## NON-CONTACT THERMOMETER BERBASIS INFRA MERAH

## Meilia Safitri
Program Vokasi, Program Studi Teknik Elektromedik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta Email: meilia.safitri@vokasi.umy.ac.id

## Gusti Arya Dinata
Program Vokasi, Program Studi Teknik Elektromedik Universitas Muhammadiyah Yogyakarta Email: gusti.arya.2014@vokasi.umy.ac.id

## ABSTRAK
Pengukuran terhadap suhu tubuh manusia dapat dilakukan dengan menggunakan termometer badan. Jenis  termometer  badan  yang  sudah  ada  saat  ini  beberapa  diantaranya  adalah  termometer  badan  analog dan termometer badan digital. Pada umumnya alat-alat tersebut membutuhkan waktu paling cepat selama satu hingga dua menit sampai didapatkan nilai suhu tubuh manusia, sehingga dibutuhkan cara baru untuk mendapatkan  nilai  suhu  tubuh  dengan  waktu  lebih  singkat  tanpa  mengorbankan  keakuratan.  Dalam penelitian  ini  telah  dirancang  sebuah  alat  yang  dapat  digunakan  untuk  mengetahui  nilai  suhu  tubuh manusia  dengan  waktu  yang  singkat  dan  menghasilkan  nilai  pembacaan  yang  akurat.  Menggunakan sensor  infra  merah  dengan  seri  MLX90614  yang  dipadukan  dengan  Arduino  Nano  serta  tampilan  LCD OLED  128x64  merupakan  cara  yang  digunakan  untuk  membuat  termometer  tubuh  tanpa  kontak  fisik. Metode  penelitian  yang  digunakan  yaitu  membandingkan  antara  alat non-contact  thermometer dengan alat  pembanding.  Alat  pembanding  ini  sebagai  acuan  untuk  mendapatkan  nilai  presisi  dan  akurasi  yang tinggi. Kedua alat melakukan pengukuran suhu dalam kondisi yang sama.
Kata kunci: arduino nano; melexis MLX90614; infra merah; radiasi gelombang elektromagneti; suhu.

## ABSTRACT
The measurement of human body temperature is done using mercury based mes thermometer. There are  many  kinds  of  body  thermometer  like  non-digital  mercury  thermometer  and  digital  mercury thermometer. Mostly of the body temperature measuring methods need one until two minutes to acquire the  value  of  body  temperature.  In  this  study  a  tool  that  could  measure  the  temperature  of  human  body with faster way without sacrificing the accuracy is build. The research is trying to build a tool that can be used  to  measure  human  body  temperature  in  the  fast  and  accurate  way.  Using  infrared  thermometer sensor  made  by  Melexis  MLX90614  series  based  on  Arduino  Nano  and  LCD  OLED  128x64  as  the informator  is  the  way  to  make  the  idea  realized.  The  research  method used  is  comparing  between  non- contact  thermometer  with  comparison  device.  This  comparison  device  is  a  reference  to  get  a  high precision and accuracy value. Both devices take temperature measurement under the same conditions
Keywords: a rduino nano; melexis MLX90614; infrared ; radiation of electromagnetic wave; temperature.

