Computer Tomography (CT) Scanner merupakan alat diagnostik dengan teknik radiografi yang menghasilkan gambar potongan tubuh secara melintang berdasarkan penyerapan sinar-x pada irisan tubuh yang ditampilkan pada layar monitor tv hitam putih.
Alat ini pada umumnya digunakan dalam dunia kedokteran sebagai alat diagnostik dan sebagai pemandu untuk interventional prosedur. Kadang-Kadang material seperti barium atau intravenous iodinated contrast dimasukkan ke tubuh pasien yang berguna dalam mempermudah proses scanning seperti untuk melihat isi perut atau bagian tubuh yang sukar untuk digambarkan dengan cara scanning. Penggunaan contrast material dapat juga membantu khususnya untuk memperoleh informasi fungsional tentang jaringan/tisue pada tubuh pasien.
Prinsip Dasar CT Scanner
Prinsip dasar CT scan mirip dengan perangkat radiografi yang sudah lebih umum dikenal. Kedua perangkat ini sama-sama memanfaatkan intensitas radiasi terusan setelah melewati suatu obyek untuk membentuk citra/gambar. Perbedaan antara keduanya adalah pada teknik yang digunakan untuk memperoleh citra dan pada citra yang dihasilkan. Tidak seperti citra yang dihasilkan dari teknik radiografi, informasi citra yang ditampilkan oleh CT scan tidak tumpang tindih (overlap) sehingga dapat memperoleh citra yang dapat diamati tidak hanya pada bidang tegak lurus berkas sinar , citra CT scan dapat menampilkan informasi tampang lintang obyek yang diinspeksi. Oleh karena itu, citra ini dapat memberikan sebaran kerapatan struktur internal obyek sehingga citra yang dihasilkan oleh CT scan lebih mudah dianalisis daripada citra yang dihasilkan oleh teknik radiografi konvensional.
Prinsip Kerja CT Scanner
prinsip kerja CT scanner
Intensitas sinar-x yang diterima oleh detektor akan berubah sesuai dengan kepadatan tubuh sebagai objek, dan detektor akan merubah berkas sinar-x yang diterima menjadi arus listrik, dan kemudian diubah oleh integrator menjadi tegangan listrik analog. Tabung sinar-x tersebut diputar dan sinarnya di proyeksikan dalam berbagai posisi, besar tegangan listrik yang diterima diubah menjadi besaran digital oleh analog to digital Converter (A/D) yang kemudian dicatat oleh komputer. Selanjutnya diolah dengan menggunakan Image Processor dan akhirnya dibentuk gambar yang ditampilkan ke layar monitor TV. Gambar yang dihasilkan dapat dibuat ke dalam film dengan Multi Imager atau Laser Imager.
Akuisisi Data
collimator dan detektor
Sinar X-ray yang telah dideteksi oleh detektor kemudian dikonversi menjadi arus listrik yang kemudian ditransmisikan ke komputer dalam bentuk sinyal.
proses pembentukan citra
Setelah diperoleh arus listrik dan sinyal aslinya, maka sinyal tadi dikonversi ke bentuk digital menggunakan A/D Convertor agar sinyal digital ini dapat diolah oleh komputer sehingga membentuk citra yang sebenarnya.
Hasil Scanning keseluruhan badan
Hasilnya dapat dilihat langsung pada monitor komputer ataupun dicetak ke film.
Manfaat CT Scanner
CT Scanner memiliki kemampuan yang unik untuk memperhatikan suatu kombinasi dari jaringan, pembuluh darah dan tulang secara bersamaan. CT Scanner dapat digunakan untuk mendiagnose permasalahan berbeda seperti :
Adanya gumpalan darah di dalam paru-paru (pulmonary emboli)
Pendarahan di dalam otak ( cerebral vascular accident)
Batu ginjal
Inflamed appendix
Kanker otak, hati, pankreas, tulang, dll.
Tulang yang retak
Refrensi
NN, Alat Radiologi IV. Akademi Teknik Elektromedik
Hasan, Ir. Fakultas Teknik Universitas Pakuan, Bogor
Piezo berarti tekanan, dimana kata “piezo” berasal dari bahasa italia. Ketika piezo mendapat tekanan maka bahan piezoelektrik dapat menghasilkan beda potensial listrik dan dapat bekerja sebaliknya (Mikrajuddin, 2006). Sehingga piezoelektrik merupakan suatu kemampuan yang dimiliki sebagian kristal maupun bahan-bahan tertentu lainnya yang dapat menghasilkan tegangan listrik ketika mendapat tekanan atau regangan.
