## Sistem Perekam Detak Jantung Berbasis
Pulse Heart Rate Sensor pada Jari Tangan

## HENDI HANDIAN RACHMAT, DIENAR RASMI AMBARANSARI
Laboratorium Elektronika Teknik Elektro Institut Teknologi Nasional Bandung Email: hendi.hr@gmail.com
Received 8 Juli 2018 | Revised 30 Juli 2018 | Accepted 28 September 2018

## ABSTRAK
Pada studi ini dilakukan rancang bangun sistem perekam detak jantung portabel berbasis  pulse  heart  rate  sensor.  Studi  ini  bertujuan  untuk  mengetahui keakuratan  pulse  heart  rate  sensor  dalam  mendeteksi  detak  jantung  pada  jari tangan,  dimana  tahap  selanjutnya  sistem  ini  akan  digunakan  untuk  merekam detak  jantung  pasien  seharian  dalam  kondisi  beraktivitas.  Sistem  ini  dirancang menggunakan  modul  pulse  heart  rate  sensor  yang  dihubungkan  dengan mikrokontroller Arduino Nano. Data detak jantung direkam pada modul SD Card. Hasil    pengukuran  sistem  ini  dibandingkan  dengan  hasil  pengukuran  alat Oxymeter.  Pengujian  dilakukan  dengan  mengukur  detak  jantung  bagian  jari tengah  dengan  alat  Oxymeter  dan  bagian  jari  telunjuk  dengan  sistem  ini. Pengujian  dilakukan  masing-masing  satu  kali  pada  2  jari  tangan  kanan  dan tangan  kiri  dari  30  orang  naracoba    dengan  rentang  usia  18-23  tahun.  Hasil pengujian menunjukkan rata-rata error akurasi sistem ini adalah 2 bpm terhadap Oxymeter dengan selisih terbesar 5 bpm.
Kata kunci : detak jantung, jari tangan, Oxymeter, SD Card, sensor pulse heart- rate.

## ABSTRACT
In this study, we implemented a  portable pulse heart rate sensor based heart beat recording system. The goal of this study is to evaluate an accuracy of the sensor  for  detecting  the  heart  beat  on  both  a  right  finger  and  a  left  finger  in order to implement an ambulatory heart beat recording system. The pulse heart rate sensor was connected to an Arduino Nano contoller module to calculate the heart beat. The heart beat was then recorded in a SD Card module. The system’s results  were  compared  to  an  oxymeter.  Thirty  healthy  young  adult  volunteers were involved in this study by measuring the heart beat on a middle finger with Oxymeter and on an index finger with our system. The measurement was tested on both hands’s fingers. The results showed that an accuracy of the system is 2 bpm relative to the Oxymeter’s with the biggest difference of 5 bpm.
Keywords : fingers, heart rate, Oxymeter, pulse heart rate sensor, SD Card

