e-ISSN 2654 - 4733

## Rancang Bangun Alat Pengawasan Kondisi Penderita Vertigo Menggunakan Accelerometer Berbasis Mikrokontroler
Yulastri 1 , Era Madona 2* , Efrizon 1 2 3 Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Padang emadona38@gmail.com
Kampus Politeknik Negeri Padang, Limau Manis Padang
Abstract— This research designs and makes low-cost portable devices to monitor risk patients losing their balance such as vertigo patients and cause dizziness, fall or not. This tool can determine the patient condition and send information in SMS  notification  and  telephone  calls  to  the  patient's  family.  This  tool  uses  ATmega  328  (Arduino  Uno)  and  tilt  sensor HMC5883L  (accelerometer)  GY-273  as  the  patient's  body  tilt  detector  and  GSM  SIM800L  module  for  sending  SMS notifications  and  phone  calls  for  remote  information  while  for  short  range  notifications  used  LEDs  and  Buzzers.  The position detection of vertigo patients works by reading the slope of the patient's body with a tilt sensor (accelerometer) and if the patient's position is no longer robust or unbalanced, then this condition trigger the GSM SIM800L module activate phone  calls.  When  the  patient  falls  and  presses  the  push  button,  this  condition  ask  the  GSM  SIM800L  module  sending SMS  notifications.  The  results  of  testing  performed  on  the  device  in  detecting  falls  as  much  as  30  times,  obtained  the value of the sensitivity of dizziness activity by 87% and the value of sensitivity on activity fell by 90%. The system requir es an average of 8 seconds after the activity falls to send SMS notifications to users of telephone numbers, and also requires an  average  of  5  to  6  seconds  after  dizziness  to  make  phone  calls  to  users  of  telephone  numbers.  It  is  expected  that  the making of this tool can ease monitoring in vertigo patients while on the move
Keywords: vertigo, accelerometer, monitoring system, low cost
Abstrak— Penelitian  ini  mendesain  dan  membuat  alat  portable  berbiaya  rendah  untuk  mengawasi  dan  memantau pasien  beresiko  hilang  keseimbangan  seperti  vertigo.  Kehilangan  keseimbangan  dapat  berupa  insiden  pusing  atau jatuh.  Alat  ini  dapat  mengetahui  keadaan  pasien  kemudian  mengirimkan  informasi  berupa  SMS  dan  panggilan telepon  kepada  keluarga  pasien.  Sistem  ini  menggunakan  ATmega  328  (Arduino  Uno)  dan  sensor  kemiringan HMC5883L (accelerometer) GY-273 sebagai pendeteksi kemiringan tubuh pasien serta modul GSM SIM800L sebagai modul  pengiriman  notifikasi  SMS  dan  panggilan  telepon  untuk    penginformasian  jarak  jauh  sedangkan  untuk notifikasi jarak dekat digunakan LED dan Buzzer. Alat pendeteksi posisi pasien vertigo ini bekerja dengan membaca kemiringan dari tubuh pasien dengan sensor kemiringan (accelerometer) dan apabila posisi pasien terbaca tidak lagi tegap  atau  tidak  seimbang,  maka  kondisi  tersebut  akan  membuat  modul  GSM  SIM800L  mengaktifkan  panggilan telepon.  Saat  pasien  terjatuh  dan  menekan tombol  push  button,  maka  kondisi tersebut akan  membuat  modul  GSM SIM800L  mengaktifkan  pengiriman  notifikasi  SMS.  Hasil  pengujian  yang  dilakukan  pada  alat  dalam  mendeteksi jatuh  sebanyak  30  kali,  diperoleh  nilai  sensitifitas  pada  aktifitas  pusing  sebesar  87%  dan  nilai  sensitifitas  pada aktifitas  jatuh  sebesar  90%.  Sistem  membutuhkan  rata-rata  8  detik  pasca  aktifitas  jatuh  untuk  mengirimkan notifikasi  sms  kepada  pengguna  nomor  telepon,  dan  juga  membutuhkan  rata-rata  5  sampai  6  detik  pasca  aktifitas pusing untuk  melakukan  panggilan telepon  kepada  pengguna nomor  telepon.  Diharapkan  pembuatan  alat ini  dapat meringankan pemantauan pada pasien vertigo saat beraktivitas.
Kata kunci:vertigo, accelerometer, sistem monitoring, biaya rendah

