Rancang Bangun Perangkat Pendeteksi Kesehatan Portable...
Transcript of Rancang Bangun Perangkat Pendeteksi Kesehatan Portable...
1
Abstract— Proses industrialisasi telah mendorong
tumbuhnya industri di berbagai sektor dengan
menerapkan berbagai teknologi dan menggunakan
bermacam-macam bahan Hal ini mempunyai dampak,
khususnya terhadap tenaga kerja berupa resiko kecelakaan
dan penyakit. Maka dari itu perlu adanya alat yang dapat
mendeteksi kesehatan para pekerja sehingga dipastikan
perkerja salam kondisi yang sehat ketika hendak bekerja.
Alat yang dibuat dinamakan SIAKSEN (Sistem Akses
Kontrol Kesehatan). SIAKSEN akan mengklasifikasikan
kondisi kelayakan kerja berdasarkan suhu tubuh yang
diukur oleh sensor GY906-MLX90614, detak jantung yang
diukur oleh sensor pulse dan kadar alcohol pada hembusan
nafas seseorang yang akan diukur oleh sensor MQ-3.
Kondisi tersebut dibagi menjadi tiga kondisi, yaitu layak
kerja, tidak layak kerja dan layak (Istirahat). Alat yang
dirancang memiliki fitur utama yaitu dapat menentukan
kelayakan kerja. Selain fitur utama, terdapat fitur lainnya,
yaitu alat dapat diakses ketika menggunakan ID Card yang
sudah didaftarkan pada SIAKSEN. Hasil pengukuran yang
dilakukan sensor suhu GY906-MLX90614 memiliki galat
rata-rata 0.36 % kemudian untuk sensor pulse memiliki
galat pengukuran dengan rataan 2.26 %. Pada pengujian
yang dilakukan, alat berhasil menentukan kondisi
kelayakan kerja para pengguna.
Index Terms— Kesehatan, Sensor Suhu, Sensor Detak
Jantung, Sensor Alkohol, Doorlock
I. PENDAHULUAN
Proses industrialisasi telah mendorong tumbuhnya
industri di berbagai sektor dengan menerapkan berbagai
teknologi dan menggunakan bermacam-macam bahan. Hal ini
mempunyai dampak, khususnya terhadap tenaga kerja berupa
resiko kecelakaan dan penyakit. Untuk mengurangi dampak
tersebut perlu dilaksanakan syarat keselamatan dan kesehatan
kerja ditempat kerja.
Dalam setiap bidang kegiatan manusia selalu terdapat
kemungkinan terjadinya kecelakaan, tidak ada satu bidang
kerjapun yang dapat memperoleh pengecualian. Kecelakaan
dalam industri sesungguhnya merupakan hasil akhir dari suatu
aturan dan kondisi kerja yang tidak aman. Kecelakaan tidak
terjadi kebetulan melainkan ada sebabnya, oleh karena itu
kecelakaan dapat dicegah asal kita cukup kemauan untuk
mencegahnya. Kecelakaan juga timbul sebagai hasil gabungan
dari beberapa faktor. Faktor yang paling utama adalah faktor
perlatan teknis, lingkungan kerja, dan pekerja itu sendiri. Dapat
dikatakan pula para pekerja itu sendiri menjadi faktor penyebab
bila mereka tidak mendapat latihan yang memadai atau mereka
belum berpengalaman dalam tugasnya, dan bisa juga
disebabkan oleh kurang sehatnya pekerja dalam bekerja.
Kesehatan sangat mempengaruhi pekerja dalam
menjalankan tugas atau pekerjaannya. Sering kali pekerja
memaksakan diri bekerja dengan kondisi tubuh yang kurang
sehat, ini tentu akan dapat menyebabkan terjadinya kecelakaan
kerja yang tidak diinginkan.
Maka dari itu perlu adanya alat yang dapat mendeteksi
kesehatan para pekerja sehingga dipastikan perkerja salam
kondisi yang sehat ketika hendak bekerja. Sehingga diharapkan
tidak ada lagi sebab kecelakaan kerja karena kondisi tubuh yang
tidak sehat.
