification This data sheet contains final product specifications.
Limiting values
Limiting values given are in accordance with the Absolute Maximum Rating System (IEC 134). Stress above one ormore of the limiting values may cause permanent damage to the device. These are stress ratings only and operationof the device at these or at any other conditions above those given in the Characteristics sections of the specificationis not implied. Exposure to limiting values for extended periods may affect device reliability.
Application information
Where application information is given, it is advisory and does not form part of the specification.
1997 Sep 03 7
Philips Semiconductors Product specification
NPN general purpose transistors BC107; BC108; BC109
NOTES
Internet: http://www.semiconductors.philips.com
Philips Semiconductors – a worldwide company
© Philips Electronics N.V. 1997 SCA55
All rights are reserved. Reproduction in whole or in part is prohibited without the prior written consent of the copyright owner.
The information presented in this document does not form part of any quotation or contract, is believed to be accurate and reliable and may be changedwithout notice. No liability will be accepted by the publisher for any consequence of its use. Publication thereof does not convey nor imply any licenseunder patent- or other industrial or intellectual property rights.
Netherlands: Postbus 90050, 5600 PB EINDHOVEN, Bldg. VB,Tel. +31 40 27 82785, Fax. +31 40 27 88399
New Zealand: 2 Wagener Place, C.P.O. Box 1041, AUCKLAND,Tel. +64 9 849 4160, Fax. +64 9 849 7811
Norway: Box 1, Manglerud 0612, OSLO,Tel. +47 22 74 8000, Fax. +47 22 74 8341
Philippines: Philips Semiconductors Philippines Inc.,106 Valero St. Salcedo Village, P.O. Box 2108 MCC, MAKATI,Metro MANILA, Tel. +63 2 816 6380, Fax. +63 2 817 3474
Poland: Ul. Lukiska 10, PL 04-123 WARSZAWA,Tel. +48 22 612 2831, Fax. +48 22 612 2327
Portugal: see Spain
Romania: see Italy
Russia: Philips Russia, Ul. Usatcheva 35A, 119048 MOSCOW,Tel. +7 095 755 6918, Fax. +7 095 755 6919
Singapore: Lorong 1, Toa Payoh, SINGAPORE 1231,Tel. +65 350 2538, Fax. +65 251 6500
Slovakia: see Austria
Slovenia: see Italy
South Africa: S.A. PHILIPS Pty Ltd., 195-215 Main Road Martindale,2092 JOHANNESBURG, P.O. Box 7430 Johannesburg 2000,Tel. +27 11 470 5911, Fax. +27 11 470 5494
South America: Rua do Rocio 220, 5th floor, Suite 51,04552-903 São Paulo, SÃO PAULO - SP, Brazil,Tel. +55 11 821 2333, Fax. +55 11 829 1849
Spain: Balmes 22, 08007 BARCELONA,Tel. +34 3 301 6312, Fax. +34 3 301 4107
Sweden: Kottbygatan 7, Akalla, S-16485 STOCKHOLM,Tel. +46 8 632 2000, Fax. +46 8 632 2745
Switzerland: Allmendstrasse 140, CH-8027 ZÜRICH,Tel. +41 1 488 2686, Fax. +41 1 481 7730
Taiwan: Philips Semiconductors, 6F, No. 96, Chien Kuo N. Rd., Sec. 1,TAIPEI, Taiwan Tel. +886 2 2134 2865, Fax. +886 2 2134 2874
Thailand: PHILIPS ELECTRONICS (THAILAND) Ltd.,209/2 Sanpavuth-Bangna Road Prakanong, BANGKOK 10260,Tel. +66 2 745 4090, Fax. +66 2 398 0793
Turkey: Talatpasa Cad. No. 5, 80640 GÜLTEPE/ISTANBUL,Tel. +90 212 279 2770, Fax. +90 212 282 6707
Ukraine : PHILIPS UKRAINE, 4 Patrice Lumumba str., Building B, Floor 7,252042 KIEV, Tel. +380 44 264 2776, Fax. +380 44 268 0461