## © 2018Elektron Jurnal Ilmiah

## I. PENDAHULUAN
Kesehatan  adalah  hal  sangat  penting  dalam kehidupan. Dengan menjalankan pola hidup sehat dan pola makan teratur dapat mengurangi resiko menderita penyakit. Namun terkadang kesadaran akan pola hidup sehat  dan  pola  makan  teratur  masih  terabaikan. Banyak penyakit dan gejala-gejala yang timbul akibat pola  hidup  dan  pola  makan  yang  tidak  teratur  salah satunya vertigo. Vertigo merupakan sakit kepala yang berbeda  dari  gejala  sakit  kepala  biasa  dan  migraine. Vertigo  adalah  suatu  sensasi  gerakan  atau  rasa  gerak
dari  tubuh  atau  lingkungan  sekitarnya  dengan  gejala yang  timbul,  terutama  dari  jaringan  otonomik  yang disebabkan  oleh  gangguan  alat  keseimbangan  tubuh yang  ditandai  dengan  perasaan  berputar,  dunia  serasa bergoyang,  benda  sekeliling  berputar,  rasa  mau  jatuh bahkan  adakalanya  benar-benar  terjatuh,  disertai dengan  mual,  muntah,  keringat  dingin  serta  merasa lebih baik jika berbaring.Terkadang seorang penderita vertigo  itu  sendiri  pada  awalnya  tidak  mengetahui jenis gejala maupun penyakit yang dideritanya karena gejala  yang  timbul  datang  secara  tiba-tiba.  Karena
gejala  yang  timbul  secara  tiba-tiba  ini  bisa mengakibatkan  penderita  vertigo  terjatuh  maka diperlukan  tindakan  pengawasan  untuk  penderita vertigo ini.
Pengawasan  ini  sangat  penting  dilakukan  agar tidak  terjadi  hal-hal  yang  tidak  diinginkan.  Keluarga terdekat  harus  selalu  menemani  dan  mengawasi  apa saja  yang  mereka  kerjakan.  Sehingga  apabila  terjadi sesuatu dapat langsung ditangani agar tidak berakibatkan  fatal.  Akan  tetapi  hal  tersebut  bukanlah hal  yang mudah  dilakukan karena  para  keluarga  tidak dapat  memantau  apa  yang  terjadi  dengan  penderita vertigo.
Untuk mengawasi dan memantau penderita vertigo apakah  terjadi  insiden  pusing,  jatuh  atau  tidak, diperlukan suatu alat yang berfungsi untuk mengetahui keadaan posisi penderita vertigo itu sendiri menggunakan  accelerometer  dari  jarak  dekat  maupun jauh. Beberapa penelitian terkait monitoring kesehatan telah  dilakukan  ,  Anagha  Jamthe  dkk,  menggunakan force  sensor  yang  diletakkan  pada  kaus  kaki  pasien parkinson,  menggunakan  RSSI  indicator  untuk dikirimkan  ke  base  station  (BS),  dengan  nilai  RSSI akan  diketahui  posisi  pasien[1].  ]  Harun,  M  Udin Rasyid  dkk  mengembangkan  mobile  monitoring Electromyogram  (EMG)  berbasis  wsn  menggunakan e-health  sensors  platform,  hasil  pembacaan  sensor akan  ditampilkan  pada  aplikasi  mobile.  Pasien  dapat melihat berapa persen ketegangan otot secara realtime. Selain  itu  pasien  dapat  melihat  data  EMG  mereka sebelumnya[2]. Menggunakan sensor DHT22 kemudian  ditampilkan  pada  LCD  untuk  monitoring pasien  ambient[3].  Penelitian  untuk  monitoring  detak jantung  untuk  pasien  beresiko  berbasis  IoT  juga telah dilakukan  oleh  Andrej  skraba  dkk,  menggunakan ESP8266 sebagai mikroprosesor dan pulse sensor data detak jantung kemudian ditampilkan pada smartphone[4].
Semua  penelitian  diatas  hanya  fokus  pada monitoring  dan  menggunakan  komunikasi  jaringan internet  [1,2,4]  yang  tentu  saja  menambah  biaya, selain itu tidak ada peringatan dan pemberitahuan baik kepada  dokter  atau  keluarga  pasien  beresiko  jika terjadi  sesuatu  pada  pasien.  Pada  penelitian  kami membuat  alat  portable  berbiaya  rendah  untuk mengawasi  dan  memantau  pasien  beresiko  vertigo apakah terjadi insiden pusing, jatuh atau tidak. Alat ini dapat  mengetahui  keadaan  pasien  vertigo  kemudian mengirimkan  informasi  berupa  SMS  dan  panggilan telepon kepada keluarga pasien. diharapkan pembuatan  alat  ini  dapat  meringankan  pemantauan pada pasien vertigo saat beraktivitas.
II. METODE PENELITIAN
Pada  bagian  ini  akan  dijelaskan  tentang  cara  kerja sistem  yang  terdapat  dalam  garis  besar  perancangan sistem  dan  diikuti  dengan  penjelasan  tentang perangkat  keras  (hardware)  yang terdiri dari  beberapa bagian  yang  berfungsi  untuk  mengelola  data.
Kemudian diikuti dengan perancangan dan pembuatan perangkat lunak (software) untuk mengaktifkan sistem alarm dari alat untuk pendeteksi posisi pasien meliputi buzzer dan notifikasi SMS maupun panggilan telepon.