Rancang Bangun Perangkat Pendeteksi
Kesehatan Portable sebagai Penentu Kelayakan
Kerja
M. Ikhwanul Hakim[1], Swadexi Istiqphara[2], Kiki Kananda[2]
[1] Undergraduate Student of Electrical Engineering Study Program, [2] Lecturer of Electrical
Engineering Study Program
Program Studi Teknik Elektro
Institut Teknologi Sumatera
Email : [email protected], [email protected]
2
II. METODOLOGI PENELITIAN
Gambar 1. Metode Penelitian yang digunakan
III. PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI
A. Flowchart
Gambar 2. Flowchart Alat bagian satu
B. Blok Diagram Alat
Gambar 3. Diagram Blok Sistem
C. Kebutuhan Hardware
Secara keseluruhan spesifikasi dari sistem ini sebagai berikut:
1. RFID (Radio Frequency Identification) digunakan
sebagai pembaca identitas pekerja yang berfungsi
untuk switching on SIAKSEN agar dapat diakses.
2. Sensor detak jantung pada sistem yang akan mengukur
detak jantung pada jari seseorang dalam satuan BPM
(Beats Per Minutes).
3. Sensor suhu berbasis inframerah yang akan mengukur
suhu tubuh pada dahi seseorang atau biasa disebut
dengan pengukuran suhu tubuh pada Arteri
Temporalis dalam satuan derajat celcius (oC).
4. Sensor alkohol yang akan mendeteksi kadar alkohol
pada nafas seorang pekerja dengan cara seorang
pengguna menghembuskan nafasnya melalui mulut
pada sensor tersebut, sehingga sensor akan mendeteksi
ada atau tidak kadar alkohol pada hembusan nafas
tersebut.
5. SIAKSEN dapat menentukan kondisi kesehatan
seseorang dari hasil pengukuran detak jantung, suhu
tubuh dan kandungan alkohol yang akan dilakukan
dengan menggunakan metode klasifikasi.
6. Pengunci palang pintu (Door Lock) akan membuka
jika kondisi kesehatan pekerja sesuai dengan standar
yang telah ditentukan dan door lock akan tetap
mengunci bila kondisi kesehatan pekerja tidak sesuai
dengan standar yang telah ditentukan.
7. Tegangan input/tegangan kerja untuk menghidupkan
sistem adalah sebesar 12 Volt DC 2 A. dengan
perhitungan sebagai berikut (galat 10%) :
Menentukan
Permasalahan
Menentukan
Spesifikasi
Alat
Perancangan
Implementasi Verifikasi/
Pengujian
3
Tabel 1. Konsumsi Daya
Komponen/Modul Tegangan
(V)
Arus
(mA)
Daya
(mWatt)
Sensor Alkohol 5 68.75 343.75
Sensor Suhu 5 10.42 52.08
Sensor Detak
Jantung
5.5 1.83 10.08
Solenoid Door
Lock
12 650 7,800
RFID 3.3 1.79 5.90
Microcontroller 5.5 0.09 0.50
Modul WiFi 3.6 51.00 183.60
Buzzer 8 20.00 160.00
LCD 3.5 inchi 3.3 120.45 397.49
Sensor Jarak 0.39 0.00 0.00
Total 924.33 8,953.4
Supply Total 12 V 2 A 24 Watt
Jika error ± 10% maka dihasilkan range daya dan arus
yang digunakan adalah sebesar
Itotal = ± (0.83 -- 1.15) A
Ptotal = ± (8.06 -- 9.85) Watt
8. Hasil pengukuran detak jantung, suhu tubuh dan
kandungan alkohol serta keterangan kondisi kesehatan
akan ditampilkan pada Liquid Crystal Display (LCD)
yang berukuran 3.5 Inchi.
9. Estimasi penggunaan produk perorangan dilakukan
dalam waktu ±1 menit dengan rincian sebagai berikut :
Tabel 2. Estimasi Waktu Penggunaan
Pelaksanaan Waktu (detik)
Tag Identitas 2
Cek Suhu Tubuh 3
Cek Alkohol 3
Cek Detak Jantung 20
Penentuan Kelayakan Kerja 2
Respon Doorlock 2
Pengguna Masuk 3
IR Sensor Respon 2
Respon Doorlock 2
Transisi Pengguna 4
Jumlah 43
Didapatkan waktu penggunaan selama 43 detik
kemudian diambil waktu penggunaan 1
menit/pengguna. Kemudian rata-rata pekerja datang ke
area kerja mulai dari ±20 menit sebelum waktu kerja,
maka diperoleh satu produk akan bisa digunakan oleh
20 pengguna.
Tabel 3. Estimasi Banyaknya Pengguna
Jumlah Produk Banyak Pengguna
1 20
2 40
3 60
4 80
5 100
10. Sensor jarak digunakan sebagai pendeteksi pintu yang
sudah berputar sebesar 90o sebagai representasi bahwa
pekerja sudah masuk, kemudian dilanjutkan dengan
terusan respon door lock yang akan mengunci kembali.