Piezoelektrik tersusun dari tumpukan muatan yang berbentuk materi padat (kristal atau keramik) tertentu sehingga dapat menanggapi regangan mekanik yang dikenakan. Piezoelektrik terdiri dari dua kata yaitu piezo dan elekrik, piezo berarti memeras atau tekan, dan elektrik yang berarti listrik atau electron. Dari dua kata tersebut dapat diketahui bahwa piezoelektrik berarti listrik yang dihasilkan dari tekanan. Sumber muatan listrik piezoelektrik diperoleh dari efek piezoelektrik.
Bahan Piezoelektrik
Bahan piezoelektrik
Bahan piezoelektrik merupakan material yang dapat memproduksi medan listrik ketika mendapat tekanan mekanis. Sebaliknya, ketika medan listrik diterapkan maka material tersebut akan mengalami regangan atau tekanan mekanis. Elemen piezoelektrik ini tersusun dari elektroda yang terdapat pada lapisan atas, piezoelectric ceramic berada di lapisan tengah dan metal plate yang terdapat pada lapisan bawah.
Prinsip Kerja Piezoelektrik
Prinsip Kerja Piezoelektrik
Piezoelektrikitas (efek piezoelektrik) yang terbentuk dari tekanan yang mengenai piezoelektrik kemudian menimbulkan medan listrik. Pada saat medan listrik melewati material, molekul yang terpolarisasi akan menyesuaikan dengan medan listrik, dihasilkan dipol yang terinduksi dengan molekul atau struktur kristal materi. Penyesuaian molekul akan mengakibatkan material berubah dimensi.
Pada piezoelektrik terdapat dua jenis efek yaitu efek piezoelektrik langsung dan efek piezoelektrik balikan. Efek piezoelektrik langsung yang akan melakukan produksi potensial listrik ketika terdapat tekanan mekanik. Sedangkan efek piezoelektrik balikan akan memproduksi tekanan akibat pemberian tegangan listrik, sebagai contoh kristal lead zirconate titanate yang akan mengalami perubahan dimensi sampai maksimal 0.1 % ketika diberi tegangan listrik. Sebuah kristal piezoelektrik, muatan listrik positif dan muatan listrik negatif biasanya terpisah, akan tetapi dapat tersebar secara simetris, sehingga kristal bersifat netral.
Implementasi Piezoelektrik
Piezoelektrik Sensor
Piezoelektrik Sensor
Piezoelektrik sensor merupakan suatu peralatan elektronik pasif berfase padat (solid-state) yang dapat merespon perubahan temperatur, tekanan, dan yang paling penting merespon sifat fisik (physical properties) pada suatu interface antara permukaan alat dan fluida atau padatan asing. Perubahan pada sifat fisik biasanya seperti masa jenis, kelistrikan, viskositas, dan ketebalan lapisan.
Prinsip kerja dari Sensor piezoelektrik adalah beroperasi dengan mengobservasi penyebaran dari suatu gelombang akustik melalui solid- state device, sementara deteksi sensor dilakukan dengan meninjau korelasi variasi penyebaran gelombang akustik ke sejumlah perekam analyte pada permukaan, kemudian ke konsentrasi analyte di dalam sampel yang tertangkap sensor atau dikorelasikan dengan perubahan pada sifat fisik dari interfacial thin films.
Piezoelektrik Transducer
Transduser merupakan suatu alat yang berfungsi untuk mengubah suatu bentuk energi kedalam bentuk energi yang lain. Piezoelektrik transduser terdapat bahan piezoelektrik yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran mekanik dan mengubah kembali getaran mekanik menjadi energi listrik. Material piezoelektrik diposisikan sebagai elemen aktif transduser dan merupakan inti dari transduser yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi suara dan sebaliknya.
Piezoelektrik Aktuator
Piezo Flexure Aktuator
Aktuator piezoelektrik menggunakan bahan keramik yang dapat menghasilkan energi listrik ketika mendapat energi mekanis (efek piezoelektrik) dan akan menghasilkan energi mekanik bila diberi energi listrik.