## 1. PENDAHULUAN
Denyut  atau  detak  jantung  merupakan  salah  satu  parameter penting  yang digunakan  oleh paramedis  untuk  mengetahui  kondisi  kesehatan  fisik  maupun  kondisi  mental  seseorang (Murthi  dan  Haryanto,  2014). Manusia  tidak  bisa  mengatur  jumlah  denyut  jantung karena  jantung  bekerja  secara  refleks.  Denyut  atau  detak  jantung  merupakan  indikasi penting di dalam bidang kesehatan yang berguna sebagai bahan evaluasi yang relatif efektif dan  cepat  untuk  mengetahui  kondisi  dan  kesehatan  pada  tubuh  seseorang.  Saat  ini,  alat monitoring  untuk  menghitung  detak  jantung  sudah  tersedia,  baik  konvensional  maupun digital.  Akan  tetapi,  alat  yang  dibuat  hanya  sebatas  memeriksa  detak  jantung  sesaat dan tidak  merekam  jumlah  detak  jantung  secara  kontinyu (Rozie,  dkk,  2016) .  Hal  ini menyulitkan untuk mengetahui rata-rata perbedaan detak jantung seseorang dalam berbagai aktivitas  selama  kurun  waktu  tertentu  atau  seharian,  contohnya  detak  jantung  dalam aktivitas normal dan detak jantung dalam aktivitas tidur atau istirahat. Dengan mengetahui perbedaan  rata-rata  kondisi  detak  jantung  berdasarkan  suatu  aktivitas  dalam  kurun  waktu tertentu  maka  akan  menjadi  informasi  penting  guna  mengetahui  karakteristik  biomekanika tubuh  manusia.  Untuk  dapat  membedakan  rata-rata  detak  jantung  seseorang  maka diperlukan suatu sistem elektronika yang bersifat non-invasive, portable, ambulatory (dapat dibawa  kemana-mana)  dan  secara  kontinyu  merekam  detak  jantung  dalam  kurun  waktu tertentu.
Berdasarkan  keterbatasan  pengetahuan  peneliti,  saat  ini  telah  banyak  juga  tersedia beberapa  merk  peralatan  monitoring  detak  jantung  komersial  yang  dapat  merekam  detak jantung  untuk  durasi  satu  hari.  Bahkan  terdapat  juga  sebuah  perangkat  monitoring  detak jantung  komersial  yang  telah  memiliki  kemampuan  juga  untuk  melakukan  monitoring  dan perekaman  detak  jantung  lebih  dari  satu  hari.  Akan  tetapi,  perangkat-perangkat  yang tersedia  di  pasaran  ini  masih  menggunakan  metoda  pengukuran  detak  jantung  di pergelangan  tangan,  bukan  dilakukan  di  jari  tangan.  Selain  itu,  perangkat  ini  masih memerlukan  perangkat  eksternal  lain  seperti  perangkat  Android  dengan  aplikasi  tertentu untuk  melakukan  perekaman  data  melalui  komunikasi  data wireless  antara  perangkat portabel ke perangkat Android. Untuk keperluan perangkat tambahan sebagai perekam data, hal  ini  dirasakan  masih  belum  efisien  karena  masih  memerlukan  dua  sistem  (perangkat) yang  berbeda.  Selain  biaya  yang  relatif  lebih  besar,  kehilangan  data  pada  saat  tidak bekerjanya komunikasi data antara dua perangkat menjadi faktor yang akan berakibat pada hilangnya data yang diperlukan untuk keperluan analisis data.
Untuk mengimplementasikan sistem perekam detak jantung melalui jari tangan yang dapat merekam  dalam durasi lebih dari  satu hari  dan terintegrasi  dalam satu  sistem, maka  pada penelitian  ini  dirancang  prototipe  sistem  elektronika  perekam  detak  jantung  manusia  pada jari  tangan  menggunakan pulse  heart  rate  sensor.  Dipilihnya  metoda  pengukuran  detak jantung  pada jari tangan ini, tidak terlepas  dari ketersediaan pulse  heart  rate  sensor yang berdimensi kecil sehingga bersifat portabel untuk digunakan oleh naracoba. Sensor jenis ini telah digunakan oleh Wohingati dan rekan untuk mengukur detak jantung pada jari tangan, dimana  hasil  penelitiannya  telah  dapat  mendeteksi  detak  jantung  di  tangan,  walaupun sensitivitas  dan  pembacaannya  relatif  lebih  lambat  jika  dibandingkan  dengan  pemeriksaan detak  jantung  di  pergelangan  tangan  secara  manual (Wohingati  dan  Subari,  2013) . Keakuratan pulse heart rate sensor ini telah juga diteliti dua penelitian yang lain yaitu oleh Heruryantu dan rekan serta oleh Lukman dan Surasa untuk mengukur detak jantung melalui jari tangan, dimana hasilnya menunjukkan bahwa selisih akurasi pengukuran terbesar adalah 3,12%  dari  EKG  konvensional  model Comens  CM-III (Heruryantu  dan  rekan,  2014) serta  tingkat  akurasi  sistem  hampir  mendekati  98,742% (Lukman  dan  Surasa,  2017) .
Namun  pada  kedua  penelitian  tersebut,  sistem  yang  diimplementasikan  masih  belum  bisa portable  (kecil)  untuk  dibawa  kemana-mana  dan  digunakan  sambil  beraktivitas.  Selain  itu, dari dua penelitian di atas, metoda perbandingan pengukuran detak jantung pulse heart rate sensor  masih  dilakukan  dengan  pengukuran  detak  jantung  di  tempat  atau  lokasi  yang berbeda,  dimana  perbandingan  detak  jantung  tidak  dibandingkan  dengan  kondisi  detak jantung di jari tangan juga. Hal ini dimungkinkan timbulnya perbedaan dari hasil pengukuran yang diperoleh.
Prototipe  sistem  ini  bertujuan  untuk  dapat  mengetahui  kemampuan  sistem  perekam  detak jantung  sebelum  diterapkan  pada  naracoba  atau  pasien.  Kemampuan  sistem  yang  ingin diteliti  mencakup  sensitivitas  sensor  untuk  mendeteksi  detak  jantung  pada  jari  tangan  kiri atau  jari  tangan  kanan,  kapasitas  memori  yang  digunakan  untuk  merekam  data  detak jantung  serta  besarnya  daya  listrik  yang  digunakan  oleh  sistem.  Ketiga  parameter  di  atas merupakan  penelitian  pendahuluan  untuk  dapat  memperoleh  informasi  awal  untuk mengembangkan  sistem  elektronika  perekam  detak  jantung  yang  dapat  digunakan  oleh pasien atau naracoba di jari tangan kanan atau kiri dengan kapasitas memori dan catu daya yang  memadai  untuk  dapat  merekam  seluruh  data  detak  jantung  dalam  kurun  waktu tertentu (lebih dari satu hari).
Dari  penelitian  yang  sudah  dilakukan  masih  belum  ada  yang  membahas  tentang  alat perekam detak jantung yang diukur melalui jari tangan secara kontinyu dalam kondisi pasien beraktivitas.  Kemudian  dari  penelitian-penelitian  yang  sudah  dilakukan,  kebanyakan melakukan perbandingan pada satu sisi jari tangan saja. Oleh karena itu pada penelitian ini dilakukan  pengembangan  terhadap  penelitian  sebelumnya  yaitu  mengimplementasikan  alat pengukur  detak  jantung  dengan  menggunakan pulse  heart  rate  sensor  untuk  dapat merekam  detak  jantung  pada  jari  tangan  kanan  atau  jari  tangan  kiri.  Akurasi  sistem  pada penelitian  ini  dilakukan  dengan  mengukur  dan  membandingkan  detak  jantung  secara bersamaan  pada  jari  tangan  antara  pengukuran  detak  jantung  berbasis pulse  heart  rate sensor dengan  hasil  pengukuran  alat  Oxymeter. Pengujian  ini  dilakukan  pada  kedua  belah jari tangan untuk melakukan evaluasi kondisi detak jantung terukur di tangan kiri dan tangan kanan  naracoba  (pasien).  Selain  itu,  pada  penelitian  ini  juga  dilakukan  evaluasi  kapasitas memori yang digunakan untuk merekam data detak jantung serta besarnya daya listrik yang digunakan  oleh  sistem.  Data  hasil  penelitian  ini  selanjutnya  akan  digunakan  untuk mengembangkan  sistem  elektronika  perekam  detak  jantung  pasien  atau  naracoba  yang bersifat non-invasive, portable, ambulatory  dan kontinyu guna mengevaluasi rata-rata detak jantung  dalam  kurun  waktu  tertentu  dalam  berbagai  aktivitas  keseharian  untuk mengevaluasii karakteristik biomekanika tubuh manusia.