D. Kebutuhan Software
1. Software Arduino IDE, digunakan untuk membuat
suatu rancangan atau sketsa program pada papan
Arduino.
2. Proteus, digunakan sebagai simulator rangkaian yang
akan dibuat.
3. Microsoft Office, digunakan untuk membuat dokumen.
4. Sketchup, digunakan untuk mendesain bentuk
hardware secara tiga dimensi.
E. Implementasi Alat
Hasil implementasi alat berdimensi kotak dan berwarna
hitam Biru Hijau serta diberi nama SIAKSEN (Sistem
Akses Kontrol Kesehatan).
Gambar 4. Bentuk Box SIAKSEN
Packaging dibuat berupa box dengan ukuran luar: 160
x 130 x 40 mm3, ukuran dalam: 155 x 120 x 37 mm3,
berbahan plastik dan berwarna hitam dengan berat sekitar
300gram. Isi dari box ini adalah semua komponen
hardware yang terdapat pada subsistem kecuali doorlock,
IR sensor dan pintu putar. Kemudia terdapat pipa pendek
yang diguanakan untuk penempatan sensor suhu.
4
IV. PENGUJIAN
A. RFID PN532 dan Buzzer KY-012
Pada bagian keamanan digunakan RFID PN532 sebagai
pembaca kartu identitas pengguna. Pada tahap bab ini akan
dilakukan beberapa pengujian diantaranya :
- RFID membaca nilai Hexa ID Card
- Buzzer berbunyi ketika RFID membaca ID Card
Dari hasil pengujian menunjukkan bahwa :
Tabel 4. Jenis dan Code ID Card pada ID Card
Gambar 5. Tampilan Serial Monitor Pembacaan 4 Kartu
Identitas
Gambar 6. ID Card yang Digunakan
Dari pengujian yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa
pengujian berhasil dilakukan dengan membaca code id card
pada setiap kartu yang digunakan. Kemudian buzzer berhasil
hidup ketika ID Card terbaca. Namun ketika kartu yang tidak
terdaftar maka buzzer akan berbunyi cukup lama dan LCD
menampilakan informasi bahwa “ID Card Anda Belum
Terdaftar”.
B. Sensor GY906-MLX90614
Pada bagian pembacaan suhu tubuh digunakan Sensor
GY906-MLX90614. Pada tahap bab ini akan dilakukan
pengujian berupa banding pengukuran dengan Termometer
yang sudah dipasarkan yaitu dengan merk Microlife
Dari hasil pengujian menunjukkan bahwa :
Gambar 7. Hasil Pengujian Sensor Suhu MLX90614 vs
Termometer Microlofe
Gambar 8. Termometer Microlife dengan Tampilan Suhu
Ruang
Pengukuran suhu menggunakan SIAKSEN dibandingkan
dengan Termometer yang sudah dipasarkan dengan merk
Microlife tidak jauh beda dan hanya memiliki galat error
sebesar 0.39%
C. Sensor Pulse
Pada bagian pembacaan detak jantung digunakan Sensor Pulse.
Pada tahap bab ini akan dilakukan pengujian berupa banding
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
SIAKSEN 35.235.636.235.7 36 36.136.335.435.735.7
Termo. Microlife 35.535.6 36 35.736.236.236.235.635.535.6
0
10
20
30
40
Suh
u (
°C)
Hasil Pengujian Sensor Suhu
MLX90614 vs Termometer
MicrolofeNo Jenis
ID
Card
Code ID Card Keterangan
1 RFID
Card 1
E9 5B B5 98 Belum Terdaftar
2 RFID
Card 2
22 3E 71 34 Belum Terdaftar
3 KTP
Ikhwan
04 76 5A 22 97 2C 80 Sudah Terdaftar
4 RFID
Card 3
27 FC FB 52 Sudah Terdaftar
5
pengukuran dengan Finger Pulse Oximeter yang sudah
dipasarkan yaitu dengan merk Generar Care.
Gambar 9. Hasil pengukuran Detak Jantung dibanding dengan
Finger Pulse Oximeter
Hasil pengujian menunjukkan pengukuran detak jantung
menggunakan :
SIAKSEN = 78 /Menit
Finger Pulse Oximeter = 80 /Menit
Pada gambar diatas dapat dilihat hasil pengukuran detak
jantung seseorang, yang memiliki nilai error, karena hasil
dimenunjukkan nilai yang tidak wajar yaitu pada detik ke 47 –
51, karena nilai sebenarnya terdapat pada detik ke 44 – 46 dan
53 – 59.