United Kingdom: Philips Semiconductors Ltd., 276 Bath Road, Hayes,MIDDLESEX UB3 5BX, Tel. +44 181 730 5000, Fax. +44 181 754 8421
United States: 811 East Arques Avenue, SUNNYVALE, CA 94088-3409,Tel. +1 800 234 7381
Uruguay: see South America
Vietnam: see Singapore
Yugoslavia: PHILIPS, Trg N. Pasica 5/v, 11000 BEOGRAD,Tel. +381 11 625 344, Fax.+381 11 635 777
For all other countries apply to: Philips Semiconductors, Marketing & Sales Communications,Building BE-p, P.O. Box 218, 5600 MD EINDHOVEN, The Netherlands, Fax. +31 40 27 24825
Argentina: see South America
Australia: 34 Waterloo Road, NORTH RYDE, NSW 2113,Tel. +61 2 9805 4455, Fax. +61 2 9805 4466
Austria: Computerstr. 6, A-1101 WIEN, P.O. Box 213, Tel. +43 160 1010,Fax. +43 160 101 1210
Belarus: Hotel Minsk Business Center, Bld. 3, r. 1211, Volodarski Str. 6,220050 MINSK, Tel. +375 172 200 733, Fax. +375 172 200 773
Belgium: see The Netherlands
Brazil: see South America
Bulgaria: Philips Bulgaria Ltd., Energoproject, 15th floor,51 James Bourchier Blvd., 1407 SOFIA,Tel. +359 2 689 211, Fax. +359 2 689 102
Canada: PHILIPS SEMICONDUCTORS/COMPONENTS,Tel. +1 800 234 7381
China/Hong Kong: 501 Hong Kong Industrial Technology Centre,72 Tat Chee Avenue, Kowloon Tong, HONG KONG,Tel. +852 2319 7888, Fax. +852 2319 7700
Colombia: see South America
Czech Republic: see Austria
Denmark: Prags Boulevard 80, PB 1919, DK-2300 COPENHAGEN S,Tel. +45 32 88 2636, Fax. +45 31 57 0044
Finland: Sinikalliontie 3, FIN-02630 ESPOO,Tel. +358 9 615800, Fax. +358 9 61580920
France: 4 Rue du Port-aux-Vins, BP317, 92156 SURESNES Cedex,Tel. +33 1 40 99 6161, Fax. +33 1 40 99 6427
Germany: Hammerbrookstraße 69, D-20097 HAMBURG,Tel. +49 40 23 53 60, Fax. +49 40 23 536 300
Greece: No. 15, 25th March Street, GR 17778 TAVROS/ATHENS,Tel. +30 1 4894 339/239, Fax. +30 1 4814 240
Hungary: see Austria
India: Philips INDIA Ltd, Band Box Building, 2nd floor,254-D, Dr. Annie Besant Road, Worli, MUMBAI 400 025,Tel. +91 22 493 8541, Fax. +91 22 493 0966
Indonesia: see Singapore
Ireland: Newstead, Clonskeagh, DUBLIN 14,Tel. +353 1 7640 000, Fax. +353 1 7640 200
Israel: RAPAC Electronics, 7 Kehilat Saloniki St, PO Box 18053,TEL AVIV 61180, Tel. +972 3 645 0444, Fax. +972 3 649 1007
Italy: PHILIPS SEMICONDUCTORS, Piazza IV Novembre 3,20124 MILANO, Tel. +39 2 6752 2531, Fax. +39 2 6752 2557
Japan: Philips Bldg 13-37, Kohnan 2-chome, Minato-ku, TOKYO 108,Tel. +81 3 3740 5130, Fax. +81 3 3740 5077
Korea: Philips House, 260-199 Itaewon-dong, Yongsan-ku, SEOUL,Tel. +82 2 709 1412, Fax. +82 2 709 1415
Malaysia: No. 76 Jalan Universiti, 46200 PETALING JAYA, SELANGOR,Tel. +60 3 750 5214, Fax. +60 3 757 4880
Mexico: 5900 Gateway East, Suite 200, EL PASO, TEXAS 79905,Tel. +9-5 800 234 7381
Middle East: see Italy
Printed in The Netherlands 117047/00/04/pp8 Date of release: 1997 Sep 03 Document order number: 9397 750 02817
LM3845W Audio Power AmplifierGeneral DescriptionThe LM384 is a power audio amplifier for consumer applica-tions. In order to hold system cost to a minimum, gain isinternally fixed at 34 dB. A unique input stage allows groundreferenced input signals. The output automatically self-centers to one-half the supply voltage.