UltrUSG adalah suatu alat dalam dunia kedokteran yang memanfaatkan gelombang ultrasonik, yaitu gelombang suara yang memiliki frekuensi yang tinggi (250 kHz – 2000 kHz) yang kemudian hasilnya ditampilkan dalam layar monitor.Pada awalnya penemuan alat USG diawali dengan penemuan gelombang ultrasonik kemudian bertahun-tahun setelah itu, tepatnya sekira tahun 1920-an, prinsip kerja gelombang ultrasonik mulai diterapkan dalam bidang kedokteran.
Hasil Citra Ultrasonography
Ultrasonography adalah salah satu dari produk teknologi medical imaging yang dikenal sampai saat ini.Medical imaging (MI) adalah suatu teknik yang digunakan untuk mencitrakan bagian dalam organ atau suatu jaringan sel (tissue) pada tubuh, tanpa membuat sayatan atau luka (non-invasive).Interaksi antara fenomena fisik tissue dan diikuti dengan teknik pendetektian hasil interaksi itu sendiri untuk diproses dan direkonstruksi menjadi suatu citra (image), menjadi dasar bekerjanya peralatan MI.
Skema Kerja USG
TRANSDUCER
Transducer
Tranduser merupkan alat yang nantinya akan ditempelkan pada tubuh pasien. Didalam alat ini terdapat material piezoelektrik yang mampu menghasilkan “piezoelektrik effect” yaitu bila diberikan energi listrik akan menimbulkan suatu getaran yang kemudian menghasilkan gelombang suara, begitu pula sebaliknya apabila ada gelombang suara yang dipantulkan oleh organ, maka piezoelektrik ini akan menangkap dan merubah menjadi sinyallistrik. Pulsa yang di pancarkan kemudian dipantulkan oleh organ dan ditangkap kembali oleh tranduser. Pulsa itu akan di ubah menjadi data digital dan diolah secara komputer sehingga menjadi sebuah gambar yang di tampilkan pada layar monitor.
MONITOR
Monitor adalah layar yang digunakan untuk menampilkan bentuk gambar dari hasil pengolahan data komputer.
Monitor yang digunakan pada awal penemuan USG masih berupa layar tabung besar yang terpisah dari mesin USG. Perkembangan teknologi yang terus berkembang pesat membawa kemajuan pada teknologi monitor. Kalau pada awal penemuan memakai layar tabung yang besar kini sudah menggunakan layar kecil dan tipis. Awal penemuan USG layar monitor masih hitam putih sekarang sudah berwarna. Layar monitor sekarang juga menjadi satu dengan alat USG sehingga bentuk USG lebih terlihat kecil.
MESIN USG
Mesin USG
Mesin USG merupakan bagian dari sistem alat USG dimana fungsinya untuk mengolah data yang diterima dalam bentuk gelombang. Mesin USG adalah pusar kontrol USG sehingga di dalamnya terdapat komponen-komponen yang sama seperti CPU pada komputer. Dimana cara kerja USG merubah gelombang menjadi gambar.Mesinpada USG digunakan sebagai pengolah data.Sinyal suara yang diterima transduser akan dirubah menjadi sinyal listrik dan akan dikirim ke mesin. Komputer merubah sinyal listrik menjadi data gambar dan merekonstruksi gambar. Kemudian hasil olahan komputer akan di tampilkan pada monitor.Komputer terletak pada main unit.
PRINTER
Pada peralatan USG, printer merupakan media output dari gambaran yang diperoleh dari pengolahan komputer, pada zaman dahulu piranti printer ditempati oleh foto Polaroid namun sekarang sudah diganti dengan film khusus, yaitu film termal.Saat ini terdapat dua jenis printer yang digunakan yaitu printer berwarna dan printer hitam putih. Printer warna akan lebih mahal dari printer hitam-putih.
Prinsip Dasar USG
Diagram Prinsip Dasar USG
Transducer bekerja sebagai pemancar dan sekaligus penerima gelombang suara. Pulsa listrik yang dihasilkan oleh generator diubah menjadi energi akustik oleh transducer yang dipancarkan dengan arah tertentu pada bagian tubuh yang akan dipelajari. Sebagian akan dipantulkan dan sebagian lagi akan merambat terus menembus jaringan yang akan menimbulkan bermacam-macam pantulan sesuai dengan jaringan yang dilaluinya.