Gambar 10. Grafik Hasil Pengujian Pulse Sensor
Pada tabel 1.4 dapat dilihat bahwa perbandingan antara
pengukuran menggunakan SIAKSEN dengan Pulse Oximetry
.memiliki galat yang kecil yaitu sebesar 2.26%
D. Sensor MQ-3
Pada bagian pembacaan kadar alkohol digunakan Sensor MQ-
3. Pada tahap bab ini akan dilakukan pengujian berupa banding
pengukuran dengan kadar alcohol yang sudah tertera pada
minuman tertentu yang sudah perjual belikan yaitu alcohol
70%, Angker, Sempurna dan Mcdonald.
Dari hasil pengujian menunjukkan bahwa :
Tabel 7. Hasil Pengujian Sensor MQ-3
Jenis Pengujian Rata-
rata
Nilai
Baca
Sensor
Data Pengujian Nonalkohol 47
Data Pengujian Alkohol 70% Jarak 6cm 481.60
Data Pengujian Tapai Jarak ±6cm 119.40
Data Pengujian Makan Tapai (Setelah 5 Menit) 63.20
Data Pengujian Makan Tapai (Setelah 10 Menit) 53.80
Data Pengujian Durian Jarak ±6cm 127.60
Data Pengujian Makan Durian (Setelah 5 Menit) 103.20
Data Pengujian Makan Durian (Setelah 10 Menit) 86.60
Data Pengujian Orang Mulai Mabuk 298.80
Dari hasil pengujian diatas dapat diklasifikasikan berdasarkan
kondisinya yaitu sebagai berikut (Galat 10%) :
Tabel 1.7. Klasifikasi Hasil Pengujian
Klasifikasi Kondisi Range
Rendah Alkohol ≤ 115
Sedang 116 ≤ Alkohol ≤ 270
Tinggi Alkohol ≥ 271
E. Solenoide Doorlock dan Sensor IR
Pada pengujian subsistem pintu puntar yang dilakukan adalah :
1. Pengukuran tegangan dan arus pada solenoid doorlock
2. Cek respon Solenoide Doorlock ketika sistem
menyatakan “Layak Kerja” dan “Layak Kerja
(Istirahat)”.
3. Cek respon Solenoide Doorlock ketika sistem
menyatakan “Tidak Layak Kerja”.
4. Cek jagkauan jarak pembacaan penghalang oleh sensor
IR
5. Cek Integrasi Sensor IR dengan Solenoide Doorlock
dengan tampilan Serial Monitor.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
SIAKSEN 71 80 83 76 69 68 70 78 80 76
Oximetry 70 80 81 74 71 66 69 80 83 78
0
20
40
60
80
100
Axi
s Ti
tle
Hasil Pengujian Pulse Sensor
6
Dari pengujian yang dilakukan maka diperoleh
1. Pengukuran tegangan dan arus pada solenoid doorlock
Gambar 11. Grafik Hasil Pengujian Tegangan Solenoide
Doorlock
a) Gambar 12. Grafik Hasil Pengujian Arus Solenoide Doorlock
Gambar 13. Grafik Hasil Pengujian Daya Solenoide Doorlock
Dari hasil pengujian menunjukkan bahwa tegangan rata-
rata sebesar 9.63V, arus rata-rata sebesar 0.75A, dan rata-
rata daya sebesar 7.22W. hal ini menunjukkan bahwa alat
bekerja dengan baik.
2. Cek respon Solenoide Doorlock ketika sistem
menyatakan “Layak Kerja” dan “Layak Kerja
(Istirahat)”.
Gambar 14. Hasil Pengujian Respon Doorlock ketika
Kondisi “Layak Kerja”
Dari hasil pengujian respon doorlock dapat membuka ketika
kondisi “Layak Kerja” dan kondisi “Layak Kerja
(Istirahat)”.
3. Cek respon Solenoide Doorlock ketika sistem
menyatakan “Tidak Layak Kerja”.
Gambar 15. Hasil Pengujian Respon Doorlock ketika
Kondisi “Tidak Layak Kerja”
Dari hasil pengujian respon doorlock tetap terkunci
ketika kondisi “Tidak Layak Kerja”. Sehingga
pengguna tidak bisa masuk kedalam area kerja.