## A. Blok Diagram
Alat  ini  menggunakan  sensor  kemiringan  untuk mengetahui kemiringan dari sensor yang diletakkan di dalam kotak yang bisa dikaitkan di ikat pinggang atau dimasukkan ke dalam tas agar dapat diketahui kondisi dari penderita vertigo. Sensor kemiringan accelerometer  ditentukan  menjadi  3  kondisi  yaitu, baik-baik  saja,  pusing  dan  jatuh.  Pada  saat  kondisi baik-baik  saja  LED  dan  buzzer  tidak  aktif  sebagai tanda  penderita  dalam  keadaan  baik,  seperti  terlihat pada gambar 1.
Selanjutnya  pada  kondisi  kedua  yaitu  pusing,  saat penderita  mengalami  pusing  dan  secara  tidak  sengaja menggerakkan  badan  karena  keseimbangan  badan yang  terganggu  sehingga  sensor accerlerometer akan membaca  pergerakan  dari  badan  penderita  yang sedang  mengalami  pusing.  Pada  saat  kondisi  pusing LED akan aktif  berkedip  secara  cepat tanda  penderita dalam  keadaan  pusing.  Dan  untuk  kondisi  pusing  ini juga  disediakan  tombol  panik  yang  bisa  digunakan penderita  vertigo  jika  membutuhkan  pertolongan  saat sedang  pusing.  Push  button  ini  tidak  digunakan  pada kondisi  pusing  saat  terdeteksi  sensor  accelero  saja tetapi juga saat kondisi baik-baik saja namun penderita vertigo  merasa  pusing  dan  ingin  menggunakan  push button  untuk  menginformasikan  kondisinya  ke nomor tujuan.  Jika  penderita  vertigo  menekan  push  button tersebut  maka  buzzer  akan  berbunyi,  LED  akan berkedip dan sim800 akan mengirim notifikasi sms ke nomor  08239xxx.  Pada  kondisi  terakhir  yaitu  jatuh, sensor kemiringan akan mengkondisikan dari penderita  yang  jatuh  terbaring  atau  terlentang. Mikrokontroler  akan  memproses  kondisi  yang  sudah ditentukan bahwa penderita telah terjatuh. Buzzer akan berbunyi  dan  LED  berkedip  dengan  cepat  sebagai notifikasi bahwa penderita terjatuh.
Gambar 1 . Blok Diagram Sistem Alat
Modul  GSM  SIM800L  yang menggunakan nomor telepon  “08229xxx”  akan  mengirimkan  SMS  ke
nomor  telepon  “0823911xxx”  sebagai  notifikasi bahwa  penderita  telah  terjatuh  dan  mengirimkan  sms sebagai  pemberian  informasi  bahwa  penderita  sedang mengalami  pusing  atau  terjatuh.  Alat  ini  juga menggunakan  RTC  sebagai  pengingat  bagi  penderita untuk  minum  obat.  Pada  alat  ini  disetting  penderita vertigo  minum  obat  3  kali  sehari  yaitu  pagi  pukul 08.00,  siang  pukul  14.00,  dan  malam  pukul  20.00. Setelah  disetting  maka  setiap  RTC    menunjukkan waktu  tersebut  maka  buzzer  akan  berbunyi  sebagai alarm atau tanda untuk mengingatkan penderita untuk minum obat.

