## Rancang Bangun Sistem Kontrol Berbasis Biopotensial Mata (Studi Kasus : Mengontrol Aplikasi Berbasis Android)
Rahmat Maulana Yasin, Abdullah Nur Aziz*, Hartono
Fisika, FMIPA, Universitas Jenderal Soedirman Corresponding Author : abd.nur.aziz@gmail.com
Abstrak  Perbedaan  muatan  antara  dalam  dan  luar  sel  mengakibatkan  perbedaan  potensial  pada  sel yang disebut dengan biopotensial. Biopotensial yang dapat diukur salah satunya adalah biopotensial mata. Pada penelitian ini,  biopotensial  mata diterapkan pada sistem  kontrol aplikasi smartphone berbasis  Android.  Sistem kontrol tersebut dapat membantu penyandang tunadaksa dalam mengoperasikan smartphone. Sistem dirancang dengan  komponen  perangkat  keras  yang  terdiri  dari  elektroda  Ag/AgCl,  penguat  instrumentasi, Driven  Right Leg (DRL), high  pass  filter, low  pass  filter,  penguat non-inverting dan  penguat  penjumlah  yang  selanjutnya diproses  menggunakan  Arduino  Uno  dan  dikirim  ke smartphone dengan  koneksi Bluetooth.  Aplikasi  android dibuat  menggunakan  App  Inventor  2 berupa aplikasi Surah Yaasiin.  Selanjutnya diukur  batas  nilai  pergerakan mata  ke  kanan  dan  ke  kiri  pada  lima  orang  subjek  dengan  menginstruksikan  menggerakan  mata  ke  kiri,  lurus dan kanan.  Nilai  yang  diperoleh  untuk  pergerakan  mata  ke  kanan  sebesar ≤1,87V  dan  ke  kiri  sebesar  ≥2,23V yang selanjutnya dimasukkan dalam program arduino. Sistem selanjutnya diuji pada lima orang subjek dengan menghubungkan  aplikasi  ke Bluetooth rangkaian  dan  diamati  respon  pada  aplikasi  untuk  menentukan  nilai akurasi  dan  error  dari  sistem.  Pengujian  dilakukan  dengan  pengulangan  tiap  gerakan  ke  kanan  dan  ke  kiri sebanyak  20  kali  tiap  subjek.  Diperoleh  akurasi  rata-rata  pergerakan  mata  ke  kanan  sebesar  84%  dan ke  kiri sebesar 86%, sedangkan  nilai rata-rata error untuk  pergerakan  mata  ke  kanan sebesar 16%  dan  ke  kiri sebesar 14%.
Kata kunci: Biopotensial, elektroda, mata, sistem kontrol, smartphone.
Abstract  The difference charge between the inside and outside of cells creates potential differences on the cells are called biopotentials. Biopotential that can be measured one of them is biopotential of the eye. In this research, biopotential of eye applied to the control system of smartphone app based on Android. The control system can  help the  disabled  in  operating  the smartphone.  The system is  designed  with  hardware components consisting of Ag/AgCl electrodes, instrumentation amplifier, Driven Right Leg (DRL), high pass filter, low pass filter, non-inverting amplifier and summing amplifier which are further processed using Arduino Uno and sent to  the  smartphone  by  the  Bluetooth  connection.  The  Android  app  created  using  App  Inventor  2  is  a  Surah Yaasiin app. Further measured the value of the movement of the eye to the right and left on the five subject by instructing moving the eye to the left, straight and right. Values obtained for right eye movement of ≤1.87V and to the left of ≥2.23V are then included in the A rduino program. The system was further tested on five subjects by  connecting  the  application  to  the  Bluetooth  of  Circuit  and  observed  the  response  on  the  application  to determine the accuracy and error value of the system. The test is done by repeating each movement to the right and left as much as 20 times each subject. The accuracy of the average eye movement to the right is 84% and to the left 86%, while the average error for the right eye movement is 16% and the left is 14%.
Keywords: Biopotential, control system, electrode, eye, smartphone.

## PENDAHULUAN
Tubuh  manusia  terdiri  dari  berbagai  macam sistem  salah  satunya  adalah  sistem  kelistrikan. Contoh  sistem  kelistrikan  terjadi  pada  potensial listrik yang mengalir pada sel-sel saraf dan serat otot.  Potensial  listrik  ini  berasal  dari  aliran  ion bermuatan masuk dan keluar sel sehingga terjadi
perbedaan  potensial  antara  luar  dan  dalam  sel atau  disebut  dengan  biopotensial (Cleveland Medical  Device  Inc,  2006).  Biopotensial  yang dapat  diukur  salah  satunya  biopotensial  mata atau EOG (Elektrookulogram).
Pada  penelitian  ini,  biopotensial  mata  akan digunakan  sebagai  alat  bantu  penyandang tunadaksa  untuk  dapat  mengontrol  aplikasi  pada smartphone berbasis android. Diharapkan dengan adanya  sistem  kontrol  ini  dapat  membantu penyandang  tunadaksa  untuk  dapat  mengontrol aplikasi pada smartphone android.