## 2. MATERIAL DAN METODOLOGI SISTEM
Perancangan dan implementasi prototipe sistem perekam detak jantung berbasis pulse heart rate sensor pada jari tangan disusun dari beberapa perangkat seperti yang terlihat pada blok diagram  sistem  dapat  dilihat  pada  Gambar  1.  Sistem  ini  terdiri  dari  perangkat  keras  serta perangkat lunak, dimana perangkat keras terdiri dari modul pengukur detak jantung, modul pemroses  sinyal,    modul  penyimpan  data  dan  catu  daya,  serta  perangkat  lunak  yang disimpan pada memori modul pemroses sinyal.

## Gambar 1. Blok diagram prototipe sistem perekam detak jantung
Modul pengukur detak jantung pada sistem ini berbasis pulse heart rate sensor yang telah dilengkapi dengan pengkondisi sinyal untuk mendeteksi dan menghasilkan data sinyal detak jantung di jari tangan naracoba atau pasien. Data sinyal detak jantung ini kemudian diproses menggunakan modul pemroses sinyal berbasis Arduino Nano, agar sistem memiliki dimensi yang relatif kecil untuk dapat dengan mudah dibawa kemana-mana ( ambulatory) oleh pasien atau  naracoba.  Untuk  merekam  data  detak  jantung  pasien  yang  telah  diukur,  sistem  ini menggunakan  modul  penyimpan  data  dengan  media  penyimpan  berupa micro  SD  Card. Dalam penelitian ini, sistem masih disuplai dengan menggunakan catu daya dari modul catu daya eksternal yang belum bersifat portabel. Hal ini dilakukan untuk dapat mengukur beban sistem  yang  digunakan  secara  lebih  stabil,  guna  mengevaluasi  kapasitas  catu  daya  yang harus digunakan untuk mengaktifkan sistem dalam durasi waktu tertentu. Adapun perangkat lunak yang  diimplementasikan  pada  sistem ini  menggunakan  bahasa  pemograman Arduino IDE.