The output is short-circuit proof with internal thermal limiting.The package outline is standard dual-in-line. A copper leadframe is used with the center three pins on either sidecomprising a heat sink. This makes the device easy to use instandard p-c layout.
Uses include simple phonograph amplifiers, intercoms, linedrivers, teaching machine outputs, alarms, ultrasonic driv-ers, TV sound systems, AM-FM radio, sound projector sys-tems, etc. See AN-69 for circuit details.
Featuresn Wide supply voltage range: 12V to 26Vn Low quiescent power drainn Voltage gain fixed at 50n High peak current capability: 1.3An Input referenced to GNDn High input impedance: 150kΩn Low distortion: 0.25% (PO=4W, RL=8Ω)n Quiescent output voltage is at one half of the supply
voltagen Standard dual-in-line package
Schematic Diagram
00784303
August 2000LM
3845W
Audio
Pow
erA
mplifier
© 2004 National Semiconductor Corporation DS007843 www.national.com
Absolute Maximum Ratings (Note 1)
If Military/Aerospace specified devices are required,please contact the National Semiconductor Sales Office/Distributors for availability and specifications.
Supply Voltage 28V
Peak Current 1.3A
Power Dissipation (See (Notes 4, 5)) 1.67W
Input Voltage ±0.5V
Storage Temperature −65˚C to +150˚C
Operating Temperature 0˚C to +70˚C
Lead Temperature(Soldering, 10 sec.) 260˚C
Thermal Resistance
θJC 30˚C/W
θJA 79˚C/W
Note 1: Absolute Maximum Ratings indicate limits beyond which damage tothe device may occur. Operating Ratings indicate conditions for which thedevice is functional, but do not guarantee specific performance limits.
Electrical Characteristics (Note 2)
Symbol Parameter Conditions Min Typ Max Units
ZIN Input Resistance 150 kΩIBIAS Bias Current Inputs Floating 100 nA
AV Gain 40 50 60 V/V
POUT Output Power THD = 10%, RL = 8Ω 5 5.5 W
IQ Quiescent Supply Current 8.5 25 mA
VOUT Q Quiescent Output Voltage 11 V
BW Bandwidth POUT = 2W, RL = 8Ω 450 kHz
V+ Supply Voltage 12 26 V
ISC Short Circuit Current (Note 6) 1.3 A
PSRRRTO Power Supply Rejection Ratio 31 dB
(Note 3) )
THD Total Harmonic Distortion POUT = 4W, RL = 8Ω 0.25 1.0 %
Note 2: V+ = 22V and TA = 25˚C operating with a Staver V7 heat sink for 30 seconds.
Note 3: Rejection ratio referred to the output with CBYPASS = 5 µF, freq = 120 Hz.
Note 4: The maximum junction temperature of the LM384 is 150˚C.
Note 5: The package is to be derated at 15˚C/W junction to heat sink pins.
Note 6: Output is fully protected against a shorted speaker condition at all voltages up to 22V.
Heat Sink DimensionsStaver “V7” Heat Sink
00784304
Staver Company
41 Saxon Ave.
P.O. Drawer H
Bay Shore, N.Y.
Tel: (516) 666-8000
LM38
4
www.national.com 2
Typical Performance CharacteristicsDevice Dissipation vsAmbient Temperature
Thermal Resistance vsSquare Inches
0078431000784311
Supply Decoupling vsFrequency
Total Harmonic Distortionvs Output Power
00784312 00784313
Output Voltage Gain vsFrequency
Total Harmonic Distortionvs Frequency
0078431400784315
LM384
www.national.com3
Typical Performance Characteristics (Continued)
Power Supply Current vsSupply Voltage
Device Dissipation vsOutput Power — 16Ω Load
00784316 00784317
Device Dissipation vsOutput Power — 8Ω Load
Device Dissipation vsOutput Power — 4Ω Load
00784318 00784319
Block and Connection DiagramsDual-In-Line Package
00784301
00784302
Note 7: Heatsink Pins
Top View Order Number LM384NSee NS PackageNumber N14A
LM38
4
www.national.com 4
Typical Applications
Typical 5W Amplifier
00784306
Bridge Amplifier
00784307
Intercom
00784308
*For stability with high current loads
LM384
www.national.com5
Typical Applications (Continued)
Phase Shift Oscillator
00784309
LM38
4
www.national.com 6
Physical Dimensions inches (millimeters) unless otherwise noted
Molded Dual-In-Line Package (N)Order Number LM384N
NS Package Number N14A
National does not assume any responsibility for use of any circuitry described, no circuit patent licenses are implied and National reservesthe right at any time without notice to change said circuitry and specifications.