## TINJAUAN PUSTAKA Biopotensial Mata
Biopotensial  pada  tubuh  manusia  terdiri  dari dua  jenis  yaitu resting  potential dan action potential. Resting  potential terjadi  ketika  akson sedang  beristirahat,  Natrium  berada  di  luar  sel dan  Kalium  berada  di  dalam  sel.  Terjadi perbedaan  konsentrasi  antara  kalium  dan natrium,  konsentrasi  kalium  lebih  tinggi  dari natrium  di  dalam  sel sementara  kosentrasi natrium  lebih  tinggi  dari  kalium  di  luar  sel. Perbedaan  konsentrasi  tersebut  mengakibatkan terjadinya  pemompaan  natrium  ke  dalam  dan kalium  ke  luar  sel  sehingga  anion  memberikan muatan  negatif  untuk  menjaga  keseimbangan. Sedangkan action  potential terjadi  ketika  akson aktif,  natrium  berada  di  dalam  sel  dan  kalium berada  di  luar  sel. Action  potential merupakan kebalikan  dari resting  potential (Namdev  & Siddiqui, 2015).
Gambar 1. (a) resting potential (b) action potential.
Beda  potensial  yang  terjadi  pada  saat  resting potential dapat direpresentasikan dengan persamaan Goldman :
ln K Na Cl i i o p K Na Cl o o i p K p Na p Cl kT V q p K p Na p Cl   
   
                                      (1) Potensial yang terjadi bergantung pada temperatur (T), muatan proton (q p ), permeabilitas unsur  (P),  dan  konsentrasi  dari  tiap  ion (Hadiyoso & Rizal, 2015). Pada elektrookulogram (EOG) sinyal
biopotensial  yang  diterima  merupakan resting potential dari mata yaitu antara kornea dan retina atau  disebut  dengan corneal  retinal  potential (CRP). Mata  memiliki  dua  kutub dengan kornea menjadi  kutub  positif  sedangkan  retina  menjadi kutub  negatif (Namdev  &  Siddiqui,  2015).  Hal ini digambarkan pada Gambar 2.

## Gambar 2. Posisi kutub dan medan listrik mata

## Elektrookulografi
Elektrookulografi merupakan  salah  satu  teknik medis yang mana  elektroda  ditempatkan  di  dahi dekat  mata  untuk  merekam  gerakan  mata.
Gerakan mata dapat direkam dengan
menempatkan elektroda di sebelah kiri dan kanan mata untuk  mendeteksi  gerakan  horizontal atau di  atas  dan  di  bawah  mata untuk  mendeteksi gerakan  vertikal (Namdev  &  Siddiqui,  2015). Gerakan  vertikal  dari  mata  yang  terbaik  diukur pada  bagian  atas  mata  sedangkan  untuk  gerakan horizontal terbaik diukur pada tulang disisi mata (Hadiyoso & Rizal, 2015). Penempatan elektroda dapat dilihat pada Gambar 3.

## Gambar 3. Penempatan Elektroda
Mata digambarkan sebagai dipol tetap dengan kutub  positif  di  kornea  dan  kutub  negatif  di retina.  Ketika  mata  bergerak  menuju  salah  satu elektroda,  maka  sisi  positif  dari  retina  menuju elektroda tersebut dan dan sisi negatif mata pada elektroda  lainnya.  Sinyal  biopotensial  mata berada pada  kisaran frekuensi 0,1 Hz  sampai 30 Hz (Constable et al., 2017)
Gambar 4. Posisi kutub pada mata

## Elektroda
Elektroda yang banyak digunakan sebagai alat penyadap  sinyal  biopotensial  adalah  elektroda Ag/AgCl  (Silver/Silver  Chloride).  Elektroda  ini banyak  digunakan  karena  pemakaian  yang mudah dan handal. Selain itu, elektroda ini dapat digunakan pada suhu lebih dari 100 o C (Suryanto, 2007).
Elektroda  Ag/AgCl  ini  kecil,  mudah  dibawa dan  dapat  digunakan  pada  berbagai  penggunaan dan  biasanya  tidak  mengkontaminasi  media secara signifikan. Reaksi keseimbangan elektroda ini dapat ditulis sebagai berikut :
AgCl ↔Ag + +Cl - Ag + +e - ↔Ag
Dari  persamaan  reaksi,  dapat  diketahui  bahwa potensial elektroda bergantung pada aktivitas ion Cl - .  Bentuk  elektroda  yang  digunakan  untuk EOG adalah seperti pada Gambar 5 .
Gambar 5. Elektroda  Ag/AgCl  untuk  menyadap  sinyal biopotensial
Konstruksi  dari  elektroda  pada Gambar 5 dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6. Konstruksi elektroda Ag/AgCl
Model  listrik  dari  antarmuka  elektroda  hingga kulit dapat digambarkan pada Gambar 7.
Gambar 7. Model listrik biopotensial pada permukaan kulit
Gambar 7 menggambarkan  suatu model  listrik dari  antarmuka  elektroda-kulit  yang  basah. Dalam  model  ini, Vh, R e dan C e adalah half  cell potential dari elektroda, resistensi dan kapasitansi. R g adalah  resistansi  efektif  dari  gel, V s adalah  potensial  karena  semi-permeabilitas dari stratum korneum, lapisan atas epidermis; R s dan C s adalah  resistensi  dan  kapasitansi  dari lapisan  epidermis  dan R d adalah  resistensi  dari lapisan kulit yang lebih dalam (Fleury, Sugar, & Chau, 2015).

