63 Bab IV Hasil dan Pembahasan Rancang bangun alat dan sistem pada stetoskop elektronik dan alat rekam jantung telah dilakukan dalam penelitian ini. Metode penguatan dan filtering digunakan dalam perancangan alat stetoskop elektronik. Pengujian sistem meliputi karakteristik sinyal menggunakan Littmann 3200 dan EKG komersil di Rumah Sakit, serta pengujian respon sinyal dilakukan terhadap 20 responden dengan berbeda jenis kelamin dan perbedaan perlakuan aktivitas. Pengukuran dilakukan meliputi nilai detak jantung, nilai waktu RR, dan nilai interval HR. Analisis Sinyal dilakukan meliputi FFT dan wavelet. IV.1 Sistem Stetoskop Elektronik Alat stetoskop elektronik dibangun menggunakan rangkaian amplifier, regulator, rangkaian filter, dan mikrokontroller arduino, dengan bentuk fisik alat dapat dilihat dalam lampiran II. IV.1.1 Respon Rangkaian Filter Filter yang paling umum digunakan dalam pemrosesan sinyal antara lain filter Butterworth, filter Chebyshev, dan filter Bessel, masing-masing memiliki beberapa fitur unik yang sesuai untuk aplikasi tertentu dan dapat dirancang untuk low-pass, high-pass, band-pass, ataupun band-stop. Pengujian simulasi dilakukan untuk mendapatkan respon terbaik dari beberapa jenis filter aktif yang akan digunakan dalam rangkaian filter stetoskop elektronik. Hasil respon terhadap tipe filter HPF dan LPF orde 1, 2, dan 4 untuk Butterworth, Chebyshev, dan Bessel, ditampilkan pada grafik gambar IV.1, dan IV.2. Hasil pengamatan simulasi filter HPF orde 1 menggunakan respon filter butterworth, Chebyshev, dan Bessel menunjukan respon frekuensi pada cutoff yang sama. Hal ini terjadi juga pada respon filter LPF orde 1 respon frekuensi pada cutoff yang sama. Ketiganya mencapai 0 V pada frekuensi 389 kHz. Berdasarkan hasil pengamatan simulasi filter HPF orde 2, menunjukan respon pada filter butterworth yang cukup tajam dan tidak ada ripple, filter Bessel menunjukan hasil respon yang kurang tajam dan tidak ada ripple, sedangkan filter 64 Chebyshev memperlihatkan hasil respon yang paling tajam namun terdapat ripple. Respon yang sama juga diperoleh pada simulasi LPF orde 2, filter butterworth menunjukan respon yang cukup tajam dan tidak ada ripple, pada bessel menunjukan hasil respon yang kurang tajam dan tidak ada ripple, sedangkan hasil respon pada Chebyshev yang paling tajam namun terdapat ripple. Pada filter butterworth gain mencapai 0 V terjadi pada frekuensi 8,9 kHz, pada chebyshev pada frekuensi 9,2 kHz, dan pada bessel pada frekuensi 11,2 kHz. Gambar IV.1 Respon HPF (a) Orde 1, (b) Orde 2, dan (c) Orde 4 65 Gambar IV.2 Respon LPF (a) Orde 1, (b) Orde 2, dan (c) Orde 4. Hasil pengamatan simulasi HPF dan LPF orde 4 menghasilkan respon mirip dengan orde 2 tetapi responnya lebih tajam dan terdapat ripple yang lebih banyak pada Chebyshev. Gain butterworth mencapai 0 V terjadi pada frekuensi 1,3 kHz, chebyshev terjadi pada frekuensi 1 kHz, dan pada bessel terjadi pada frekuensi 2 66 kHz. Berdasarkan hasil pengamatan simulasi respon filter-filter tersebut, diambil pilihan jenis filter yang digunakan adalah butterworth orde 4, karena memiliki band-pass, dan band-stop yang rata secara merata tanpa riak (Logan, 1996), tampak pada gambar IV.3 dan IV.4. Perbandingan respon Butterworth yang terjadi pada orde 1, 2, dan 4 untuk HPF maupun LPF, yang paling tajam responnya adalah yang orde 4. Semakin tinggi urutan filter, semakin mendekati respon yang ideal. Filter yang ideal memiliki spesifikasi antara lain gain band- pass harus maksimal dan harus rata, redaman band-stop harus minimum, band- pass untuk menghentikan pita transisi harus curam, dan lebar transisi harus minimum. Gambar IV.3 Respon Filter HPF Butterworth Orde 1, 2, dan 4. 