## B. Perancangan Rangkaian Elektronika
Rangkaian  ini  terdiri  dari  pendeteksi  sudut kemiringan  menggunakan  accelerometer  GY-521 MPU6050  dan  juga  push  button  sebagai  pendeteksi jatuh. LED dan buzzer berfungsi sebagai indikator dan alarm  pada  alat.  Baterai  terhubung  ke  pin  5V  dan GND arduino. Modul GSM SIM800L berfungsi untuk mengirimkan notifikasi berupa SMS dan panggilan.
Sensor  accelerometer  GY-521  MPU6050yang menggunakan  koneksi  I2C  (SDA  dan  SCL)  dimana SDA  terhubung  ke  pin  A4  dan  SCL  ke  pin  A5 mikrokontroler  ATMega328.Baterai  sebagai  sumber tegangan  mobile  untuk  sistem  ini  terhubung  ke  +5V dan  GND  mikrokontroler  dan  +4V  ke  modul  GSM SIM800L.

## Gambar 2. Rangkaian elektronika Alat keseluruhan
Untuk  mendapatkan  tegangan  sebesar  +4VDC diperlukan  sebuah  DC-DC  converter.  Push  Button berfungsi  sebagai  pendeteksi  jatuh dari  pasien  vertigo yang  dihubungkan  ke  pin  6  mikrokontroler.  Untuk output  LED merah dan  putih dihubungkan  ke  pin 10, 11  dan  pin  12,  sedangkan  buzzer  dihubungkan  ke  pin 13.  Pada  modul  GSM  SIM800L  digunakan  untuk notifikasi  SMS  dan  panggilan  telepon  menggunakan koneksi  Rx  dan  Tx  yang  dihubungkan  ke  pin  7  (Tx) dan  pin  8  (Rx)  mikrokontroler  Arduino  Uno (ATMega328)

## C. Perancangan Perangkat Lunak
Peragkat  lunak  atau  program  yang  dibuat berdasarkan flowchart yang tampak pada gambar 3.
START Baca sensor accelerometer , RTC, dan push button Acc X, || Acc Y == Min Acc X, || Acc Y == Mid Acc X, || Acc Y == Max Baik- baik Saja Baca Push Button Push Button == 1 Notif SMS Pusing, Buzzer On, LED On Buzzer On, LED On Notif SMS Jatuh, Buzzer On, LED On RTC.hours == 08.00 RTC.hours == 14.00 RTC.hours == 20.00 Buzzer On Buzzer On Buzzer On STOP Push Button == 1 Notif SMS Pusing, Buzzer On, LED On T Y Y Y Y Y Y Y Y T T T T T T Gambar 3. Flowchart Alat