## Penguat Diferensial
Penguat  diferensial  merupakan  suatu  penguat dengan  tegangan  keluaran  atau V out yang merupakan  hasil  selisih  antara  kedua  buah tegangan  masukan  pada  terminal inverting dan non-invertingnya (Bentley, 2005). Rumus umum
yang  berlaku  untuk  penguat  diferensial  adalah sebagai berikut :
  2 1 F out IN R V V V R   (2)
Gambar 8. Rangkaian Penguat Diferensial

## Penguat Instrumentasi
Penguat instrumentasi adalah pengembangan dari penguat  diferensial  (selisih  tegangan)  yang mengakomodasi  masukan  selisih  tegangan. Penguat  instrumentasi  dibangun  oleh  tiga  buah op-amp.  Op-amp  1  dan  2  (A 1 dan A 2 ) dikonfigurasi  sebagai  penguat non-inverting, sedangkan  op-amp  ketiga  (A 3 )  dikonfigurasi sebagai  penguat  selisih  tegangan.  Penguat instrumentasi  didesain  dan  harus  memenuhi tegangan offset minimum,  penguatan  stabil, ketaklinieran  rendah, input impedansi  sangat tinggi, output impedansi  sangat  rendah, serta rasio  penolakan  modus  bersama  (common  mode rejection  ratio,  CMRR)  sangat  tinggi (Bentley, 2005).
Gambar 9. Rangkaian Penguat Instrumentasi
Tegangan keluaran yang dihasilkan dari
rangkaian
Gambar 9 ditunjukkan  pada persamaan berikut:
  1 2 1 2 1 out g R V V V R     
      (3)
Sedangkan penguatannya dirumuskan sebagai :
1 2 1 g R A R           (4)

## Penguat Tak Membalik
Penguat  tak  membalik  merupakan  rangkaian untuk  menguatkan  tegangan  dengan  keluaran memiliki  fasa  yang  sama  dengan  masukannya (Bentley, 2005). Tegangan keluaran dari rangkaian ini sebagai berikut :
1 1 f out in R V V R         (5)
Sedangkan  penguatannyanya  dapat  dituliskan sebagai berikut :
1 1 f V R A R         (6)
Gambar 10. Rangkaian Penguat tak membalik

## Penguat Penjumlah
Rangkaian adder atau penjumlah sinyal menggunakan  konfigurasi  Op-Amp  sebagai penguat  dengan input lebih  dari  satu  untuk menghasilkan  nilai  keluaran  yang  linier  dengan hasil  penjumlahan  sinyal input dan  faktor penguatannya.  Dasarnya,  rangkaian  ini  tersusun dari  penguat  membalik  atau  tak  membalik  yang diberi input lebih dari satu (Bentley, 2005).
Gambar 11. Penguat penjumlah tak membalik
Rangkaian  penjumlah  tak  membalik  memiliki penguatan yang tidak melibatkan resistansi input yang  digunakan.  Sehingga  sebaiknya  nilai resistansi  inputnya  bernilai  sama  agar  hasil penjumlahan  stabil  dan  akurat.  Penguatan  dari rangkaian  ini  sama  seperti  persamaan  (6) sedangkan keluarannya sebagai berikut :
2 1 1 2 1 2 1 2 1 . f out R R R V V V R R R R R                  (7)
Ketika nilai R 1 =R 2 =R maka 1 2 1 . 2 f out R V V V R                (8)

## Filter
Frekuensi biopotensial mata berada pada rentang 0,1Hz  sampai  dengan  30Hz    (Constable et  al., 2017).  Sehingga  frekuensi  di  luar  rentang tersebut perlu diredam karena dapat mengakibatkan noise. Tapis lolos tinggi diperlukan  untuk  meredam  frekuensi  yang rendah  dan  meloloskan  frekuensi  yang  tinggi yaitu  di  atas  0,1  Hz.  Sedangkan  tapis  lolos rendah  diperlukan  untuk  meredam  frekuensi yang  tinggi  dan  meloloskan  frekuensi  yang rendah  yaitu  di  bawah  30  Hz.  Frekuensi cut-off dari filter adalah :
1 2 c f RC   (9)

## Tapis Lolos Tinggi (High Pass Filter)
Tapis  lolos  tinggi  merupakan  suatu  rangkaian yang akan melewatkan isyarat yang berada diatas frekuensi cut-off dan akan menahan isyarat yang berada  dibawah  frekuensi cut-off.  Sinyal input dilewatkan pada rangkaian seri Kapasitor (C) dan Resistor  (R).  Rangkaian  HPF  ditunjukkan  pada Gambar 12.

## Gambar 12. Tapis Lolos Tinggi
Dari  terjadi bagi  tegangan antara C dan R.  Gain dari rangkaian tapis lolos tinggi ini adalah
1 1 1 1 out R in R C V
Z R V Z Z R j j C CR    
    (10)
Pada  saat  frekuensi  tinggi,  maka ω sangatlah besar  sehingga 1 j CR  sangat  kecil  dari  1,
sehingga gain dari  rangkaian  akan mendekati  1. Sedangkan pada saat frekuensi rendah maka gain akan  mengecil (Storey,  2009).    Grafik  respon gain dari  frekuensi  pada  tapis  lolos  tinggi  dapat dilihat pada Gambar 12.
Gambar 13. Respon gain tapis lolos tinggi