## 2.1  Metode Perancangan dan Implementasi Perangkat Keras
Perancangan dan implementasi perangkat keras sistem ini dilakukan secara modular. Hal ini didasarkan  atas  pertimbangan  untuk  mempermudah  pengembangan  dan trouble  shooting sistem.  Modul  yang  dipergunakan  pada  sistem  ini  yaitu:  modul  sensor,  modul  pemroses sinyal, modul penyimpan data serta modul catu daya. Selain modul catu daya, ketiga modul yang  dirancang  dan  diimplementasikan  sistem  ini  telah  dipilih  dengan  dimensi  yang  relatif kecil untuk memungkinkan sistem diimplementasikan secara portabel dan nyaman digunakan hampir setiap saat.
Spesifikasi prototipe sistem perekam detak jantung yang diimplementasikan pada penelitian adalah sebagai berikut:
- Akuisisi detak jantung menggunakan modul pulse heart rate sensor SEN 11574
- Pemroses sinyal menggunakan modul Arduino Nano
- Penyimpan data menggunakan modul micro SD Card  TF Card reader
- Catu daya menggunakan tegangan DC 5 Volt
- Detak jantung dideteksi pada jari tangan kanan atau tangan kiri
- Sistem  dapat  mendeteksi  detak  jantung  dari  50  bpm  sampai  dengan  200  bpm  dengan toleransi: ± 1 bpm.
a.  Modul sensor
Modul  ini  diimplementasikan  dengan  menggunakan  modul pulse  heart  rate  sensor  SEN 11574. Pada Gambar 2 ditunjukkan bentuk fisik dari sensor, dimana bagian depan sensor ini akan ditempelkan pada jari tangan untuk mendeteksi detak jantung pasien atau naracoba.
Modul Pengukur Detak Jantung Modul Pemroses Sinyal Modul Penyimpan Data Modul Catu Daya
5 Volt Gnd
(a) (b)
Gambar 2. Bentuk fisik pulse heart rate sensor (a) bagian depan dan (b) bagian belakang (Sumber: www.sparkfun.com/products/11574 )
Di  dalam  modul  sensor  ini  telah  diintegrasikan  sejumlah  fungsi  komponen  yaitu  sensor infrared, detektor cahaya, rangkaian filter, rangkaian penguat sinyal dan komponen proteksi rangkaian. Skematik diagram sederhana modul ini ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3. Skematik diagram modul pulse heart rate sensor
(Sumber: Murphy, 2012)
Pulse  heart  rate  sensor  pada  dasarnya  menggunakan  prinsip  kerja  photoplethysmography, dimana merupakan metoda optis yang relatif sederhana dan murah untuk mendeteksi secara non-invasive  perubahan  volume  darah  setiap  jantung  berdetak  pada  jaringan  pembuluh darah (Allen,  2007) .  Sinyal  yang  dihasilkan  oleh  sensor  menghasilkan  gelombang  yang dinamakan photoplethysmogram (PPG) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4. PPG dalam dunia  medis  digunakan  untuk  pengukuran respiratory  rate  (pernafasan)  dan  heart  rate (detak jantung). Saat jantung memompa darah ke seluruh tubuh, setiap denyut yang terjadi disertai  dengan  munculnya  gelombang  pulsa  seperti  gelombang  kejut  yang  merambat melalui  arteri  hingga  ke  lapisan  kapiler  tangan  (jemari)  tempat pulse  heart  rate  sensor dipasang.
Gambar 4. Contoh bentuk sinyal Photoplethysmogram
(Sumber: Murphy,dkk, 2018)
Photodiode  yang  sudah  terintegrasi  dalam  komponen  APDS  9008  digunakan  sebagai penangkap  gelombang  cahaya  yang  dipancarkan  oleh Infra  Red  (IR).  Metoda  pengukuran detak  jantung  pada  pembuluh  darah  jari  tangan  pada  sistem  ini  menggunakan  metoda refleksi, dimana IR sebagai sumber cahaya dipasangkan sejajar dengan Photodiode sebagai sensor  cahaya,  seperti  ditunjukkan  pada  Gambar  5.  Sinyal  atau  perubahan  yang  diterima oleh Photodiode adalah pantulan cahaya dari IR. Photodiode mengubah besarnya intensitas cahaya yang diterima menjadi arus listrik. Besar kecilnya cahaya yang diterima berdasarkan pantulan cahaya dari IR yang dipancarkan ke pembuluh darah pada jari tangan.