Pantulan gema yang berasal dari jaringan-jaringan tersebut akan membentur transducer dan akan ditangkap oleh transducer, dan kemudian diubah menjadi pulsa listrik lalu diperkuat dan selanjutnya diperlihatkan dalam bentuk cahaya pada layar monitor. Gelombang ini kemudian diteruskan ke tabung sinar katoda melalui recevier seterusnya ditampilkan sebagai gambar di layar monitor.
Manfaat USG
Segala penyakit atau gangguan yang berhubungan dengan sistem empedu bisa dideteksi lewat USG.
Pemeriksaan USG dapat mendeteksi dan memberikan gambaran jelas mengenai masalah pada saluran kemih,
Pemerikaaan USG, memberikan gambaran usus buntu yang berukuran lebih besar dari biasanya dan dapat terlihat penebalan dinding dari usus buntu.
Pemeriksaan USG dapat memberi tahu dokter seputar adanya pembengkakan kelenjar getah bening dan masalah lain yang terkait dengannya (limfadenopati, limfadenitis).
Efek Samping dari USG
Pemeriksaan USG mungkin dapat menyebabkan sensasi panas sementara pada lokasi pemeriksaan saat dilakukan pencitraan. Namun USG adalah prosedur medis aman dan tidak memiliki efek samping atau komplikasi serius jangka panjang.
Magnetic Resonance Imaging (MRI) adalah suatu teknik penggambaran penampang tubuh berdasarkan prinsip resonansi magnetik inti atom hidrogen. Teknik penggambaran MRI relatif komplek karena gambaran yang dihasilkan tergantung pada banyak parameter. Alat tersebut memiliki kemampuan membuat gambaran potongan coronal, sagital, aksial dan oblik tanpa banyak memanipulasi tubuh pasien. Bila pemilihan parameternya tepat, kualitas gambaran detil tubuh manusia akan tampak jelas, sehingga anatomi dan patologi jaringan tubuh dapat dievaluasi secara teliti.
Magnetic Resonance Imaging yang disingkat dengan MRI adalah suatu alat diagnostik mutahir untuk memeriksa dan mendeteksi tubuh dengan menggunakan medan magnet dan gelombang frekuensi radio, tanpa operasi, penggunaan sinar X ataupun bahan radioaktif. Hasil pemeriksaan MRI adalah berupa rekaman gambar potongan penampang tubuh/organ manusia dengan menggunakan medan magnet berkekuatan antara 0,064 – 1,5 tesla (1 tesla = 1000 Gauss) dan resonansi getaran terhadap inti atom hidrogen. Beberapa faktor kelebihan yang dimilikinya, terutama kemampuannya membuat potongan koronal, sagital, aksial dan oblik tanpa banyak memanipulasi posisi tubuh pasien sehingga sangat sesuai untuk diagnostik jaringan lunak.
Komponen MRI
Komponen MRI
Komputer pada MRI merupakan otak dan komponen utama yang digunakan untuk memproses sinyal, menyimpan data dan menampilkan gambar yang dihasilkan. Selain sistem computer, komponen utama pada perangkat MRI adalah: magnet utama, koil gradient X, Y, dan Z, koil pemancar dan penerima radiofrekuensi, serta sistem akuisisi data dalam komputer.
MRI
Magnet
Magnet utama dipakai untuk membangkitkan medan magnet berkekuatan besar yang mampu menginduksi jaringan tubuh sehingga menimbulkan magnetisasi. Untuk keperluan diagnosa klinis diperlukan magnet utama yang memproduksi kuat medan magnet besar antara 0.1 – 3.0 Tesla (Bontrager, 2001).
Pembangkitan medan magnet untuk MRI menggunakan salah satu dari beberapa tipe magnet, yaitu magnet permanen, magnet resistif dan magnet superkonduktor.
Koil Gradien
Koil gradien dipakai untuk membangkitkan medan magnet gradien yang berfungsi untuk menentukan irisan, pengkodean frekuensi, dan pengkodean fase. Terdapat tiga medan yang saling tegak lurus, yaitu bidang x, y, dan z. Peranannya akan saling bergantian berkaitan dengan potongan yang dipilih yaitu aksial, sagital atau coronal. Gradien ini digunakan untuk memvariasikan medan pada pusat magnet yang terdapat tiga medan yang saling tegak lurus antara ketiganya (x,y,z).