## Tapis Lolos Rendah (Low Pass Filter)
Tapis  lolos  rendah  yang  digunakan  adalah  tapis aktif  yang  keluarannya  akan tetap  ketika  diberi beban  sehingga  tidak  mengurangi  tegangan sebelumnya.  Tapis  lolos  rendah  yang  akan digunakan adalah tapis lolos rendah butterworth. Filter Butterworth tersusun  dari  tapis  lolos rendah pasif dan penguat operasional.
Pada  rangkaian  tapis  lolos  rendah  pasif terjadi bagi  tegangan  antara R dan C dan  yang memasuki penguat adalah tegangan dari kapasitor. Gain dari tegangan pada rangkaian low pass filter adalah
1 1 1 1 out C in R C j
V Z C
V Z Z j CR R j C       
   (11)
Pada  saat  frekuensi  rendah,  maka ω sangatlah kecil  sehingga j CR  sangat  kecil  dari  1,
sehingga gain dari  rangkaian  akan  mendekati  1. Sedangkan pada  saat  frekuensi  tinggi  maka  gain akan mengecil (Storey, 2009).
Hasil  tanggapan  frekuensi  filter  butterworth  ini datar  pada  daerah passband dan  redaman  yang meningkat secara monotikal pada stopband. Oleh karena  itu, low  pass  filter Butterworth sering digunakan  sebagai anti  aliasing  filter dalam aplikasi  konverter  data  dimana  tingkat  sinyal yang tepat diperlukan di seluruh sinyal passband.
Gambar 15. Respon frekuensi LPF Butterworth
Gambar 15 menunjukkan  respon  ideal  (garis solid) dan praktikal (garis putus-putus) frekuensi dari  filter  butterworth.  Karakteristik  dari  sebuah Filter butterworth tidak didesain untuk menyimpan sudut fasa konstan pada frekuensi cut-off.
pada frekuensi cut-off mengalami pelemahan sebesar -3dB  dan  frekuensi  diatas  frekuensi cut-off mengalami pelemahan
menjadi -20dB/dekade/orde (Hidayat, 2012).

## Driven Right Leg (DRL)
Rangkaian Driven  Right  Leg (DRL)  merupakan rangkaian  yang  digunakan  pada  instrumen  EKG untuk mengurangi noise yang berasal dari  tubuh dan juga untuk sistem pengaman pasien. Dinamai dengan Driven  Right  Leg karena  elektroda  yang
terhubung  pada  rangkaian  ini  adalah  elektroda pada  kaki  kanan  yang  merupakan  elektroda referensi  pada  EKG.  Rangkaian  ini  juga  dapat digunakan  pada  pengukuran  EOG    untuk memperoleh fungsi yang sama.
Gambar 16. Rangkaian Driven Right Leg
Elektroda  kaki  kanan terhubung  pada  keluaran Op-Amp.  Tegangan common-mode pada  tubuh dirasakan  oleh  rata-rata  kedua  resistor R a , terbalik,  diperkuat  dan  diumpankan  kembali  ke kaki  kanan.  Umpan  negatif  ini  menjadikan tegangan common-mode bernilai  rendah.  Arus pada  tubuh  tidak  mengalir  ke  ground  melainkan ke
keluaran
Op-Amp.  Hal  tersebut  berguna  untuk  mereduksi interferensi  selama  terhubung  ke  penguat biopotential dan efektif meng-ground-kan pasien (Webster, 2009).
Gambar 17. Rangkaian Driven Right Leg dengan kapasitor
Pada  gambar  dapat  memperkecil  penguatan common mode pada rangkaian penguat biopotensial. Sinyal common mode dideteksi dan dikuatkan  dengan  faktor feedback dan  diumpan balik  negatif  ke  tubuh.  Dengan  faktor feedback yang  besar,  maka  sinyal common-mode akan mengecil. Fungsi dari kapasitor C pada rangkaian adalah  untuk  mengurangi noise akibat  frekuensi tinggi (Gunawan, 2011). Dengan prinsip thevenin  maka,  rangkaian Gambar 17 dapat diubah  menjadi  rangkaian Gambar 18 dengan
V thevenin =(V a +V b )/2, R thevenin =R a /2 dan Rf=Z C //R b .
Sehingga
mod
2 feedback f common e a v R v R   (12)
Gambar 18. Rangkaian  ekuivalen driven  right  leg dengan Kapasitor

## METODE Perancangan dan Perangkaian Sistem
Pada  tahap  ini  sistem  dirancang  dan  dirangkai sesuai  dengan  diagram  blok  yang  ditunjukkan
pada Gambar 19.
Gambar 19. Diagram blok Sistem

## Pengambilan Data Tegangan
Tegangan  yang  diukur  merupakan  biopotensial mata yang telah melewati rangkaian pengkondisi sinyal. Data diambil pada mata lima orang subjek dengan  menginstruksikan  menggerakan  matanya ke  arah  kanan  dan  kiri  serta  lurus  secara berulang-ulang.  Selanjutnya  data  dianalisis sehingga diperoleh nilai batas tegangan pergerakan  mata  ke  kanan  dan  ke  kiri  yang selanjutnya  dimasukkan  ke  dalam  program  pada arduino.

## Pembuatan Program Mikrokontroller
Program  dibuat  dengan  menggunakan  software Arduino  IDE. Adapun  diagram  alir pemrogram tersebut ditunjukkan  pada Gambar 20.
Mulai Sinyal biopotensial yang telah dikuatkan Proses sinyal analog menjadi digital (ADC) Sinyal digital (ADC) Selesai Kirim pesan “ KANAN ”
Kirim pesan “ KIRI ” V<=V kanan V>=V kiri Ya Tidak Ya Tidak Baca sinyal biopotensial yang telah dikuuatkan Kirim pesan “ LURUS ”
Mengubah ADC menjadi tegangan (mengalikan ADC dengan resolusinya)
V=ADC*(5/1023) V Pesan terkirim