## Gambar 5. Metoda pendeteksian detak jantung dengan metode refleksi
(Sumber: Udupa & Aroul, 2014)
Arus listrik yang dihasilkan oleh komponen APDS-9008 kemudian diubah menjadi tegangan listrik di titik TP0 dengan menggunakan sebuah resistor 12 kΩ. Tegangan listrik ini kemudian disaring  untuk  menghilangkan  tegangan  DC  dan  diperkecil  tegangannya  dengan menggunakan  kapasitor  C1  dan  C2.  Sinyal  ini  kemudian  dihubungkan  rangkaian differensiator  op-amp  dengan  frekuensi  cut-off  3,38  Hz  yang  dihasilkan  oleh  kapasitor  C3 dan R5.  Rangkaian differensiator  ini  akan  berfungsi  ganda yaitu  sebagai differensiator  dan sebagai  penguat inverting.  Rangkaian  akan  berfungsi  sebagai  differensiator  jika  frekuensi sinyal input pada TP1 lebih kecil dari frekuensi cut-off atau rangkaian akan berfungsi sebagai penguat inverting  jika  frekuensi  sinyal  input  pada  TP1  lebih  besar  dari  frekuensi  cut-off.
Sinyal pada TP1 kemudian dihubungkan dengan komponen C4 dan resistor R3 untuk difilter kembali  dengan  frekuensi cut-off  0,72  Hz.  Dengan  kata  lain,  rangkaian  ini  akan  menfilter sinyal  sesuai dengan  detak  jantung  manusia pada  umumnya  yaitu lebih  kurang 43  sampai dengan 200 beat per minute (bpm).
Komponen  resistor  R3  dan  R4,  berfungsi  juga  sebagai  pembagi  tegangan  untuk menghasilkan  tegangan  bias  untuk  sinyal  TP1  sehingga  memiliki  sinyal  dengan  tegangan offset  sebesar  setengah  dari  tegangan  catu  daya  (Vcc)  yang  diberikan.  Sinyal  tersebut kemudian  dikondisikan  dengan  rangkaian differensiator  op-amp  sesuai  dengan  frekuensi sinyal input yang mengalir pada rangkaian. Jika rangkaian differensiator ini berfungsi sebagai penguat,  maka  akan  menghasilkan  penguat inverting  dengan  penguatan  sebesar  330  kali. Tegangan  keluaran  (Vout)  dari  modul  ini  berupa  level  tegangan  DC  yang  memenuhi persyaratan untuk diproses lebih lanjut oleh modul pemroses sinyal Arduino Nano melalui pin input analog (A0).
Modul  sensor  ini  juga  dilengkapi  dengan  pengaman  berupa diode  D2  untuk  mencegah terbaliknya polaritas catu daya yang diberikan agar menghindari kerusakan pada komponen. Diode  D2  akan  bersifat  forward  bias  jika  polaritas  catu  daya  dalam  posisi  yang  benar, sedangkan Diode  D2  akan  bersifat  reverse  bias  jika  polaritas  catu  daya  dalam  posisi  yang salah.
b. Modul Pemroses Sinyal Sinyal  tegangan  keluaran  (Vout)  yang  telah  dihasilkan  oleh  modul  sensor  kemudian dihubungkan ke modul pemroses sinyal berbasis Arduino Nano melalui pin analog A0, seperti ditunjukkan  pada  Gambar  6.  Sinyal  tegangan  yang  bersifat  analog  ini  kemudian  diubah menjadi sinyal digital untuk diproses menjadi nilai detak jantung terukur. Pemrosesan data ini dilakukan dengan perangkat lunak yang diprogram pada modul Arduino Nano. Prosedur lengkap  seluruh  perangkat  lunak  yang  diimplementasikan  pada  sistem  ini  mencakup penyeleksian  data  sinyal  detak  jantung,  penghitungan  data  detak  jantung,  penyimpanan data detak jantung, dan penampilan data detak jantung.
Penyeleksian data sinyal detak jantung dan penghitungan data detak jantung pada sistem ini menggunakan program Arduino yang telah diimplementasikan oleh Murphy dan rekan yaitu Arduino Code v1.2 Walktrhrough (Murphy, dkk, 2018). Dalam algoritma program tersebut, setelah  sinyal  analog  dikonversikan  menjadi  data  digital  dengan  ADC  10  bit  yang terdapat pada Arduino Nano, kemudian data diproses sedemikian rupa hingga dapat dihasilkan jumlah detak jantung yang terukur dalam satu menit.
Detak jantung yang telah dihitung oleh modul pemroses sinyal ini kemudian dikirimkan pada modul penyimpan data berupa micro SD Card melalui komunikasi serial peripheral interface (SPI). Model komunikasi SPI ini memanfaatkan empat buah pin digital modul Arduino Nano yaitu  pin  D4,  D11,  D12  dan  D13  yang  secara  berturut-turut  dihubungkan  ke  empat  pin modul penyimpanan data yaitu pin CS, MOSI, MISO dan SCK.
Gambar 6. Skematik diagram modul pemroses sinyal berbasis Arduino Nano

## c.  Modul Penyimpan Data
Data  detak  jantung  yang  telah  diukur  kemudian  disimpan  pada  modul  penyimpan  data berupa  media mirco  SD  Card.  Media  penyimpanan  data  ini  digunakan  selanjutnya  untuk menyimpan seluruh data detak jantung dari pasien atau naracoba untuk dilakukan evaluasi detak  jantung  terukur  dengan  kegiatan  yang  dilakukan  oleh  pasien  atau  naracoba  dalam kurun waktu tertentu. Namun untuk studi saat ini, data detak jantung yang tersimpan pada media penyimpan data hanya akan dievaluasi berdasarkan besarnya kapasitas memori data yang terpakai untuk menyimpan  satu kali  data pengukuran detak  jantung.  Hal  ini  berguna
untuk dapat mengevaluasi besarnya kapasitas memori micro SD Card yang diperlukan untuk merekam sejumlah data detak jantung dalam kurun waktu tertentu.
Agar modul ini dapat berkomunikasi dengan modul pemroses sinyal, maka modul micro SD Card  ini  menggunakan  jenis  komunikasi  SPI  dengan  menghubungkan  secara  beurutan  4 empat buah pin yaitu pin CS, MOSI, MISO dan SCK pada 4 buah pin modul Arduino Nano yaitu pin D4, D11, D12 dan D13, seperti ditunjukkan pada Gambar 7. Model komunikasi ini memang  lebih  boros  dalam  pemakaian  jalur  data  namun  lebih  aman  dalam  melakukan sinkronisasi data antara data yang dikirimkan dari modul pemroses sinyal dengan data yang diterima  oleh  modul  penyimpan  data.  Hal  ini  disebabkan  karena  model  ini  menggunakan komunikasi sinkron dengan satu sumber clock  yang berasal dari modul Arduino Nano. Pada penelitian ini data disimpan pada micro SD Card dengan kapasitas 2 GByte dalam bentuk file teks.
D4 D13 D11 D12 5V GND PIN ARDUINO Gambar 7. Skematik diagram modul micro SD Card