Koil Radio Frekuensi
Koil radio frekuensi (RF Coil) terdiri dari 2 yaitu koil pemancar dan koil penerima. Koil pemancar berfungsi untuk memancarkan gelombang radio pada inti yang terlokalisir sehingga terjadi eksitasi, sedangkan koil penerima berfungsi untuk menerima sinyal output setelah proses eksitasi terjadi. Koil RF dirancang untuk sedekat mungkin dengan obyek agar sinyal yang diterima memiliki amplitudo besar.
Beberapa jenis koil RF diantaranya :
a. Koil Volume
Koil Volume (Volume Coil) Volume coils dapat digunakan secara eksklusif sebagai koil penerima atau kombinasi coils mengirim / menerima. Volume coils ditandai dengan kualitas sinyal homogen. Tipe lain dari coil volume kumparan tubuh, yang merupakan bagian integral dari sebuah scanner MR dan biasanya terletak di dalam lubang magnet itu sendiri.
b. Koil Permukaan (Surface Coil)
c. Koil Linier
d. Koil Kuadrat
e. Phase Array Coil
Sistem Komputer
Sistem komputer bertugas sebagai pengendali dari sebagian besar peralatan MRI. Dengan kemampuan perangkat lunak yang besar, komputer mampu melakukan tugas-tugas multi (multi tasking), diantaranya adalah operator input, pemilihan slice, kontrol sistem gradien, kontrol sinyal RF dan lain-lain. Komputer juga berfungsi untuk mengolah sinyal hingga menjadi citra MRI yang dapat dilihat pada layar monitor, disimpan ke dalam disk atau CD, atau bisa langsung dicetak.
Kelebihan MRI
Ada beberapa kelebihan MRI dibandingkan dengan pemeriksaan CT-Scan yaitu :
MRI lebih unggul untuk mendeteksi beberapa kelainan pada jaringan lunak seperti otak, sumsum tulang serta muskuloskeletal.
Mampu memberi gambaran detail anatomi dengan lebih jelas.
Mampu melakukan pemeriksaan fungsional seperti pemeriksaan difusi, perfusi dan spektroskopi yang tidak dapat dilakukan dengan CT-Scan.
Mampu membuat gambaran potongan melintang, tegak, dan miring tanpa merubah posisi pasien.
MRI tidak menggunakan radiasi pengion
Aplikasi MRI
Otak dan Saraf Tulang Belakang
Contoh Hasil MRI pada otak
MRI paling sering digunakan sebagai metode pencitraan otak dan saraf tulang belakang. MRI pada otak juga dapat dimanfaatkan untuk pertimbangan langkah operasi otak dengan melakukan identifikasi area bahasa dan kendali gerakan yang penting. Beberapa penyakit pada otak dan saraf tulang belakang yang dapat didiagnosis dengan MRI, antara lain stroke, tumor, aneurisma, multiple sclerosis, cedera otak akibat kecelakaan, peradangan pada saraf tulang belakang, serta gangguan mata dan telinga bagian dalam.
Tulang dan Sendi
Contoh Hasil MRI Pada tulang dan sendi
Pada bagian tulang dan sendi, MRI rupanya dapat membantu mengevalusi kondisi seperti infeksi tulang, kelainan pada tulang belakang dan bantalan saraf tulang belakang, tumor pada tulang dan jaringan lunak, serta peradangan sendi. Juga dapat mengetahui kondisi abnormal pada sendi yang disebabkan cedera fisik akibat kecelakaan atau cedera berulang.
Pada tahun 1929, seorang psikiater Jerman yang bernama Hans Berger, yang bekerja di kota Jena, mengumumkan bahwa adalah mungkin untuk merekam arus listrik yang lemah yang dihasilkan pada otak, tanpa membuka tengkorak, dan untuk melukiskannya ke suatu kertas. Berger menamakan format perekaman yang baru ini sebagai Electroencephalogram (EEG).