## Gambar 20. Diagram Alir Program Mikrokontroller

## Pembuatan Aplikasi Android
Aplikasi  android  yang dibuat  adalah  aplikasi buku  surah  Yaasiin.  Aplikasi  dibuat  dengan
menggunakan  App  inventor  2.  Pembuatan aplikasi  dapat  dilakukan  secara online di http://appinventor.mit.edu/ .  Koneksi  aplikasi
di-setting sebagai Bluetooth  client dan  dapat menerima  pesan  dari  perangkat Bluetooth lainnya.  Pesan  yang  diterima  digunakan  sebagai perintah  untuk  membuka  halaman  selanjutnya dan halaman sebelumnya. Selain itu, aplikasi ini dapat  digunakan  tanpa  terhubung  ke  sistem
kontrol yaitu dengan  cara menyapukan  jari  pada layar  ke  arah  kiri  untuk  membuka  halaman selanjutnya  dan  ke  arah  kanan  untuk  membuka halaman  sebelumnya  seperti  membuka  halaman buku.  Adapun  diagram  alir  pemrogramannya ditunjukkan pada Gambar 21.
Ya Ya Mulai Pesan dari mikrokontroller Selesai Halaman selanjutnya Halaman sebelumnya KANAN KIRI Tidak Ya Tidak Hubungkan ke Bluetooth HC-05 Terhubung Baca pesan dari mikrokontroller Terhubung Bluetooth Tidak Ya Tidak Ya LURUS Gunakan bluetooth ? Deteksi pergerakan pada layar Gerakan pada layar Halaman selanjutnya Halaman sebelumnya KIRI KANAN Ya Tidak Tidak Ya Tidak Halaman terbuka Halaman terbuka
Gambar 21. Diagram Alir Aplikasi Android

## Pengujian Sistem
Tahap ini sistem telah selesai dirangkai dan siap untuk diuji. Pengujian dilakukan pada mata lima orang  subjek  dengan  rangkaian  yang  sudah terhubung  dengan  android.  Mata  digerakkan  ke kanan  dan  ke  kiri  dengan  pengulangan  20  kali tiap  gerakan  tiap  subjek.  Respon  yang  terjadi pada aplikasi android dicatat.

## HASIL DAN PEMBAHASAN Perancangan dan  Perangkaian Sistem
Tahap  ini  dibagi  menjadi  beberapa  bagian  yaitu perancangan sistem, pembuatan skema rangkaian,  pemilihan  komponen,  pembuatan
layout  PCB, etching PCB,  pengeboran  dan pemasangan komponen. Sistem dirancang sesuai dengan diagram blok pada
Gambar 19 dan  selanjutnya  pembuatan  skema rangkaian  untuk input hingga level  shifter sebagai    rangkaian  pengkondisi  sinyal  seperti pada Gambar 22.
Gambar 22. Skema rangkaian pengkondisi sinyal
Rangkaian  pengkondisi  sinyal  dirancang  dengan penguatan penguat  instrumentasi  sebesar 20  kali dan  elektroda  referensi  terhubung  dengan rangkaian DRL. Filter  HPF  yang  digunakan adalah  filter  pasif  dengan  frekuensi cut-off 0,1 Hz  dan  LPF  dengan  filter  aktif  tipe  Butturwoth dengan  topologi  sallen-key  Orde  3  dengan frekuensi cut-off 30Hz.  Penguat non-inverting dirancang dengan penguatan 15 kali dan penguat penjumlah  dengan  penguatan  1  kali  dengan tegangan tambahan sebesar 1V.
Rangkaian  yang  telah  dirancang  selanjutnya dibuat  pada  PCB.  Pembuatan  rangkaian  pada PCB  terdiri  dari  beberapa  tahap  diantaranya pembuatan  layout  PCB  menggunakan software sprint layout 6.0.
Selanjutnya layout diaplikasikan  pada  PCB  dengan  teknik  gosok menggunakan lotion dan  selanjutnya  di-etching dengan  menggunakan  larutan  FeCl 3 .  PCB  yang telah di-etching selanjutnya dibor dan komponen dipasang.  Hasil  rangkaian  yang  telah  dibuat dapat dilihat pada Gambar 23.
Gambar 23. Rangkaian Pengkondisi sinyal
Gambar 24. Sistem Kontrol
Keluaran  dari  rangkaian  pengkondisi  sinyal selanjutnya  akan  diolah  dengan  menggunakan mikrokontroller  arduino  uno  yang  terhubung dengan pin pembacaan sinyal analog dan ground.
Selanjutnya hasil pengolahan oleh mikrokontroller akan dikirim dengan menggunakan Bluetooth HC-05  yang  memiliki tegangan  kerja  untuk  pin  RX  sebesar  3,3V sehingga dibutuhkan rangkaian pembagi tegangan  dari  PIN  TX  arduino  ke  PIN  RX Bluetooth.  Dikarena  PIN  TX  arduino  memiliki tegangan  sebesar  5V,  maka  dibutuhkan  resistor sebesar  1K Ω  dan  2KΩ  untuk  membagi tegangannya.  Sistem  Kontrol  lengkap  dapat dilihat pada Gambar 24.