## 2.2  Metode Perancangan dan Implementasi Perangkat Lunak
Proses kerja perangkat lunak sistem perekam detak jantung atau denyut nadi berbasis pulse heart rate sensor ini dijelaskan dalam bentuk diagram alir atau flowchart seperti dapat dilihat pada Gambar 8. Sistem akan mulai bekerja pada saat diberi catu daya. Setelah sistem mulai bekerja, selanjutnya sistem melakukan tes koneksi antara Arduino Nano dengan pulse heart rate  sensor dan  modul micro  SD  Card. Tes  koneksi  Arduino  Nano  adalah proses persiapan awal sistem pada saat akan bekerja.
Proses  selanjutnya  adalah  pembacaan  pada  modul micro  SD  Card,  dimana  jika  modul  SD Card tidak terbaca atau SD Card tidak berfungsi maka proses akan kembali pada pengecekan koneksi  antar  modul  pada  mikrokontroler.  Akan  tetapi,  jika  modul micro  SD  Card  terbaca maka proses selanjutnya adalah Arduino Nano melakukan pembacaan data analog dari pulse heart rate sensor untuk diubah dan diproses secara digital hingga menghasilkan nilai detak jantung dalam satuan bpm. Nilai detak jantung ini kemudian akan dikirimkan untuk disimpan pada modul micro  SD  Card.  Format  data  yang  dihasilkan pada  SD  Card untuk  menyimpan data  detak  jantung  adalah  format  teks.  Data  ini  kemudian  dibaca  secara  manual  dengan memindahkan SD Card  pada card reader.

## Gambar 8. Flowchart perangkat lunak sistem

## 2.3  Metode Pengujian Sistem
Pada penelitian ini pengujian sistem dilakukan dengan melakukan pengukuran detak jantung antara sistem berbasis pulse heart rate sensor dan Oxymeter secara bersamaan pada tangan yang sama namun pada jari yang berbeda. Penggunaan Oxymeter komersial dianggap telah dapat  dijadikan  sebagai  alat  ukur  referensi  pembanding  untuk  sistem  ini  karena  alat Oxymeter  juga  menghasilkan  data  detak  jantung  terkalibrasi  (oleh  pabrik)  melalui pengukuran  di  jari  tangan.  Di  samping  itu,  penggunaan Oxymeter  ini  bertujuan  untuk mendapatkan nilai detak jantung pada posisi yang sama yaitu pada jari tangan. Selain itu, bertujuan  untuk  mempermudah  pengukuran  detak  jantung  pada  naracoba  sehingga  tidak perlu  pergi ke  rumah  sakit  atau  instansi  kesehatan  yang  memiliki  alat  ukur  tekanan  darah terkalibrasi lain seperti ECG ( Electro Cardio Gram).
Prosedur pengujian sistem ini dilakukan dengan meletakkan Pulse heart rate sensor pada jari telunjuk, sedangkan Oxymeter diletakkan pada jari tengah, baik pada tangan kanan maupun tangan kiri. Prosedur pengujian ini seperti terlihat pada Gambar 9. Pengambilan data detak jantung dalam satu menit (bpm) diambil satu kali pada setiap tangan. Pengujian dilakukan pada 30 orang naracoba yang berbeda yaitu terdiri dari 8 orang wanita dan 22 orang laki- laki dengan rentang usia antara 18 tahun sampai 23 tahun.
Data  detak  jantung  yang  diukur  pada  sistem  berbasis pulse  heart  rate  sensor  kemudian disimpan  pada  modul micro  SD  Card.  Besarnya  rata-rata  kapasitas  data  yang  digunakan pada  kartu  memori  untuk  setiap  penyimpanan  data  detak  jantung  per  menit  kemudian dicatat  guna  melakukan  perhitungan  kapasitas  total  kartu  memori  yang  diperlukan  untuk
menyimpan  data  detak  jantung  selama  minimal  24  jam.  Data  ini  akan  digunakan  untuk pengembangan sistem selanjutnya.
Gambar 9. Prosedur pengukuran detak jantung antara sistem berbasis pulse heart rate sensor dan Oxymeter secara bersamaan pada dua jari tangan naracoba.
Selain  itu,  pengujian  sistem  juga  dilakukan  untuk  mengukur  impedansi  total  yang  dimilikii oleh  sistem.  Pengukuran  impedansi  ini  dilakukan  untuk  mengetahui  rata-rata  kapasitas energi  yang  dipakai  oleh  sistem  selama  melakukan  pengukuran  detak  jantung.  Pengujian dilakukan  dengan  mengukur  tegangan  dan  arus  yang  terjadi  pada  saat  sistem  diaktifkan untuk  setiap  5  menit  selama  satu  jam.  Pengukuran  tegangan  dan  arus  diukur  dengan menggunakan  dua  buah  AVO  meter  yang  berbeda  dengan  tipe  DEKKO  DM-181.  Besarnya energi  rata-rata  yang  digunakan  selama  5  menit  tersebut  digunakan  untuk  menghitung energi  total  sistem  yang  digunakan  selama  1  jam.  Total  energi  ini  digunakan  untuk memperhtungkan spesfifikasi kapasitas baterai atau catu daya yang diperlukan oleh sistem ketika digunakan untuk melakukan perekaman data detak jantung selama minimal 24 jam.