## 1. PENDAHULUAN
Panas  dan  suhu  adalah  dua  hal  yang  berbeda.  Panas  adalah  energi  total  dari  gerak  molekular  di dalam  zat,  energi  panas  bergantung  pada  kecepatan  partikel,  jumlah  partikel  (ukuran  atau  massa),  dan jenis partikel di dalam sebuah benda. Suhu adalah ukuran energi rata-rata dari gerak molekular di dalam zat. Secara sederhana suhu didefinisikan sebagai derajat panas atau dinginnya suatu benda [1].
Suhu tubuh merupakan salah satu tanda vital yang mempunyai arti sebagai indikasi adanya kegiatan organ-organ  di  dalam  tubuh  [2].  Pemeriksaan  tanda  vital  adalah  suatu  cara  untuk  mendeteksi  adanya perubahan  sistem  tubuh.  Pengkajian/pemeriksaan  tanda  vital digunakan  untuk  memantau  perkembangan pasien  dan  mengetahui  adanya  kelainan  pada  tubuh  dimanfaatkan  sebagai  salah  satu  penyokong  dalam membantu menentukan diagnosa. Tindakan ini bukan hanya sekedar rutinitas tetapi merupakan tindakan pengawasan  terhadap  perubahan/gangguan  sistem  tubuh.  Untuk  mengetahui  suhu  tubuh  diperlukan  alat pengukur suhu yang salah satunya adalah termometer[3].
Pada  umumnya  termometer  yang  sering  digunakan  untuk  mengukur  suhu  tubuh  manusia  terbagi menjadi  2  yaitu  analog  dan  digital.  Terdapat  pula  termometer  yang  menggunakan  air  raksa.  Apabila tabung  pecah,  air  raksa  merupakan  zat  yang  beracun  bagi  manusia.  Pada  umumnya  termometer  analog maupun  digital  sama-sama  membutuhkan  waktu  pengukuran  suhu  dalam hitungan  menit  dan menimbulkan  kekhawatiran  terjadinya  infeksi  nosokomial  karena  adanya  kontak  langsung  dengan tubuh[4].  Sekitar  5-15%  penderita  yang  dirawat  di  rumah  sakit  mengalami  infeksi  nosokomial.  Bakteri stafilokokus dan Vancomycin-Resistant Enterococci (VRE) dapat berkembang penularannya lewat media alat  kesehatan  yang  langsung  digunakan  perawat  kepada  pasien,  seperti  termometer[5].  Para  perawat melakukan pemeriksaan suhu tubuh pasien setiap pagi, siang, dan sore. Setiap pasien tidak mendapatkan termometer secara individual, sehingga  dikhawatirkan bahwa bakteri dari satu pasien akan menyebar ke pasien lainnya melalui termometer[6].
Salah  satu  usaha  yang  dapat  dilakukan  untuk  mencegah  penyebaran  bakteri  stafilokokus  dan Vancomycin-Resistant  Enterococci (VRE)  adalah  dengan  menggunakan  termometer  yang  tidak bersentuhan langsung dengan kulit manusia (non-contact thermometer). Penggunaan inframerah menjadi salah satu opsi dalam mengembangkan termometer jenis ini[7][8]. Berdasarkan penelitian aplikasi sensor passive  infrared  receiver yang  dilakukan  [9]  dengan  perancangan  sistem  masukan  berupa  sensor  yang dihubungkan  dengan  catu  daya.  Penelitian  ini  mengukur  pancaran  ( coverage )  daya  jangkau  sensor. Dengan  meletakkan  sensor  pada  suatu  tempat  yang  tidak  terhalang  dengan  suatu  benda  apapun,  serta mengarahkan  ke  objek  (manusia)  yang  akan  dideteksi.  Didapatkan  hasil  cakupan  daya  pancar  sensor dengan  berbagai  variasi  ketinggian  diketahui  bahwa  pancaran  maksimal  berada  pada  ketinggian  sensor 150 cm dari lantai. Jarak 500 cm merupakan titik terjauh untuk mendeteksi manusia.
Sebelumnya  pernah  dilakukanpenelitian  terkait  dengan  alat  pengukur  suhu  tubuh  manusia  tanpa adanya  kontak  fisik  oleh  [10].  Dengan  pengujian  alat  dilakukan  pada  4  orang  pasien  dan  dilakukan pengambilan  data  sebanyak  5  kali  untuk  setiap  pasien.  Data  yang  telah  diperoleh  akan  dibandingkan dengan  termometer  digital  yang  sudah  terkalibrasi.  Alat  tersebut  masih  menggunakan  sistem  digital sehingga circuit board kurang efisien dalam penggunaannya.
Dalam  penelitian  ini  dirancang  termometer  jenis  digital  yang  efisien  dan  dapat  digunakan  dalam dunia  kesehatan  maupun  kalangan  umum  lainnya  secara  aman.  Thermometer  yang  dirancang kemampuannya  mendeteksi  temperatur  objek  dalam  hitungan  detik  dan  tanpa  kontak  fisik,  sehingga risiko kemungkinan terjadinya infeksi nosokomial lebih kecil dengan waktu pengukuran suhu yang lebih efisien.  Penunjukan  yang  digunakan  merupakan  persamaan  dari  satuan  nilai  ukurnya  langsung ditampilkan  dalam  bentuk  angka  atau  digit,  sehingga  lebih  mudah  diamati  dan  tingkat  ketelitian  juga lebih baik. Pengukuran suhu dilakukan melalui energi sinar infra merah dari target yang kemudian dapat digambarkan  dalam  bentuk  suhu.  Selain  itu,  Arduino  Nano  digunakan  sebagai  pengatur  dan  pengendali sistem secara keseluruhan.