## Pengambilan Data Tegangan
Data yang diambil adalah tegangan yang berasal dari  biopotensial  mata  telah  melewati  rangkaian pengkondisi  sinyal.  Biopotensial  mata  diukur dengan menggunakan NI USB-6009 dan direkam dengan  menggunakan  software Data  Logging and Monitoring. Subjek penelitian yang digunakan sebanyak lima orang.
Tegangan keluaran yang telah melewati rangkaian  pengkondisi  sinyal  dapat  dilihat  pada Gambar 25.  Pada  grafik,  untuk  puncak merupakan  pergerakan  mata  kearah  kiri  dan lembah  merupakan  pergerakan  mata  ke  kanan. Pengambilan data dilakukan dengan dua keadaan dimana  saat  pergerakan  ke  kanan  dan  ke  kiri ditahan  selama  satu  detik  dan  lima  detik.  Pada grafik,  lima  puncak  dan  lima lembah  terakhir merupakan pergerakan mata yang ditahan selama lima  detik.  Dari  rekaman  data  pengukuran melalui software  Data  Logging  and  Monitoring ditentukan waktu yang terbaik dalam pergerakan mata,  dilihat  dari  nilai  pergerakan  mata  apabila bergerak  ke kiri  maka  nilai  setelahnya  tidak menunjukkan seperti bergerak ke arah kanan atau sebaliknya.  Waktu  pergerakan  terbaik  yang diperoleh  adalah  0,98  detik.  Sehingga  pada grafik  ditentukan  batas  pergerakan  mata  yang disesuaikan  ketika  ditahan  selama  satu  detik. Batas  pergerakan  mata  ditentukan  secara  visual dengan  memperhatikan  respon  dari  setiap pergerakan.
Gambar 25. Tegangan keluaran tiap subjek
Dari  grafik  pada Gambar 25 diperoleh    batas- batas  pergerakan  mata  untuk  tiap  subjek  yang dapat dilihat pada
Tabel 1
Tabel 1. Batas  pergerakan  mata  tiap  subjek  dalam  satuan Volt Subjek ke- Batas Kanan Batas Kiri 1 1,90 2,18 2 1,93 2,16 3 1,80 2,30 4 1,85 2,25 5 1,85 2,25 Rata-rata 1,87 2,23
Batas  pergerakan  mata  rata-rata  yang  diperoleh dari  setiap  subjek  untuk  pergerakan  mata  ke kanan  adalah ≤  1,87V  dan  pergerakan  ke  kiri adalah ≥2,23V.  Nilai  batas  yang  diperoleh  ini selanjutnya digunakan pada pemrograman mikrokontroller arduino uno.

## Pembuatan Program Mikrokontroller
Program yang dibuat dalam penelitian ini adalah program  untuk  mengirim  pesan  arah  pergerakan mata melalui Bluetooth. Program dibuat menggunakan  software  arduino  IDE  dengan bahasa pemrograman C. Program ini menggunakan  fungsi if untuk  menentukan  arah pergerakan  mata  dengan  batas  nilai  yang  telah diperoleh pada tahap sebelumnya.
Gambar 26. Inisiasi dan void setup program arduino
Bagian  inisiasi  program  ini  adalah  pembacaan input analog  yang  berasal  dari  pin A0 pada arduino uno dan variabel adc dengan nilai awal 0 yang  keduanya  merupakan  bilangan integer (bulat) serta variabel V dengan nilai awal 0 yang merupakan bilangan float (desimal).  Selanjutnya pada  void  setup  merupakan  bagian  yang  akan dieksekusi  sekali  saja  pada  awal  program berjalan,  terdapat  pengaturan baudrate untuk komunikasi  serial.  Pada  program  ini  digunakan baudrate 9.600bps.  Nilai  ini  merupakan  nilai
standar  pada  komunikasi  serial  karena  tidak terlalu  lambat  dan  tidak  terlalu  cepat  karena apabila terlalu cepat dapat mengakibatkan noise. Nilai  baudrate  ini  harus  sama  dengan  piranti yang  akan  dikomunikasikan  seperti  pada Bluetooth atau  serial  monitor  dan  serial  plotter pada arduino IDE.

## Gambar 27. Void loop program arduino
Bagian void  loop merupakan  bagian  yang  akan diulang  terus  menerus  selama  arduino  menyala. Terdapat  perintah  pembacaan  input  analog  yang disimpan  pada  variabel adc.  Selanjutnya,  nilai adc yang  diperoleh  diubah  menjadi  nilai tegangan  dengan  cara  mengalikan  nilai adc dengan  resolusi  adc  10  bit  pada  arduino  dengan tegangan  referensi  5V.  Setelah  diperoleh  nilai tegangan,  selanjutnya  nilai  tegangan  tersebut dibandingkan dengan nilai batas arah pergerakan mata  ke  kanan  atau  ke  kiri  menggunakan  fungsi logika if.  Jika  nilai  pembacaan  lebih  dari  2,23V maka  arduino  akan  mengirimkan  pesan  “KIRI” dan  jika  nilai  pembacaan  kurang  dari  1,87V maka  arduino  akan  mengirim  pesan  “KANAN” selain  itu  apabila  nilai  pembacaan  bukan keduanya  maka  arduino  akan  mengirim  pesan “LURUS”.  Perulangan  dilakukan  dengan  jeda atau delay selama 1000ms atau 1s.