For the most current product information visit us at www.national.com.
LIFE SUPPORT POLICY
NATIONAL’S PRODUCTS ARE NOT AUTHORIZED FOR USE AS CRITICAL COMPONENTS IN LIFE SUPPORT DEVICES OR SYSTEMSWITHOUT THE EXPRESS WRITTEN APPROVAL OF THE PRESIDENT AND GENERAL COUNSEL OF NATIONAL SEMICONDUCTORCORPORATION. As used herein:
1. Life support devices or systems are devices or systemswhich, (a) are intended for surgical implant into the body, or(b) support or sustain life, and whose failure to perform whenproperly used in accordance with instructions for useprovided in the labeling, can be reasonably expected to resultin a significant injury to the user.
2. A critical component is any component of a life supportdevice or system whose failure to perform can be reasonablyexpected to cause the failure of the life support device orsystem, or to affect its safety or effectiveness.
BANNED SUBSTANCE COMPLIANCE
National Semiconductor certifies that the products and packing materials meet the provisions of the Customer Products StewardshipSpecification (CSP-9-111C2) and the Banned Substances and Materials of Interest Specification (CSP-9-111S2) and contain no ‘‘BannedSubstances’’ as defined in CSP-9-111S2.
National SemiconductorAmericas CustomerSupport CenterEmail: [email protected]: 1-800-272-9959
National SemiconductorEurope Customer Support Center
Fax: +49 (0) 180-530 85 86Email: [email protected]
Deutsch Tel: +49 (0) 69 9508 6208English Tel: +44 (0) 870 24 0 2171Français Tel: +33 (0) 1 41 91 8790
National SemiconductorAsia Pacific CustomerSupport CenterEmail: [email protected]
National SemiconductorJapan Customer Support CenterFax: 81-3-5639-7507Email: [email protected]: 81-3-5639-7560
www.national.com
LM384
5WA
udioP
ower
Am
plifier
DELTA ELECTRONIC www.delta-electronic.com
PROTOKOL SST-10 USB/232 RF TRANSCEIVER
CM (Command) Jenis Perintah/data yang dikirim dalam paket dd (Data) Isi paket protocol Delta Subsystem CS (Checksum) Checksum dari paket protocol Delta Subsystem. Penjumlahan dari semua paket data termasuk checksum adalah nol. INISIALISASI SST-10 Sebelum komunikasi data pada SST-10 terjadi, terlebih dahulu ada 15 byte register yang harus diatur sebagai berikut
Byte Deskripsi Byte 0 Byte Cadangan 0 Byte 1 Panjang Data Byte 2 - 10 Byte Cadangan 1 - 9 Byte 11 Alamat/No urut SST-10 Byte 12 Control Word 1 Byte 13 Control Word 2 Byte 14 Control Word 3 Byte 15 Control Word 4 Byte 16 Control Word 5 Byte 17-21 5 byte address word
Byte Cadangan 0 Selalu 8 Panjang Data Panjang data yang dikirimkan dalam Paket RF SST-10 dalam satuan bit. Pada kondisi standard/reset selalu 24 bit atau 3 byte Byte Cadangan 1 – 9 Selalu 0 Alamat/No urut SST-10 No urut SST-10 menunjukkan nomor urut unit ini dan digunakan sebagai alamat untuk komunikasi antar SST-10. Pada kondisi standard/reset selalu 01 Control Word 1
Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 L5 L4 L3 L2 L1 L0 LC CREN
L5 – L0 = Panjang Alamat SST-10 dalam satuan bit. Pada kondisi standard/reset selalu 10h atau 16 bit LC = Length CRC (0 = 8 bit, 1 = 16 bit). Pada kondisi standard/reset selalu 16 bit
BENTUK DASAR PROTOKOL DELTA SUB SYSTEM Komunikasi data dengan menggunakan Protokol Delta Sub System secara garis besar terdiri dari dua paket data yaitu paket data yang dikirim dan ACK yang merupakan jawaban dari paket kiriman tersebut. ACK berfungsi untuk menjelaskan status paket data yang dikirimkan apakah diterima dengan baik atau tidak.