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada  bagian  ini  akan  dilakukan  pengujian  dan analisa pada 3. Pengujian  dan  Analisa  pada  Sensor GY-521 MPU 6050, Pengujian dan Analisa pada Real Time  Clock  (RTC)  dan    Pengujian  dan  Analisa  pada SIM800L.
A. Pengujian  dan  Analisa  pada  Sensor  GY-521 MPU 6050
Untuk menguji sensor kemiringan pada accelerometer,  data  keluaran  pada  sumbu  X  dan sumbu Y untuk mendeteksi keadaan penderita vertigo. Kemudian  data  sensor  ditampilkan  pada  serial monitor,  sehingga  di  dapat  hasilnya  sebagai  berikut. kondisi normal atau baik-baik saja nilai sumbu x dan y berada  pada  nilai  minimum.  Range  nilai  sensor kemiringaan ini adalah 16384LSB/g. untuk memperkecil  range,  di  program  dibagi  100  maka menjadi 163,84. Ketika penderita vertigo pusing, nilai sumbu  x  dan  y  berada  pada  nilai  tengah  dari  sumbu tersebut, sedangkan untuk kondisi jatuh nilai sumbu x dan y berada pada nilai maksimum.
Untuk  range  nilai  sensor  accelero  saat  kondisi baik-baik  saja  adalah  0  sampai  (±  45)LSB/g  untuk sumbu  x  dan  y.  Untuk  kondisi  pusing  (±  46)LSB/g sampai  (±85)LSB/g  untuk  sumbu  x  dan  y.  Dan  untuk kondisi jatuh yaitu (± 86)LSB/g sampai (± 163)LSB/g untuk sumbu x maupun sumbu y. Untuk kondisi jatuh ke  depan  dan  ke  belakang  nilai  sumbu  sensor kemiringan yang berubah adalah sumbu y. Karena saat jatuh  ke  depan  atau  ke  belakang  yang  menjadi  poros putar  adalah  sumbu  x,  jika  penderita  vertigo  jatuh  ke kiri  atau  kekanan  nilai  sumbu  yang  berubah  adalah sumbu  x  karena  yang menjadi  poros adalah  sumbu  y. Sedangkan untuk nilai  sumbu  plus (+) atau minus  (-) itu  berdasarkan  arah  rotasi.  Ketika  sumbu  berputar searah  jarum  jam  maka  nilai  sensor  akan  plus  (+). Ketika  sumbu  berputar  berlawanan  jarum  jam  maka nilai sensor menjadi minus (-).

## B. Pengujian dan Analisa pada Real Time Clock
(RTC)Penggunaan  RTC  adalah  untuk  pengingat minum obat bagi penderita vertigo jika mengkonsumsi obat  secara rutin.  Pada alat  ini  penderita  vertigo akan diingatkan  untuk  minum  obat  3  kali  yaitu  pagi  pukul 08.00WIB,  siang  pukul  14.00WIB,  dan  malam  pukul 20.00WIB  seperti  tampak  pada  gambar  4,  5,  6  hasil pengujian RTC.
RTC  dan  mikrokontroller  arduino  berkomunikasi secara  serial menggunakan pin  SCLK  pada  RTC,  pin data atau I/O yang digunakan untuk jalur data, dan pin RST  untuk  reset.  RTC  memiliki  dua  sumber  supply, jadi  walaupun  RTC  tidak  terhubung  ke  arduino  RTC tetap  bisa  up  date  waktu  karena  tetap  terhubung  ke baterai yang memang sudah terpasang di modul RTC. Jika  baterai  pada  RTC habis  atau  terlepas  maka  RTC tidak  bisa  up  date  waktu  dan  harus  diulangi  me  reset waktu dan tanggal.
Gambar 4. Jadwal minum obat pagi Gambar 5. Jadwal minum obat siang
Gambar 6. Jadwal minum obat malam