Terkesan dengan berbagai kemungkinan untuk membangun peta bidimensional menyangkut aktivitas EEG di atas permukaan otak, W. Gray Walter menemukan toposcope pada tahun 1957. Toposcope ini adalah suatu alat yang kompleks. Toposcope itu mempunyai 22 tabung sinar katoda (yang serupa dengan tabung TV), masing-masing di antara tabung sinar katoda itu dihubungkan ke sepasang elektroda yang dipasang ke tengkorak. Elektroda diatur di dalam suatu susunan geometri, sehingga masing-masing tabung bisa melukiskan intensitas dari beberapa irama yang menyusun EEG di dalam area otak tertentu. Susunan tabung CRT ini, sedemikian rupa sehingga display phosphorescent spiral menunjukkan secara serempak irama yang menunjukkan bagian tertentu dari otak.
Sinyal EEG
Contoh Sinyal EEG
Sinyal EEG dapat diketahui dengan menggunakan elektroda yang dilekatkan pada kepala. Daerah frekuensi EEG dapat diklasifikasikan menjadi lima bagian untuk analisis EEG, yaitu : – Delta (δ) (0 – 4) Hz – Theta ( θ) (4 – 7) Hz – Alpha (α) (8 – 12) Hz – Beta (β ) (12 – 30) Hz – Gamma (γ) (30 – 100+) Hz
Prinsip Kerja
Elektroda EEG ukurannya lebih kecil daripada elektroda ECG. Elektroda EEG dapat diletakkan secara terpisah pada kulit kepala atau dapat dipasang pada penutup khusus yang dapat diletakkan pada kepala pasien.
Untuk meningkatkan kontak listrik antara elektroda dan kulit kepala digunakan elektroda jelly atau pasta. Bahan elektroda yang umumnya digunakan adalah perak klorida. EEG direkam dengan cara membandingkan tegangan antara elektroda aktif pada kulit kepala dengan elektroda referensi pada daun telinga atau bagian lain dari tubuh. Tipe merekam ini disebut monopolar. Tetapi tipe merekam bipolar lebih populer dimana tegangan dibandingkan antara dua elektroda pada kulit kepala.
Komponen EEG
block diagram EEG
– Amplifier Amplifier digunakan karena EEG harus memiliki penguatan yang tinggi dan karakteristik noise yang rendah sebab amplitudo tegangan EEG sangat rendah. Amplifier yang digunakan harus bebas dari interferensi sinyal dari kabel listrik atau dari peralatan elektronik yang lain. Noise sangat berbahaya di dalam kerja EEG karena gelombang elektroda yang dilekatkan pada kulit kepala hanya beberapa mikrovolt ke amplifier. Amplifier digunakan untuk meningkatkan amplitudo hingga beratus-ratus bahkan beribu-ribu kali dari sinyal yang lemah yang hanya beberapa mikrovolt.
– Filter Ketika direkam oleh elektroda, EEG mungkin berisi kerusakan otot dalam kaitannya dengan kontraksi dari kulit kepala dan otot leher. kerusakannya besar dan tajam sehingga menyebabkan kesulitan besar dalam klinik dan interpretasi otomatis EEG. Cara paling efektif untuk mengurangi kerusakan otot adalah dengan menyarankan pasien untuk rileks, tapi ini tidak selalu berhasil. Kerusakan ini umumnya dihilangkan menggunakan low pass filter. Filter pada alat EEG mempunyai beberapa pilihan posisi yang biasanya ditandai dengan tetapan waktu.
– Writing Port Sistem penulisan pada EEG umumnya menggunakan sistem ink writing tipe direct-writing ac recorder yang menyediakan respon frekuensi hingga 60 Hz pada 40 mm puncak ke puncak. Tipe umum dari direct-recorder adalah tipe stylus yang langsung menulis pada kertas yang digerakkan di bawahnya. Pada umumnya di dalam sistem direct-writing recorder, digunakan galvanometer yang mengaktifkan lengan penulis yang disebut pen atau stylus. Mekanismenya dimodifikasi dari pergerakan D’Arsonval meter.
Aplikasi EEG
EEG MultiChannel
Aplikasi yang penting dari EEG multichannel adalah mendapatkan lokasi dari fokus epileptic (titik kecil pada otak dimana aktivitas abnormal berasal dan menyebarkan aktivitas abnormal itu ke bagian lain dari otak) atau tumor, yang tidak dapat kelihatan dengan X-ray atau CT-scan di kepala.