## 3. HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS SISTEM
Hasil  pengujian  sistem  perekam  detak  jantung  menunjukkan  bahwa  sistem  telah  dapat mengukur  detak  jantung  ketiga  puluh  orang  naracoba  dengan  rentang  detak  jantung  dari minimal sebesar 60 bpm dan maksimal sebesar 115 bpm. Hal ini telah menunjukkan bahwa sistem telah dapat mengukur sesuai spesifikasi batas pengukuran detak jantung sistem yatu dari  50  bpm  sampai  dengan  200  bpm.  Data  detak  jantung  yang  diperoleh  dari  hasil pengujian  ini  tidak  diperuntukkan  atau  difokuskan  untuk  kepentingan  diagnosa  kesehatan naracoba. Dari  hasil  pengujian juga terlihat  bahwa  sistem  telah memiliki nilai  akurasi rata- rata  pengukuran  yang  relatif  kecil  yaitu  1  –  2  bpm  jika  dibandingkan  dengan  hasil pengukuran  detak  jantung  dengan  menggunakan Oxymeter.  Hal  ini  terjadi  baik  pada pengukuran  detak  jantung  pada  jari  tangan  kanan  maupun  pada  jari  tangan  kiri,  seperti ditunjukkan  pada  Gambar  10  dan  Gambar  11.  Perbedaan  nilai  tersebut  dapat  dijadikan
sebagai faktor kalibrasi untuk sistem berbasis pulse heart rate sensor  atau dapat dinyatakan bahwa sistem yang diimplementasikan telah sesuai dengan spesifikasi ketelitian pengukuran sistem yang dirancang.
Perbedaan maksimum yang terjadi yaitu 4 bpm pada tangan kanan dan 5 bpm pada tangan kiri.  Namun  perbedaan  ini  tidak  tejadi  pada  naracoba  yang  sama,  sehingga  dapat disimpulkan bahwa perbedaan ini bukan berasal dari ketidakstabilan sistem alat ukur tetapi dapat  dimungkinkan  pada  pelaksanaan  prosedur  pengukuran.  Dengan  kondisi  ini,  maka untuk  selanjutnya  perlu  diantisipasi  untuk  melakukan  metoda  pengukuran  dengan melakukan  perhitungan  nilai  rata-rata  dari  sejumlah  pengukuran  dalam  menentukan  nilai detak jantung (bpm) yang terukur.

## Gambar 10. Data perbandingan detak jantung pada tangan kiri dari pengukuran 30 naracoba

## Gambar 11. Data perbandingan detak jantung pada tangan kanan dari pengukuran 30 naracoba
Jika  data  pengukuran  detak  jantung  dari  sistem  dibandingkan  antara  data  detak  jantung pada tangan kiri (Gambar 10) dengan data detak jantung pada tangan kanan (Gambar 11), maka  diproleh nilai  rata-rata perbedaan detak  jantung  sebesar  4 bpm.  Hal ini terjadi  pada
0 20 40 60 80 100 120 140 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 D et ak ja nt un g [b pm ] Naracoba ke- Pulse Heart Rate Oxymeter 0 20 40 60 80 100 120 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 D et ak ja nt un g [b pm ] Naracoba ke- Pulse Heart Rate Oxymeter
hasil  pengukuran  detak  jantung  pada  jari  tangan  kiri  dan  jari  tangan  kanan,  baik  dengan menggunakan Oxymeter  maupun  dengan  menggunakan  sistem  berbasis  pulse  heart  rate sensor.  Dari  data  pengukuran  diperoleh  23%  (7  dari  30  orang)  naracoba  memiliki  detak jantung yang hampir sama (perbedaan lebih kecil dari 1 bpm) ketika dilakukan pengukuran melalui jari tangan kanan dan jari tangan kiri. Hal ini tentu saja perlu pengujian lebih lanjut dengan  memasukkan  parameter  kebiasaan  naracoba  dalam  menggunakan  kedua  belah tangannya. Dikarenakan dalam penelitian ini faktor kecenderungan naracoba lebih dominan menggunakan  tangan  kanan  atau  tangan  kiri  masih  diabaikan.  Untuk  pengembangan  dan sebagai  acuan  pada  penelitian  selanjutnya,  pengukuran  akan  menanyakan  terlebih  dahulu tangan yang dominan digunakan oleh setiap naracoba sebelum melakukan pengukuran. Hal ini telah dibuktikan oleh penelitian yang dilakukan oleh Basaranoglu dan rekan dimana hasil penelitiannya  menunjukkan  bahwa  saturasi oksigen  jari tangan kanan secara  statistik lebih tinggi  dibandingkan  dengan  hasil  pengukuran  pada  jari  tangan  kiri  untuk  naracoba  yang dominan beraktivitas dengan tangan kanan (Basaranoglu, dkk, 2015) .
Analisis  hasil  pengujian  berikutnya  adalah  kapasitas  memori SD  Card  yang  terpakai  untuk melakukan  perekaman  satu  kali  pengukuran  detak  jantung.  Dari  hasil  pengujian  diperoleh bahwa rata-rata kapasitas memori dari setiap file teks yang terbentuk adalah 27 bytes untuk satu  kali  perekaman  denyut  jantung  per  menit.  Dengan  nilai  pengujian  ini,  maka  dapat dihitung  kapasitas SD  Card    minimal  yang  diperlukan  untuk  perekaman  selama  1  hari  (24 jam  =  1440  menit)  adalah  38.880  bytes.  Jadi  dengan  penggunaan  kapasitas  memori SD Card sebesar 2 GByte, maka akan dapat menyimpan data lebih dari satu hari.
Data  pengujian  terakhir  yaitu  data  impedansi  sistem  yang  diukur  melalui  pengukuran tegangan  dan  arus  yang  mengalir  pada  sistem  ketika  yang  sedang  aktif.  Secara  berturut- turut rata-rata tegangan dan arus yang terjadi setiap 5 menit adalah 5,0875 volt dan 22,7 mA. Dari data yang dihasilkan tersebut maka dapat dihitung nilai impedansi rata-rata sistem yaitu  sebesar  224  Ω.  Jadi  dengan  baterai  9  volt  berkapasitas  200  mAh,  maka  baterai tersebut  akan  bertahan  selama  15,58  jam.  Dengan  kemampuan  baterai  ini  maka  untuk pengembangan  sistem  selanjutnya  yaitu  menggunakan  sistem  ini  untuk  merekam  detak jantung  selama  lebih  dari  24  jam  perlu  direncanakan  dengan  baik.  Sebagai  gambaran rencana yang dapat dilakukan yaitu dengan melakukan penggantian baterai sebelum baterai tersebut  habis  energinya,  mengurangi  jumlah  pengambilan  data  tidak  setiap  menit  atau mengatur  sistem  aktifasi  sistem  secara  otomatis  dimana  hanya  akan  aktif  ketika  akan mengambil saja.