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Dalam  penelitian  ini,  terdiri  dari  perancangan  perangkat  keras  dan  perancangan  perangkat  lunak. Perancangan perangkat keras adalah sebagai implementasi dari non-contact thermometer yang dirancang, sedangkan  perancangan  perangkat  lunak  adalah  bagaimana  sistem  pada  non-contact  thermometer  ini bekerja.

## 2.1 Pengimplementasian Sistem
Pengimplementasian sistem yang dirancang, ditunjukkan pada gambar 1.
Gambar 1. Diagram Blok Non-Contact Thermometer Yang Dirancang
Sensor MLX90614[11] akan adanya pancaran infra merah masuk melalui sensor MLX90614, karena sinar  infra  merah  mengandung  energi  panas  maka  sensor  MLX90614  akan  menghasilkan  arus  listrik. Arus listrik inilah yang akan menimbulkan tegangan kemudian diubah menjadi sinyal digital oleh sensor.
Sinyal  akan  diolah  menjadi  harga  keluaran  yang  sesuai  dengan  temperatur  target. Board Arduino  Nano V3  yang  mengandung  mikrokontroler  sebagai  tempat  pengolahan  data  dari  sensor,  serta  memberikan perintah pada rangkaian buzzer dan indikator. LCD OLED 128x64 sebagai penampil informasi suhu yang terbaca.
Sistem yang dirancang pada  non-contact thermometer ini terdiri dari dua buah proses, yaitu proses scanning dan proses memory. Diagram alir proses scanning ditunjukkan oleh gambar 2.
Gambar 2. Diagram Alir Proses Scanning
Saat  tombol  power  ditekan,  tegangan  akan  masuk  ke  semua  rangkaian.  Setelah  itu  Arduino  Nano akan  mulai  melakukan  inisialisasi  program  kemudian  menampilkan  petunjuk  penggunaan  alat  pada display LCD  OLED.  Pada  saat  tombol scan ditekan  maka  sensor  akan  mendeteksi  radiasi  infra  merah yang  dipancarkan  oleh  objek.  Data  yang  diperoleh  dari  sensor  akan  diolah  menjadi  besaran  suhu  oleh Arduino  Nano  kemudian  ditampilkan  pada display LCD  OLED  dan  sekaligus  akan  disimpan  pada memori internal (EEPROM) Arduino Nano. Diagram alir proses memory dapat dilihat pada gambar 3.
Gambar 3. Diagram Alir Proses Memory
Pengguna  dapat  melihat  data  sebelumnya  yang  telah  diukur  sebanyak  5  buah  data  suhu  dengan menekan  tombol memory .  Pada  saat  tombol memory ditekan  maka  Arduino  Nano  akan  membaca  data yang telah tersimpan di EEPROM untuk ditampilkan kembali pada display LCD OLED.