## C. Pengujian dan Analisa Pada  SIM 800L
Pengujian  terhadap  GSM  SIM800L  dilakukan untuk  mengetahui  bahwa  GSM  ini  dapat  bekerja dengan  baik  agar  bisa  berkomunikasi  dengan mikrokontroler sebagai penghubung ke jaringan GSM dari  mikrokontroler  yang  dipakai  sebagai  pengatur kapan dan ke nomor mana SMS akan dikirim serta isi pesan teks singkat (SMS) yang akan dikirim. Keadaan yang dikirim, yaitu keadaan terjatuh dan pusing. Lama pesan masuk ke handpone berkisar 2 detik. Waktunya tergantung  dengan  yang  kita  inginkan  dengan  cara
mengatur  delay.  contoh  bentuk  pembacaan  dan pengirim pesan peringatan seperti gambar di bawah:
Gambar 6. Tampilan sms yang tekirim ke nomor tujuan
Modul GSM SIM800L bisa mengirimkan pesan ke nomor  tujuan  karena  pada program arduino menggunakan perintah “AT+CMGF” yang merupakan perintah  untuk  mengirimkan  SMS  bagi  modul SIM800L ini.

## IV. KESIMPULAN
Setelah dilakukan pengambilan data dan percobaan alat secara langsung dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Untuk  range  nilai  sensor  accelero  saat  kondisi baik-baik saja adalah 0 sampai (± 45)LSB/g untuk sumbu x dan y. Untuk kondisi pusing (± 46)LSB/g sampai  (±85)LSB/g  untuk  sumbu  x  dan  y.  Dan untuk  kondisi  jatuh  yaitu  (±  86)LSB/g  sampai  (± 163)LSB/g untuk sumbu x maupun sumbu y.
2. Modul  GSM  SIM800L  mengirim  SMS  ketika penderita  vertigo  terjatuh,  ketika  menekan  push button  dengan  kondisi  pusing,  dan  saat  baik-baik saja tetapi merasa pusing kemudian menekan push button.
3. Penderita  vertigo  diingatkan  minum  obat  tiga  kali sehari  yaitu  pada  pukul  08.00WIB,  pukul 14.00WIB,  dan  pukul  20.00WIB  menggunakan
RTC.

## REFERENSI
[1]  Anagha  Jamthe,  Suryadip  Chakraborty,  Saibal  K  Ghosh,  and Dharma  P.  Agrawal  School.”  An  implementation  of  Wireless Sensor  Networks  in  monitoring  of  Parkinson's  Patients  using
Received  Signal  Strength  Indicator”.  IEEE  International Conference on Distributed Computing in Sensor Systems,2013.
[2] Harun, M Udin Rasyid Al, Prasetyo, Doni Nadhori, Isbat Uzzin Alasiry,  Ali  Husein.”  Mobile  Monitoring  of  Muscular  Strain Sensor  Based  on  Wireless  Body  Area  Network”.  IEEE International  Conference  on  Electronics  Symposium  (IES), 2015
[3] Ravi Kishore Kodali and Kopulwar Shishir Mahesh.” Low Cost Ambient  Monitoring  using  ESP8266”.  2016  2nd  IEEE International  Conference  on  Contemporary  Computing  and Informatics (IC3I).
[4].  Andrej  Škraba,  Andrej  Koložvari,  Davorin  Kofjač.”  Prototype of Group Heart Rate  Monitoring  with NODEMCU ESP8266”.
017 6th MEDITERRANEAN CONFERENCE ON EMBEDDED  COMPUTING  (MECO),  11-15  JUNE  2017, BAR, MONTENEGRO