4. Cek jagkauan jarak pembacaan penghalang oleh
sensor ultrasonic
Gambar 16. Grafik Hasil Pengujian Jarak pada Sensor
Ultrasonik HC-SR04
5. Cek Integrasi Sensor IR dengan Solenoide Doorlock
dengan tampilan Serial Monitor.
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Tega
nga
n (
V)
Pengujian ke-
Tegangan
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Aru
s (A
)
Pengujian ke-
Ar…
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
9.00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Day
a (W
)
Pengujian ke-
Daya
0
1
2
3
4
5
6
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Jara
k (c
m)
Pengujian ke-
Jarak
7
Gambar 17. Tampilan Serial Monitor Hasil Pengujian
Sistem Penguncian Pintu Putar
Dari ke empat macam pengujian yang dilakukan dapat
disimpulkan bahwa semua pengujian berhasil dilakukan
sesuai dengan perancangan awal. Dengan kesimpulan akhir
hasil pengujian dari subsistem penguncian pintu putar
sebagai berikut.
Tabel 8. Hasil Pengujian
Keterangan Hasil Pengujian
Tegangan Rata-rata 9.63 V
Arus Rata-rata 0.75
Daya Rata-rata 7.22
Kondisi “Layak Kerja” Solenoide Open
and Lock Back
Kondisi “Layak Kerja (Istirahat)” Solenoide Open
and Lock Back
Kondisi “Tidak Layak Kerja” Solenoide Stay
Locked
Jarak Pembacaan Sensor
Ultrasonik HC-SR04
4.35cm
V. SIMPULAN
Subsistem identity reader berhasil diimplementasikan dan
pengujian menunjukkan bahwa sistem berjalan dengan baik
yakni sistem dapat membedakan kartu yang sudah didaftarkan
dan yang belum didaftarkan sehingga pengguna harus
menggunakan kartu yang sudah didaftarkan ketika akan
mengakses SIAKSEN.
Subsistem akuisisi data berhasil diimplementasikan dan
pengujian menunjukkan bahwa sistem berjalan dengan baik
mulai dari pengukuran suhu tubuh yang memiliki galat sebesar
0.39%, pengukuran alkohol pada hembusan nafas didapat
klasifikasi yaitu tinggi, sedang dan rendah, dan pengukuran
detak jantung yang memiliki galat sebesar 2.26%.
Subsistem penguncian pintu putar berhasil diimplementasikan
dan pengujian menunjukkan bahwa sistem berjalan dengan
baik, dimana daya rata-rata yang digunakan yaitu sebesar 7.22
Watt. Pada sensor ultrasonik yang digunakan sebagai
pendeteksi jarak, bekerja dengan baik yakni memiliki nilai rata-
rata pembacaan sebesar 4.35 cm pada setpoint 4cm.
Semua subsistem berhasil diintegrasikan sesuai dengan
spesifikasi yang dijanjikan. Namun pada saat listrik padam
maka sistem akan padam, dikarenakan belum ada sistem
pencadangan energi berupa baterai pada alat SIAKSEN.
REFERENSI
[1] Riyadina Woro, 2007, Kecelakaan Kerja Dan Cedera
Yang Dialami Oleh Pekerja Industri Di Kawasan
Industri Pulo Gadung Jakarta, Jurnal Kelompok
Penelitian Penyakit Tidak Menular Lainnya dan
Cedera, Puslitbang Biomedis dan Farmasi,
Balitbangkes, Departemen Kesehatan RI, Jakarta
Pusat, Indonesia
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
Microlife, "NC 150 BT Non Contact Thermometer,"
Widnau.
chinaautech, "Handheld Pulse Oximeter," Chongking.
N. P. Y. N, J. Pebralia, Y. C. Dewi and Hendro, "Studi
Penerapan Sensor MLX90614 Sebagai Pengukur Suhu
Tinggi secara Non-kontak Berbasis Arduino dan
Labview," Prosiding Simposium Nasional Inovasi dan
Pembelajaran Sains 2015 (SNIPS 2015) , p. 89, 2015.
A. S. Ma’arif, J. D. Susatyono and B. Suhartono,
"Sistem Deteksi Kadar Alkohol Di Dalam Tubuh
Manusia Dengan Sensor MQ-3 Berbasis Arduino,"
Jurnal Elektronika Dan
Komputer , vol. 10, no. 1, p. 4, 2017.
P. Karina and A. H. Thohari, "Perancangan Alat
Pengukur Detak Jantung Menggunakan Pulse Sensor
Berbasis Raspberry," Journal of Applied Informatics
and Computing (JAIC) , pp. 58-59, 2018.