Paket data yang dikirim
ACK (Tanggapan) Gambar 1
Komunikasi Paket Protokol Delta Sub System
SH DI DA SI SA LD CM …………. dd CS SH (Start Header) Indikasi awal dari paket data protocol Delta Subsystem selalu bernilai 1Eh DI (Destination ID) Identitas dari system yang menjadi tujuan dari paket protocol Delta Subsystem. Identitas ini mengindikasikan jenis dari system tujuan. SST-10 mempunyai ID 10 (desimal) atau 0Ah DA (Destination Address) Alamat dari system yang menjadi tujuan dari paket protocol Delta Subsystem. Pengalamatan ini digunakan untuk membedakan beberapa sub system sejenis dalam satu jalur komunikasi. SI (Source ID) Identitas dari system yang menjadi sumber dari paket protocol Delta Subsystem. Identitas ini mengindikasikan jenis dari system sumber. PC mempunyai ID 0h sedangkan sub system yang lain dapat dilihat pada bagian manual masing-masing sub system SA (Source Address) Alamat dari system yang menjadi sumber dari paket protocol Delta Subsystem. Pengalamatan ini digunakan untuk membedakan beberapa sub system sejenis yang merupakan sumber paket data dalam satu jalur komunikasi. LD (Length Data) Panjang data dari isi paket protocol Delta Subsystem dan tidak termasuk checksum
DELTA ELECTRONIC www.delta-electronic.com
Control Word 2 Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0
0 0 RATE 0 1 1 DB1 DB0 Bit 7 dan 6 = selalu 0 RATE = kecepatan transmisi data pada bagian RF. ( 0 = 250 kbps, 1 = 1Mbps). Pada kondisi standard/reset selalu 1 Mbps Bit 3 dan 2 = selalu 1 DB1 dan DB0 = Bit pengatur penguatan pemancar
DB1 DB0 Keterangan 0 0 -20 dB 0 1 -10 dB 1 0 -5 dB 1 1 0 dB
Pada kondisi standard/reset selalu –20 dB Control Word 3
Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 CH6 CH5 CH4 CH3 CH2 CH1 CH0 1
CH6 – CH0 = Bit Pengatur frekwensi. Frekwensi = 2400 MHz + CH x 10MHz Pada kondisi standard/reset selalu 2400MHz Control Word 4
Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 MP RB6 RB5 RB4 RB3 RB2 RB1 RB0
MP = Mode Packet (0 = pengiriman per paket, 1 = pengiriman per byte). Mode pengiriman per byte adalah mode di mana data yang dikirimkan hanya satu byte saja dan sifatnya bebas tidak terikat bentuk protokol tertentu. Semua data yang masuk melalui Port RS232 ataupun USB akan langsung dikirim. Namun sebelum proses pengiriman per byte dapat dilakukan, terlebih dahulu dilakukan inisialisasi alamat penerima. Hal ini akan dijelaskan lebih lanjut pada bagian Inisialisasi Alamat Penerima. Pada kondisi standard atau reset bit ini selalu 1 yaitu mode pengiriman per paket RB6 – RB0 = (Repeat Bit) bit pengatur jumlah pengulangan data yang dikirimkan. Maksimum 7Fh atau 127 kali. Pada mode pengiriman data melalui RF, proses pengiriman dilakukan berulang-ulang hingga penerima mengirimkan ACK sebagai balasan. Pada kondisi standard/reset bit ini selalu 40h atau 64 kali Control Word 5 Register ini berisi variabel delay dalam satuan 2,17 uS di mana nilai maksimumnya adalah 00 atau 256 x 2,17uS dn nilai minimum adalah 01 x 2,17uS. Pada kondisi standard/reset, byte ini selalu 00 atau 256
Address Word (Byte 17 – 21) Merupakan alamat/no urut SST-10 tujuan sebesar 5 byte. Alamat ini hanya digunakan pada mode pengiriman per byte sebagai tujuan pengiriman data. Pada mode pengiriman data per paket, byte ini bersifat X atau don’t care. Pada kondisi standard/reset semua byte ini berkondisi 00. Untuk lebih detail mengenai pengalamatan dapat dipelajari di bagian Pengalamatan SST-10.