## 2.2 Pengujian
Untuk  mengetahui apakah alat  yang dirancang berfungsi dengan baik, dilakukan 4 pengujian  yaitu pengujian  suhu  tubuh  manusia  dengan  jarak  yang  berbeda,  pengujian  suhu  pada  bagian  lengan  manusia dan pengujian suhu air. Pengujian suhu tubuh manusia dengan jarak yang berbeda dilakukan dengan cara meletakkan alat di depan dahi partisipan dengan jarak yang berbeda-beda yaitu dari 1 cm sampai dengan 4 cm. Pada pengujian suhu pada bagian lengan manusia, pengukuran suhu dilakukan dengan meletakkan alat  di  bagian  lengan  partisipan  dengan  jarak  3  cm.  Pada  pengujian  tahap  keempat,  pengambilan  data dilakukan pada air yang dihangatkan dengan mengambil data pada 5 titik suhu yang berbeda yaitu 36 o C, 37 o C, 38 o C, 39 o C, dan 40 o C.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian  yang  pertama  yang  dilakukan  adalah  pengujian  suhu  tubuh  manusia  dengan  jarak berbeda. Pengujian ini  dilakukan  pada partisipan dengan  catatan bahwa partisipan berada dalam kondisi yang sehat. Setelah pengujian dilakukan didapatkan hasil sebagaimana yang ditunjukkan oleh tabel 1.
Tabel 1. Hasil pengukuran suhu tubuh manusia dari jarak 1 – 4 cm
Jarak Termometer Standar ( o C) Non-Contact Thermoter ( o C) Selisih ( o C) Persentase Error (%) 1 cm 36,4 36,65 0,25 0,7 36,5 36,39 0,11 0,3 36,6 36,57 0,03 0,08 36,5 36,72 0,22 0,6 36,5 36,48 0,02 0,08 Rata-Rata 36,5 36,56 0,06 0,35 2 cm 36,4 36,29 0,11 0,3 36,5 36,54 0,04 0,11 36,6 36,54 0,06 0,16 36,7 36,57 0,13 0,35 36,6 36,5 0,1 0,2 Rata-Rata 36,56 36,49 0,07 0,24 3 cm 36,6 36,57 0,03 0,08 36,6 35,9 0,7 1,91 36,6 36,14 0,46 1,26 36,6 36,29 0,31 0,85 36,6 35,9 0,7 1,91 Rata-Rata 36,6 36,16 0,44 1,20 4 cm 36,5 35,66 0,84 2,3 36,6 35,41 1,19 3,25 36,5 35,45 1,05 2,88 36,6 35,51 1,09 2,98 36,6 35,64 0,96 2,61 Rata-Rata 36,56 35,53 1,03 2,81
Berdasarkan  hasil  pengujian  pada Tabel 1.  terlihat  bahwa  persentase  error  yang  tertinggi  ada  pada pengujian jarak terjauh (4 cm) yaitu 2,81%. Persentase kesalahan yang terkecil pada jarak pengukuran 2 cm yaitu 0,24%, namun hal ini tidak jauh berbeda dengan hal pengujian pada jarak 1 cm yaitu 0,35%. Hal ini menunjukkan bahwa jarak pengukuran yang paling efektif adalah pada jarak 1-2 cm.
Pengujian  yang  kedua  yaitu  pengujian  suhu  pada  bagian  lengan  manusia.  Setelah  dilakukan pengujian pada 5 orang partisipan didapatkan  hasil yang ditunjukkan oleh Tabel 2.
Tabel 2. Hasil pengukuran suhu pada bagian lengan manusia
No. Nama Termometer Standar ( o C) Non-Contact Thermoter ( o C) Selisih 1. Partisipan 1 34,7 36,54 1,84 34,7 35,73 1,03 34,8 34,65 0,15 34,8 35,6 0,8 35,1 35,75 0,65 Rata-Rata 34,82 35,65 0,83 2. M. Khairul Huda 34,3 34,31 0,01 34,3 34,57 0,27 34,5 34,24 0,26 34,8 35,1 0,3 34,6 34,48 0,12 Rata-Rata 34,5 34,54 0,04 3. Sultan Al Badrul M. 34 34,48 0,48 34,2 35,32 1,12 34,4 34,89 0,49 34,5 34,87 0,37 34,6 36,54 1,94 Rata-Rata 34,34 35,22 0,88 4. Nur Cholis 35,1 35,66 0,56 35,3 36,16 0,86 35,5 36,14 0,64 35,5 35,88 0,38 35,3 35,88 0,58 Rata-Rata 35,34 35,94 0,60 5. Agus Lim 35,7 35,81 0,11 35,8 36,37 0,57 35,7 36,48 0,78 35,7 36,14 0,44 35,8 36,46 0,66 Rata-Rata 35,74 36,25 0,51
Berdasarkan  Tabel  2.  terlihat  bahwa  tingkat  kesalahan  pengukuran  di  bawah  1℃.  Kesalahan pengukuran tertinggi ada pada pengukuran suhu tubuh partisipan ke-3 yaitu 0,88℃, sedangkan kesalahan terkecil  ditunjukkan  pada  pengukuran  suhu  tubuh  partisipan  5  yaitu  0,55℃.  Pada  pengujian  ini  range kesalahan  berkisar  antara  1,4%  sampai  2,4%.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  dari  thermometer  yang dirancang memiliki akurasi yang tinggi.
Pengujian  yang  terakhir  adalah  pengujian  suhu  air.  Pengujian  ini  dilakukan  dengan  cara membandingkan  hasil  pengukuran  suhu  air  oleh  thermometer  yang  dirancang  dengan  thermometer standar.  Pengujian  ini  dilakukan  pada  tiga  titik  pengukuran.  Hasil  pengujian  suhu  air  ditunjukkan  oleh Tabel 3.
Tabel 3. Hasil pengukuran suhu air No. Termometer Standar ( o C) Non-Contact Thermoter ( o C) Rata- Rata Selisih 1. 36 36,00 35,98 36,32 35,58 35,90 35,96 0,04 2. 37 37,50 37,18 37,42 36,91 37,27 37,26 0,26 3. 38 38,11 38,16 38,11 37,60 37,66 37,93 0,07 4. 39 38,78 38,75 39,20 39,28 38,75 38,95 0,05 5. 40 40,40 40,38 40,14 39,74 39,92 40,12 0,12
Berdasarkan  Tabel  3.  terlihat  bahwa  kesalahan  pengukuran  themometer  yang  dirancang  dalam mengukur  sangat  kecil,  berkisar  antara  0,04℃-0,26℃.  Selain  itu  standar  deviasi  dalam  pengkuran  ini adalah  0,27.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  selain  memiliki  akurasi  yang  tinggi  non-contact  thermometer yang dirancang juga memiliki tingkat presisi yang tinggi.