Setiap kertas horizontal ditempatkan sesuai dengan pasangan elektroda pada kulit kepala pasien, membentuk kisi-kisi yang tetap seperti pola. Dengan memberi tanda di channel mana gelombang abnormal terjadi (biasanya ditandai dengan tanda merah), seorang ahli neurologi dapat menduga pada bagian mana dari otak keabnormalan itu berada. Hal ini sangat sulit dilakukan jika jumlah dari channel yang abnormal itu besar atau kemungkinan perubahan itu kompleks. Lokasi bidimensional yang tepat dari fokus epileptic atau tumor sangat tidak mungkin untuk diketahui.
Voltmeter digital merupakan dasar bagi alat ukur digital lainnya karena ADC membutuhkan masukkan berupa level tegangan. Untuk besaran yang lain hanya berbeda di pengkondisi sinyalnya dan algoritma pengolahan data. Karena terdapat batasan masukan tegangan ADC maka diperlukan rangkaian penurun tegangan.
Komponen Voltmeter Digital
Rangakaian Penurun Tegangan
Untuk menampilkan hasil pengukuran yang sesuai, maka persamaan matematis yang ditanam pada mikrokontroler adalah sebagai berikut (misal ADC yang digunakan 8 bit) Vtampil = ((Nilai ADC x Vref) / 255 ))*10 Volt
*Vref = 5 V
Ampere Meter Digital
Karena ADC tidak dapat merespon besaran arus secara langsung, maka diperlukan suatu cara untuk mengubah besaran arus menjadi besaran tegangan agar dapat diproses oleh ADC.
Beberapa cara dapat digunakan, salah satunya dengan menggunakan drop tegangan pada sebuah tahanan.
Penempatan tahanan pada saluran yang ingin diukur arusnya akan menghasilkan suatu tegangan yang besarnnya berbanding lurus dengan arus yang mengalir. V = I . R Biasanya R dipilih sekecil mungkin untuk menghasilkan efek pembebanan yang sekecil mungkin.
Blok Diagram Amp-meter
Resistor berfungsi untuk mengubah besaran arus menjadi tegangan. Nilai arus yang terukur adalah I = Vin / Rinternal
Watt Meter
Watt Meter
Besaran Watt memerlukan beberapa besaran yang membangunnya, sesuai dengan persamaan P = V I Cos φ, maka ada tiga besaran yang harus diperoleh yaitu tegangan, arus dan beda fasa.
Block diagram Watt Meter
Bagian tegangan dan arus hampir sama dengan pada Voltmeter dan Ampermeter, detektor fasa untuk mendeteksi besarnya beda fasa antara tegangan dan arus.
Dari ketiga besaran itu masuk ke pemroses data yang dapat berupa microcontroller. Disini dilakukan algoritma perhitungan daya sehingga dapat diperoleh nilai daya yang diukur.
Detektor beda fasa dapat dilakukan langsung oleh pemroses data bila ADC yang digunakan memiliki waktu sampling cukup baik dan pemroses data dapat mendeteksinya.
Suhu adalah suatu besaran yang menunjukkan derajat panas benda. Suhu juga disebut temperatur yang diukur dengan alat termometer. Semakin tinggi suhu suatu benda, semakin panas benda tersebut.
Secara mikroskopis, suhu menunjukkan energi yang dimiliki oleh suatu benda. Setiap atom dalam suatu benda masing-masing bergerak, baik itu dalam bentuk perpindahan maupun gerakan di tempat getaran. Makin tingginya energi atom-atom penyusun benda, makin tinggi suhu benda tersebut.
Secara kualitatif, kita dapat mengetahui bahwa suhu adalah sensasi dingin atau hangatnya sebuah benda yang dirasakan ketika menyentuhnya. Secara kuantitatif, kita dapat mengetahuinya dengan menggunakan termometer.
Pengertian Tekanan
Sensor tekanan adalah alat untuk pengukuran tekanan gas atau cairan. Tekanan adalah ekspresi gaya yang diperlukan untuk menghentikan fluida agar tidak mengembang, dan biasanya dinyatakan dalam gaya kekuatan per satuan luas.
Sensor tekanan juga dapat digunakan untuk secara tidak langsung mengukur variabel lain seperti aliran fluida / gas, kecepatan, ketinggian air, dan ketinggian.