## Pembuatan Aplikasi Android
Aplikasi  android  yang  dibuat  adalah  aplikasi buku  surah  Yaasiin.  Aplikasi  dibuat  dengan menggunakan App  inventor  2. Pembuatan aplikasi dilakukan secara online di http://appinventor.mit.edu/ . Fungsi-fungsi
pada App  inventor  2 berupa  blok-blok  perintah
seperti puzzle sehingga  memudahkan  pengguna untuk  membuat  program  karena  apabila  tidak sesuai  atau bukan pasangannya  tidak akan dapat terhubung.
Aplikasi  surah  Yaasiin  pada  penelitian  ini  dapat dikontrol  dengan  menggunakan  sistem  kontrol yang  telah  dibuat  atau  secara  manual  dengan menyapu  layar  ke  kanan  atau  kiri  tanpa  koneksi Bluetooth. Sehingga aplikasi ini dapat digunakan oleh  penyandang  tunadaksa  atau  orang  normal. Pada  program  ini  terdapat  beberapa  bagian diantaranya blok inisiasi, blok untuk menghubungkan dengan
Bluetooth, blok penerimaan  pesan  dan  blok  peggunaan  aplikasi secara manual.
Gambar 28. Blok program inisiasi
Blok  pertama  adalah  blok  inisiasi  yang ditunjukkan  pada Gambar 28. Pada  blok  ini diinisiasikan global  index dan global  image. Pada global index diinisiasikan dengan nilai satu dan  selanjutnya global  index dapat  berubah bergantung  dari  keadaan  pada  blok  selanjutnya. Pada global  image diinisiasikan  urutan  atau daftar  gambar  dari  halaman-halaman  surah Yaasiin,  terdapat cover dan  isi  dengan  jumlah sebelas halaman.
Gambar 29. Blok program koneksi Bluetooth
Blok  ke-dua merupakan  blok program  untuk koneksi Bluetooth yang  ditunjukkan  pada
Gambar 29.  Pada  blok  ini  terdapat ListPicker1 yaitu tombol yang selanjutnya akan menampilan daftar  piranti Bluetooth yang  aktif  disekitar smartphone. Pada Before Picking akan menampilkan Bluetooth yang aktif dan pada after picking yaitu  setelah  memilih  piranti Bluetooth- nya  maka Bluetooth client akan  dihubungkan dengan  piranti  yang  dipilih  dan  apabila terhubung  maka  gambar  status  koneksi  akan berubah menjadi terhubung.
Gambar 30. Blok program penerimaan pesan Bluetooth
Blok  ke-tiga  adalah  blok  penerimaan  pesan Bluetooth yang  ditunjukkan  pada Gambar 30. Pada blok ini menggunkan clock timer, timer ini berfungsi seperti delay yaitu untuk memberi jeda penerimaan  pesan  melalui Bluetooth,  pada program  ini  digunakan delay satu  detik  karena pada  program  arduino  menggunakan delay satu detik  juga.  Nilai delay program  aplikasi  android dengan  program  pengiriman  pesan  pada  arduino harus  sama  agar  pesan  yang  dikirim  akan langsung  diterima  oleh  aplikasi  android.    Jika Bluetooth terhubung  dan  jumlah  bit  yang diterima  lebih  besar  dari  0  maka  pesan  yang diterima  akan  disimpan  pada  label  “Pesan”  dan status  koneksi  akan  terhubung,  jika  tidak menerima  pesan  apapun  maka  status  koneksi akan  terpustus.  Pesan  yang  diterima  selanjutnya akan  dibandingkan  dengan  menggunakan  fungsi logika if.  Jika  pesan  yang  diterima  adalah “KANAN” maka akan dieksekusi fungsi logika if selanjutnya  yaitu  untuk  mengubah  gambar.  Jika nilai global index kurang dari posisi gambar pada global  image maka  nilai global  index akan ditambahkan  satu dan background gambar  pada canvas1 akan  diubah  menjadi  posisi global image sesuai nilai global index pada saat ini. Jika
pesan  yang  diterima  adalah  “KIRI”,  maka  jika global  index lebih  besar  dari  satu  maka  nilai global index akan dikurangi satu dan background canvas1 akan  diubah  menjadi  posisi global image sesuai nilai global index pada saat ini.
Gambar 31. Blok  program  penggunaan  aplikasi  secara manual
Blok ke-empat adalah blok yang berfungsi untuk menjalankan  aplikasi  tanpa  koneksi Bluetooth atau tidak menggunakan biopotensial mata. Blok program  ditunjukkan  pada Gambar 31. Blok  ini digunakan  untuk  pengguna  aplikasi  yang merupakan  orang  normal  atau  tidak  memiliki sistem kontrol. Blok ini memungkinkan pengguna  hanya  dengan  menyapukan  jarinya pada  layar  ke  arah  kiri  atau  kanan  untuk mengganti  halaman.  Ketika canvas1 disapu dengan  jari  dan  jika  besar  sudut  absolut  yang terbentuk dari titik pertama jari menyentuh layar dan  titik  akhir  membentuk  sudut  lebih  dari  90 o atau  disapukan  ke  arah  kiri,  maka  jika  nilai global  index kurang  dari  posisi  gambar  pada global  image maka  nilai global  index akan ditambahkan  satu  dan background gambar  pada canvas1 akan  diubah  menjadi  posisi global image sesuai  nilai global  index pada  saat  ini. Selain  itu,  jika  nilai global  index kurang  dari posisi  gambar  pada global  image maka  nilai global  index akan ditambahkan  satu  dan background gambar  pada  canvas1  akan  diubah menjadi  posisi global  image sesuai  nilai global index pada saat ini.