SH DI DA LD CM Data Inisialisasi CS 01 Byte 0 ……… Byte 21
Bentuk Dasar Protokol Inisialisasi SST-10 Contoh Untuk inisialisasi SST-10 pada panjang data 3 byte, alamat SST-10 02, panjang alamat 8 bit, panjang CRC 16 bit, CRC Enable aktif, kecepatan 1 Mbps, penguatan –20dB, Frekwensi 2400MHz, mode pengiriman per paket, pengulangan 64 x di mana proses dilakukan melalui PC dengan nomor urut 01 dan delay pengiriman sebesar 80h atau 128 x 2,1uS maka data yang dikirimkan adalah sbb: 1E 0A 01 00 01 17 08 18 00 00 00 00 00 00 00 00 00 02 23 EC 01 40 80 00 00 00 00 00 00 CD PENGIRIMAN PAKET DATA Mode pengiriman data per paket lebih sesuai digunakan pada aplikasi yang lebih mengutamakan validitas data dibandingkan dengan kecepatan. Pada mode ini satu paket data harus dapat dipastikan terkirim seluruhnya atau gagal pada bagian unit penerima. Proses pengiriman satu paket data akan diulang berkali-kali hingga bagian penerima memberikan balasan bahwa paket telah diterima atau pengulangan sudah dilakukan sebanyak Jumlah Pengulangan yang diatur pada bit 6 hingga bit 0 pada Control Word 4.
Siapkan paket datadan alamat tujuan
Kirim paket data
Pindah ke Mode TX
Ada balasan?Sudah dilakukansebanyak jumlahpengulangan?
Tidak
Tidak
Kirim informasi OKke source
Kirim informasiTime Out ke source
Pindah ke Mode RX
DELTA ELECTRONIC www.delta-electronic.com
A4 A3 A2 A1 A0 HF AS4 AS3 AS2 AS1 AS0
RID RNM D0 ……………………… Dlength-3
Bentuk Protokol RF SST-10 A4 – A0 = 5 byte alamat receiver bila data dikirimkan ke DX-24 A4 – A1 selalu 0 apabila data dikirimkan ke SST-10 yang lain dan A0 adalah nomor urut SST-10 tersebut. HF = Header RF = 1Eh AS4 – AS0 = 5 byte Address Sender yang menunjukkan alamat/no urut SST-10 pengirim. RID = Receiver ID, merupakan byte identifikasi unit receiver. Apabila unit receiver adalah PC, maka nilai byte ini adalah 00. Apabila unit receiver adalah sub system-sub system yang lain, maka byte ini RNM = Receiver Number, merupakan byte yang menyimpan nomor urut sub system atau PC yang dituju. D0 = Awal data yang dikirimkan Dlength – 3 = Data urutan ke length-3. Pada kondisi standard/reset, length adalah 3. Oleh karena itu untuk panjang data 3 byte, hanya ada D0 saja pada bagian akhir dari paket RF SST-10. Panjang maksimum data yang dikirimkan adalah 16 byte. Contoh: Apabila unit receiver adalah PC nomor urut kedua, panjang data yang dikirim (length) = 4, data yang dikirimkan adalah 05 dan 01 serta SST-10 yang menerima memiliki nomor urut 03 dan SST-10 pengirim memiliki nomor urut 02 maka RF SST-10 adalah sebagai berikut: 00 00 00 00 03 1E 00 00 00 00 02 00 02 05 01 Apabila unit transmitter adalah PC nomor urut pertama maka Bentuk Paket Data Delta Sub System yang dikirim selengkapnya adalah sebagai berikut. 1E 0A 01 00 01 10 02 00 00 00 00 03 1E 00 00 00 00 02 00 02 05 01 99 PAKET PENGIRIMAN PER BYTE Pada paket pengiriman data per byte maka proses komunikasi data tidak terikat dalam bentuk protokol. Setiap data yang dikirim ke bagian RS232 atau Port USB SST-10 akan langsung dikirimkan ke SST-10 penerima apa adanya. Pada proses pengiriman seperti ini, alamat/no urut SST-10 tujuan tentu saja tidak diketahui, oleh karena itu terlebih dahulu dilakukan pengaturan register alamat tujuan sebelum proses pengiriman dilakukan dan setelah proses inisialisasi mode per byte. Untuk inisialisasi mode per byte bisa dilihat di bagian INISIALISASI SST-10 di atas.