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil analisis pengujian dan pengukuran detak jantung dengan pulse heart rate sensor  yang  dibangun  dalam  penelitian  ini,  dapat  diambil  beberapa  kesimpulan  sebagai berikut:
1. Rata-rata nilai akurasi sistem untuk mengukur detak jantung yaitu adalah 1 - 2 bpm terhadap Oxymeter baik untuk jari tangan kiri maupun jari tangan kanan.
2. Rata-rata kapasitas memori dari setiap file teks yang terbentuk adalah 27 bytes untuk satu kali perekaman denyut jantung per menit.
3. Impedansi rata-rata sistem yaitu sebesar 224 Ω.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Pada  kesempatan  ini  penulis  menyampaikan  rasa  terima  kasih  yang  sebesar-besarnya kepada ketiga puluh orang naracoba yang telah ikut serta dalam penelitian ini.

## DAFTAR RUJUKAN
Murthi, W. A. B., & Haryanto. (2014). Rancang  Bangun Alat Ukur Detak Jantung Dan Suhu
Tubuh  Manusia  Berbasis  Mikrokontroler  ATMega16.  Jurnal  Ilmiah  GO  INFOTECH,
20(1), 18
Rozie,  F.,  Hadary,  F.,  &  Pontia  W,  F.  T.  (2016).  Rancang  Bangun  Alat  Monitoring  Jumlah
Denyut Nadi / Jantung Berbasis Android. Jurnal Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Tanjungpura, 18
Wohingati,  G.  W.,  &  Subari,  A.  (2013).  Alat  Pengukur  Detak  Jantung  Menggunakan  Pulse Sensor Berbasis Arduino UNO R3 Yang Diintegrasikan Dengan Bluetooth. Jurnal Gema Teknologi, 17(2)
Heruryanto, H., & Dkk. (2014). Sistem Pengukuran Denyut Jantung Berbasis Mikrokontroler ATMega8535.  Jurusan  Fisika  Fakultas  Matematika  dan  Ilmu  Pengetahuan  Alam,
Universitas Hasanuddin
Lukman,  M.  P.,  &  Surasa,  H.  (2017).  Portable  Monitoring  Penderita  Penyakit  Jantung Terhadap Serangan Berulang Berbasis Android. Seminar Nasional Teknologi Informasi Processing. (B4)
Sparkfun (2018). Pulse Sensor. Dipetik pada 13 Juni 2018 dari:
https://www.sparkfun.com/products/11574
Murphy,  J.  (2012).  Pulse  Sensor  Amplified. Dipetik  pada  13  Juni  2018  dari:
http://www.theorycircuit.com/pulse-sensor-arduino/
Allen,  J.  (2007).  Photoplethysmography  and  Its  Application  in  Clinical  Physiological
Measurement. Physiological Measurement 28: R1-R39
Udupa, A. & Aroul, P. (2014). Designing a Heart Rate Monitor for Wearable Devices . Dipetik pada  13  Juni  2018  dari: https://www.mdtmag.com/article/2014/09/designing-heart- rate-monitor-wearable-devices
Murphy, J., Needham, B., Yury, G. (2018). Pulse Sensor Amped. Dipetik pada  11 Juni 2018
dari: https://pulsesensor.com/pages/pulse-sensor-amped-arduino-v1dot1
Basaranoglu,  G.,  Bakan,  M.,  Umutoglu,  T.,  Zengin,  S.  U.,  Idin,  K.,  &  Salihoglu,  Z.  (2015).
Comparison of SpO 2 Values From Different Fingers of The Hands. Springerplus 4: 561