## Pengujian Sistem
Setelah  sistem  kontrol  dirangkai  dan  batas pergerakan  mata  ke  kiri  dan  kanan  telah dimasukkan kedalam mikrokontroller,
selanjutnya  sistem diuji dengan  menghubungkan smartphone  android  dengan  aplikasi  surah Yaasiin  yang  telah  di-install terlebih  dahulu. Sistem diuji pada lima subjek dengan menginstruksikan  subjek  menggerakan  mata  ke kiri  dan  ke  kanan.  Respon  sistem  dilihat  pada aplikasi Surah Yaasiin yang telah di-install pada smartphone  android.  Ketika  mata  bergerak  ke kanan  maka  aplikasi  surah  Yaasiin  akan membuka halaman selanjutnya dan apabila mata bergerak ke kiri maka aplikasi surah Yaasin akan membuka halaman sebelumnya. Pergerakan mata ke kanan dan ke kiri dilakukan sebanyak 20 kali untuk  memperoleh  nilai  akurasi  dan  nilai  error. Akurasi  merupakan  ketepatan  sistem  dalam menampilkan  respon  sesuai  dengan  instruksi, sedangkan  error  merupakan  kesalahan  dimana respon  tidak  sesuai  dengan  instruksi.  Nilai akurasi dan error dari setiap subjek dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Akurasi dan error sistem kontrol
Subjek Kanan Kiri Akurasi Error Akurasi Error 1 100% 0% 75% 25% 2 80% 20% 90% 10% 3 75% 25% 90% 10% 4 75% 25% 95% 5% 5 90% 10% 80% 20% Rata-rata 84% 16% 86% 14%
Dari hasil pengujian  yang  diperoleh  nilai  rata- rata  akurasi  untuk  pergerakan  mata  ke  kanan sebesar 84% dan ke kiri sebesar 86%, sedangkan nilai  rata-rata  error  untuk  pergerakan  mata  ke kanan  sebesar  16%  dan  ke  kiri  sebesar  14%. Error dapat terjadi karena waktu pergerakan mata dapat  berbeda-beda  sehingga  tegangan  yang dihasilkan  tidak  sesuai  dengan  nilai  batas  yang ditetapkan. Waktu pergerakan mata yang ditahan terlalu  lama  dapat  mengakibatkan  respon  seperti bergerak  kearah  sebaliknya  atau  dalam  aplikasi ditandai  dengan  aplikasi  membuka  halaman selanjutnya  tetapi  ketika  lurus  akan  kembali  ke halaman  sebelumnya  sehingga  halaman  yang ditampilkan  tetap  seperti  halaman  sebelum melakukan gerakan mata atau justru
menampilkan  halaman  sebelumnya.  Apabila
waktu pergerakan yang terlalu  singkat  maka tegangan  yang  dihasilkan  tidak  sampai  pada batas  pergerakan  mata  sehingga  pada  aplikasi tidak menunjukkan respon apa-apa.

## KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan
Sistem  kontrol  berbasis  biopotensial  mata  untuk mengontrol  aplikasi  surah Yaasiin  berbasis Android  telah  berhasil  dirancang  dan  dibangun. Komponen  yang  digunakan  adalah  elektroda Ag/AgCl,  pengkondisi  sinyal  berupa  penguat instrumentasi, Driven  Right  Leg (DRL), High Pass  Filter,  Low  Pass  Filter, penguat non- inverting dan penguat penjumlah yang selanjutnya diproses menggunakan Arduino Uno dan dikirim ke smartphone Android  dengan koneksi Bluetooth.  Dari  pengujian  sistem diperoleh akurasi rata-rata ke kanan sebesar 84%, ke kiri sebesar 86% dan error rata-rata ke kanan sebesar 16%, ke kiri sebesar 14%.

## Saran
Saran untuk penelitian selanjutnya adalah :
1. Memperhatikan  kondisi  kesehatan  mata subjek penelitian.
2. Memvariasikan  subjek  untuk berbagai usia dengan rentang usia yang berjauhan.
3. Memperhatikan sudut pergerakan mata.
4. Menambah channel untuk  pergerakan mata ke atas dan ke bawah.
5. Menggunakan program dengan  logika seperti rangkaian flip-flop untuk
meningkatkan nilai akurasi.

## DAFTAR PUSTAKA
Bentley, J. P. (2005). Principles Of Measurement Systems. England: Pearson Education.
Cleveland Medical Device Inc. (2006).
Biopotential  Basics  Student. Retrieved
Desember  7,  2016,  from  Great  Lakes Neurotechnologies: https://glneurotech.com/docrepo/teaching- labs/BioPotential_Basics_Student.pdf Constable,  P.  A., Bach,  M.,  Frishman,  L.  J., Jefferey,  B.  G.,  &  Robson,  A.  G.  (2017,
Januari  1).  ISCEV  Standard  for  clinical electro-oculoghraphy  (2017  update). ISCEV STANDARDS,  1-9.  doi:10.1007/s10633- 017-9573-2
Fleury,  A.,  Sugar,  m.,  &  Chau,  T.  (2015,
Februari 25). E-textiles in Clinical Rehabilitation:  A  Scoping  Review.  (W. Scanlon,  A.  Alomainy,  &  N.  Timmons,
Eds.) Electronics, 4, 173-203.
Gunawan, H. (2011). Alat Untuk Memperagakan Irama  Denyut  Jantung  Sebagai  Bunyi  dan Pengukur Kecepatan Denyut Jantung
Melalui  Elektroda pada  Telapak  Tangan. Electrical Engineering Journal, 2, 45-65.
Hadiyoso,  S.,  &  Rizal,  A.  (2015). Instrumentasi Biomedis  Berbasis  PC. Yogyakarta:  Gava
Media.
Hidayat, W. S. (2012). Kinerja Butterworth Low-
Pass  Filter  pada  Teknik  Modulasi  Digital ASK Terhadap Paket Data yang dipengaruhi oleh Derau. InComTech, 3(2), 169-183.
Namdev, K., & Siddiqui, M. M. (2015, Februari).
Different  Types  Of  Electrical  Signals Produced  By  Human  Body. International Journal  of  Advance  Research  In  Science And Engineering, 4(2), 232-239.
Storey,  N.  (2009). Electronics  :  A  Systems Approach (4th  ed.).  England:  Pearson Education Limited.
Suryanto.  (2007,  Nopember  20).  Kalibrasi Elektroda  Referensi. Prosiding  Pertemuan
Ilmiah Nasional Rekayasa Perangkat
Nuklir, 35-44.
Webster, J. G. (2009). Medical Instrumentation :
Aplication And Design (4th ed.). USA: John Wiley & Sons, Inc.