Proses pengiriman data per byte ini lebihmengutamakan kecepatan pengiriman datadibandingkan validitas data oleh karena itu sistemini lebih sesuai digunakan untuk aplikasipengiriman data remote control atau wirelessdisplay di mana sedikit loss data tidak berakibatfatal bagi kinerja sistem dan kecepatan transmisilebih diutamakan. LANGKAH2 PENGIRIMAN DATA PERBYTE
- Inisialisasi mode pengiriman per bytedan tentukan alamat tujuan
- Kirimkan data melalui Port RS232/USB Contoh: Apabila diinginkan mengirimkan data per bytedengan kriteria sebagai berikut. No urut SST-10 pengirim = 01 No urut PC pengirim = 01 No urut SST-10 penerima = 03 Panjang Alamat = 16 bit CRC 16 bit aktif Kecepatan = 1 Mbps Penguatan = -20dB Mode pengiriman = per byte Pengulangan = 64x Delay = 256 x 2,17 uS Maka inisialisasi yang harus dilakukan adalahsebagai berikut. 1E 0A 01 00 01 17 01 08 08 00 00 00 00 00 00 0000 00 01 43 EC 03 00 00 00 00 00 00 03 78 Byte 0: 1Eh adalah SH (Start Header) atau awalpaket data Byte 1: 0A adalah DI (Destination ID) yaitu SST-10 Byte 2: 01 adalah DA (Destination Address) ataunomor urut SST-10 pengirim Byte 3: 00 adalah SI (Source ID) atau PC sebagaipengirim. Byte 4: 01 adalah SA (Source Address) atau nourut PC pengirim. Byte 5: 17h atau 23 desimal adalah panjang dataterhitung hingga sebelum check sum Byte 6: 01 adalah jenis perintah inisialisasi Byte 7: selalu 8 Byte 8: Panjang data dalam satuan bit. Untukpengiriman data mode per byte yang hanyamembutuhkan data 1 byte saja maka byte iniharus diisi nilai 8 Byte 9 – 17: selalu 0 Byte 18: 01 adalah nomor urut SST-10 pengirim(selalu sama dengan byte 2) Byte 19: 43h adalah Control Word 1 yangmengatur panjang alamat dan CRC Byte 20: ECh adalah Control Word 2 yangmengatur kecepatan transmisi RF dan penguatan
DELTA ELECTRONIC www.delta-electronic.com
Byte 21: 15 adalah bit pengatur KanalFrekwensi yang digunakan. Untuk bit 7 hinggabit 1, setiap penambahan 1 bit adalahpenambahan 10 MHz. Contoh: 0000 0011, bit 7 hingga bit 1 padaregister ini adalah 0000001 atau 1. Makafrekwensi adalah 2400 + 1 x 10 MHz atau 2410MHz Byte 21: 00 adalah Control Word 3 yangmengatur mode pengiriman data per paket/perbyte dan jumlah pengulangan dalampengiriman data Byte 22: 00 adalah Control Word 4 yangmengatur jumlah pengulangan dalampengiriman data Byte 23 – 26 : 00 selalu 0 untuk pengirimandata ke SST-10 yang hanya mempunyaipengalamatan hingga 8 bit. Merupakanpengalamatan 40 bit untuk pengiriman data keDX-24 sebagai tujuan. Byte 27: 03, merupakan nomor urut SST-10tujuan. Menjadi bit ke 0-7 dalam pengalamatan40 bit apabila DX-24 merupakan tujuanpengiriman data. Byte 28: 78h adalah check sum darikeseluruhan paket Setelah proses inisialisasi selesai, maka semuapengiriman data melalui Port RS232/USB dariSST-10 akan dikirim apa adanya ke SST-10penerima dan dikeluarkan di PortRS232/USBnya. Pada mode ini, penggunahanya dapat mengganti mode/proses inisialisasisetelah SST-10 direset