## 4. KESIMPULAN
Dalam  penelitian  ini  dirancang  non-contact  thermometer  yang  memanfaatkan  sinar  infra  merah. Berdasarkan  pengujian  yang  telah  dilakukan  alat  ukur  suhu  tubuh  yang  dirancang  telah  mampu  untuk mengukur suhu tubuh manusia tanpa ada kontak dengan tubuh. Selain itu, hasil pengukuran menunjukkan alat yang dirancang memiliki akurasi dan presisi yang tinggi.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Zulfa. Pengukuran Suhu Menggunakan Termometer Inframerah. 2009;
[2] BENJAMIN O. A, AARON O. O, DONALDSON E. O. Measuring body temperature. Glob J Eng Res [Internet]. 2016;15:1–10. Available from: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23240273
[3] Sund-levander  M.  Measurement  and  Evaluation  of  Body  Temperature :  Implications  for  Clinical Practice. 2004. 1-58 p.
[4] Sued  BPR,  Pereira  PMA,  Faria  YV,  Ramos  JN,  Binatti  VB,  dos  Santos  KRN,  et  al. Sphygmomanometers  and  thermometers  as  potential  fomites  of  Staphylococcus  haemolyticus: Biofilm formation in the presence of antibiotics. Mem Inst Oswaldo Cruz. 2017;112(3):188–95.
[5] Provincial  Infectious  Disease  Advisory  Comittee.  Best  Practices  For  Infection  Prevention  and Control of Resistant Staphylococcus aureaus and Enteroccoi. 2007.
[6] N. Kiswandani. Hasil Telusur Penurunan Jumlah Stafilokokus pada Thermometer Axilla. 2014;2–3.
[7] Adrianto AA, Basyar E. Kesesuaian Termometer Inframerah Dengan Termometer Digital Terhadap Pengukuran Suhu Aksila Pada Usia Dewasa Muda. 2018;7(2):1041–8.
[8] Akinloye BO, Onyan AO, Oweibor DE. Design And Thermometer Implementation With Of Digital Clock. 2016;15:1–10.
[9] Arifin B. Aplikasi Sensor Passive Infrared (PIR) …. 2013;(2011):39–44.
[10] Steven J, Zebua D, Suraatmadja MS, Qurthobi A. Perancangan Termometer Digital Tanpa Sentuhan Mlx90164 Infrared Temperature Sensor Arduino Uno R3. 2016;3(1):43–8.
[11] Zou W, Liu M, Wang D, Yuan Q. The Design of MLX90614 Based Kitchen Infrared Temperature Monitor Fire Alarm and A Preliminary Study of Temperature Fitting Algorithm.