67 Gambar IV.4 Respon Filter LPF Butterworth Orde 1, 2, dan 4. Berdasarkan hasil respon pada beberapa jenis filter, maka dapat disimpulkan filter terbaik untuk implementasi pada stetoskop elektronik adalah butterworth, karena memiliki karakteristik respon hampir rata untuk frekuensi yang mendekati nol, tingkat kerataan berbanding lurus dengan penggunaan orde filter, dan semakin tinggi orde filter akan memiliki hasil yang mendekati ideal dan tidak menghilangkan informasi dalam data (Cherif, Mostafi, & Debbal, 2014). IV.1.2 Respon Alat Stetoskop Elektronik Pengujian terhadap rangkaian stetoskop elektronik dilakukan menggunakan function generator dan osiloskop tipe Tektronix TDS 1002B. Pengujian meliputi pengujian terhadap rangkaian filter, rangkaian penguat, dan rangkaian keseluruhan stetoskop elektronik, dengan hasil ditampilkan pada gambar IV.5, IV.6, dan IV.7. Berdasarkan hasil pengujian, rangkaian sederhana stetoskop elektronik telah dapat mendeteksi suara detak jantung manusia kemudian diubah 68 menjadi sinyal listrik oleh transduser mic condenser. Selanjutnya suara yang ditangkap oleh mic condenser dikuatkan oleh rangkaian pre-amplifier kemudian difilter menggunakan rangkaian LPF dan HPF. Namun pada hasil pengujian rangkaian inverting amplifier terdapat selisih nilai tegangan antara teori dan actual (Tabel IV.1). Selisih antara aktual dan teori disebabkan karena nilai kapasitor dan resistor yang digunakan memiliki toleransi 5%. Rangkaian penguat pre-amplifier dapat melakukan penguatan sinyal sebesar 3 - 21 kali, namun terdapat selisih antara aktual dan teori. Pengujian untuk mendapatkan nilai cutoff pada rangkaian LPF orde 4 frekuensi cutoff 200 Hz diuji dengan input gelombang sinus sebesar 1 V dengan memberikan rentang input frekuensi dari 20 - 550 Hz pada signal generator, dan hasil dari pengujian tersebut menunjukan sinyal terpotong pada saat frekuensi 200 Hz. Sedangkan untuk memperoleh nilai cutoff pada rangkaian HPF orde 4 frekuensi cutoff 20 Hz diuji dengan input gelombang sinus sebesar 1 V dengan memberikan rentang input frekuensi dari 5 - 110 Hz pada signal generator, dan hasil dari pengujian tersebut menghasilkan output yang menunjukan sinyal terpotong pada saat frekuensi 20 Hz. Pada rangkaian filter frekuensi cutoff berada tepat pada frekuensi cutoff yang diinginkan karena menggunakan IC OPA2228 dual op amp dengan spesifikasi low noise. Gambar IV.5 Sinyal Output Rangkaian Low Pass Filter Orde 4 Cutoff 200 Hz dengan Input Signal Generator. 69 Gambar IV.6 Sinyal Output Rangkaian High Pass Filter Orde 4 Cutoff 20 Hz dengan Input Signal Generator. Gambar IV.7 Sinyal Output Rangkaian Sederhana Stetoskop Elektronik dengan Input Sinyal Detak Jantung Pada Osiloskop. Tabel IV. 1 Hasil Pembacaan Tegangan Output yang Dilakukan Saat Pengujian Rangkaian Inverting Amplifier Pertama dan Kedua. Amplifier Input (mV) Tegangan Output (Pengujian)(V) Tegangan Output (Teori)(V) Pertama 120 -0,28 -0,34 160 -0,48 -0,36 200 -0,48 -0,58 240 -0,6 -0,6 320 -0,84 -0,92 400 -1,16 -1,16 440 -1,28 -1,27 520 -1,36 -1,5 Amplifier Penguatan Tegangan Output (Pengujian)(V) Tegangan Output (Teori)(V) Kedua (Penguatan dengan 3 -1,04 -1,02 7 -2,2 -2,2 11 -3,6 -3,8 70 input 320 mV) 15 -4,6 -4,6 19 -5,6 -5,5 21 -6,8 -6,7 IV.1.3 HMI Sistem Stetoskop Elektronik Sistem stetoskop elektronik terbagi menjadi 3 bagian, yaitu proses merekam sinyal suara jantung, memfilter sinyal suara dan menampilkan hasil pada waveform chart, serta membaca parameter HRV dalam chart yang diilustrasikan dalam program LabVIEW pada lampiran III. Sedangkan tampilan HMI sistem keseluruhan tampak pada gambar IV.8. Tampilan sistem terdiri dari tombol start, recording, volume suara dan stop program, dengan tampilan hasil berupa grafik sinyal suara jantung S1-S2, dengan karakteristik parameter HRVdan threshold. Gambar IV.8 Ilustrasi Tampilan Sistem Stetoskop Elektronik. IV.1.4 Validasi Sistem Stetoskop Elektronik Validasi sistem dilakukan dengan alat stetoskop elektroik komersial, yaitu Littman 3200. Tampilan sistem pembanding menggunakan software stethAssist, yang terdiri dari informasi mengenai letak pengambilan (triskupid, mitral, aortic dan pulmonic), waktu pengambilan data, dan hasil suara perekaman yang bisa berulang diilustrasikan pada gambar IV.9. Tampak pada gambar IV.10, grafik sinyal telah menunjukkan pola yang mirip antara sistem stetoskop elektronik yang 71 dirancang dengan hasil pada stetoskop elektronik littman 3200. Sistem telah mampu mengenali pola sinyal S1 dan S2, menampilkan puncak sinyal S1-S2, dan interval S1-S2, walaupun terlihat masih terdeteksi noise. Gambar IV.9 Ilustrasi tampilan sistem Stetoskop Elektronik Littmann 3200. Gambar IV.10 Hasil tampilan sinyal pada littman 3200 (ungu) dan stetoskop elektronik yang dibangun (merah) pada responden normal yang sama.