dengan mematikanpower atau mencabut dari Port USB. PAKET DATA YANG DITERIMA Pada saat paket data RF SST-10 diterima olehSST-10 di bagian penerima, maka bagian RIDdan RNM menjadi DI dan DA dari Paket DataDelta Sub System yang diteruskan pada PortRS232 dari SST-10 tersebut. Contoh: Untuk paket data seperti yang ada pada contohdi bagian paket pengiriman data di atas makadata yang dikirimkan ke RS232 oleh SST-10adalah sebagai berikut 1E 00 02 0A 03 03 02 05 01 C8 di mana 05dan 01 adalah 2 byte data yang dikirimkan danditeruskan ke PC kedua melalui SST-10 ketiga. SISTEM PENGALAMATAN SST-10 Pada kondisi standard atau reset, SST-10memiliki alamat atau nomor urut 01. Namunalamat ini dapat diubah pada proses inisialisasiseperti yang dijelaskan pada bagian InsialisasiSST-10. Selain pengalamatan nomor urut SST-10 itu sendiri, pada proses inisialisasi jugadilakukan pengalamatan untuk nomor urutSST-10 atau alamat DX-24 tujuan (bilapenerimanya adalah DX-24)
Pada kondisi standard atau reset, 5 byte alamat tujuan ini akan berada pada nilai 0. Penulisan nilai alamat pada proses inisialisasi ini hanya digunakan untuk mode pengiriman per byte. Pada mode pengiriman per paket proses ini dapat diabaikan karena pada setiap pengiriman data per paket selalu diawali dengan nilai alamat tujuan dalam paket pengiriman datanya. (Lihat Bagian Paket Pengiriman Paket Data) STRUKTUR DATA PAKET ACK ACK adalah paket data yang menginformasikan status data yang dikirim. Apabila data yang dikirim telah diterima dengan baik, maka status ACK adalah OK dan bila data yang dikirim tidak diterima maka status ACK adalah Error. ACK hanya digunakan pada pengiriman data per paket. Pada mode ini, pengiriman data akan dilakukan berulang-ulang sebanyak CWORD 4 bit 6 – bit 0. Namun apabila unit penerima telah memberikan informasi bahwa data telah diterima, maka proses pengiriman akan dihentikan dan status OK pada ACK akan dikirimkan ke Port RS232/USB SST-10 pengirim. Apabila pengiriman sejumlah variabel CWORD4 telah dilakukan namun unit penerima tidak membalas, maka pengiriman gagal dan status ERROR pada ACK dikirimkan ke Port RS232/USB SST-10 pengirim.
SH DI DA SI SA LD 06 CM ACK CS SH : Start Header selalu 1E DI : Destination ID, 00 untuk PC untuk subsystem lain dapat dilihat di protokol setiap sub system DA: Destination Address, no urut PC atau sub system yang menerima ACK SI: Source ID selalu 0Ah SA: Source Address, no urut SST-10 yang mengirim ACK LD: Length Data, selalu 02 06: Selalu 06 CM: Command/Jenis Perintah yang dikirim pada paket sebelumnya ACK: Status ACK, 4Fh atau ‘O’ bila OK, 4Eh atau ‘E’ bila error CS : Checksum Fungsi ACK ini adalah agar sistem pengirim paket baik PC, mikrokontroler ataupun sub system lain mengetahui status paket data yang dikirimkan OK atau Error. ACK disertai dengan Jenis Perintah Paket Data sebelumnya sehingga PC atau mikrokontroler tersebut dapat mengetahui jenis perintah apa yang OK ataupun Error.