Sensor tekanan dapat juga disebut transduser tekanan, pemancar tekanan, pengirim tekanan, indikator tekanan, piezometer dan manometer, di antara nama-nama lain
Hal-hal Penting Dalam Pengukuran
Akurasi adalah tingkat kedekatan pengukuran kuantitas terhadap nilai yang sebenarnya. Presisi adalah sejauh mana pengulangan pengukuran dalam kondisi yang tidak berubah mendapatkan hasil yang sama Resolusi adalah perubahan terkecil dalam nilai yang diukur yang mana instrumen memberi respon/tanggapan. Error adalah penyimpangan variabel yang diukur dari harga/nilai yang sebenarnya.
Sensor yang digunakan didalam pengukuran adalah :
Thermistor NTC
NTC dan PTC Grafik
NTC (Negative Temprature Coefficient) merupakan variable resistor dimana nilai hambatannya akan berubah sesuai dengan suhu disekitarnya jika suhunya tinggi maka nilai hambatannya akan semakin kecil namun jika suhunya semakin rendah maka nilai hambatannya akan semakin besar. Sehingga dapat disimpulkan bahwa nilai hambatan pada resistor NTC berbanding terbalik dengan suhu disekitarnya.
LPS22HB (Digital Pressure Sensor)
LPS22HB
LPS22HB adalah sensor tekanan absolut ultra-compact piezoresistive yang berfungsi sebagai barometer dengan keluaran digital. Perangkat ini terdiri dari pendeteksi dan IC interface yang berkomunikasi melalui I2C atau SPI dari pendeteksi ke aplikasi. Pendeteksi tekanan absolut terdiri dari membrane tersuspensi yang diproduksi menggunakan proses khusus.
Grafik Tekanan dan Suhu
Pengukuran didalam Kelas
Didapatkan data yang linear antara suhu dan tekanan, sehingga hal ini sesuai dengan hukum gas ideal PV=nRT. Kemudian didapatkan fungsi transfer yaitu y = 4,556x – 4539,8 untuk penggunaan kedua sensor tersebut.
Internet of Things (IoT) adalah suatu konsep dimana konektifitas internet dapat bertukar informasi satu sama lainnya dengan benda-benda yang ada disekelilingnya. Salah satu penggunaan IoT ini adalah Smart Garage, dimana anda dapat mengontrol dan mengatur garasi anda menggunakan Handphone anda secara wireless. Hal ini dapat memudahkan kegiatan yang anda lakukan, seperti membuka pintu garasi secara otomatis, membantu anda dalam parkir mobil anda, serta keamanan yang terjamin.
Diagram Alur Perancangan Smart Garage
Pada sistem ini
terdapat 2 jenis sensor, yaitu Sensor IR, Sensor RFID dan sensor Ultrasonik .
Sensor IR berfungsi untuk mendeteksi mobil apakah ada mobil atau tidak, sensor
Ultrasonik berfungsi untuk mendeteksi jarak antara mobil dan batas parkir
didalam garasi. Sensor RFID berfungsi untuk membuka pintu kecil yang terletak
untuk masuk ke dalam garasi. Pemilik dapat membuka pintu garasi dengan cara
mengkoneksikan device ke modul Bluetooth, sehingga pemilik tidak perlu untuk
turun dari mobil dan membuka pintu garasinya. Pemilik akan dimudahkan memarkir
dengan bantuan dari sensor Ultrasonik yang akan mentrigger buzzer. Kemudian IR
sensor yang diletakkan dibawah, akan mendeteksi mobil yang berada diatasnya,
sehingga dengan interval waktu setelah mobil itu dideteksi pintu akan ditutup
sendiri dengan menggerakkan servo motor yang ada. Kemudian orang tersebut akan
menggunakan RFID untuk keluar dari tempat garasinya, sehingga tidak ada yang
bisa masuk ke garasinya selain dirinya sendiri
Saya disini akan membahas penggunaan dari sensor dan aktuator yang digunakan dalam perancangan sistem Smart Garage ini.
Sensor
IR Sensor
Infra red (IR) detektor atau sensor infra merah adalah komponen elektronika yang dapat mengidentifikasi cahaya infra merah (infra red, IR). Sensor infra merah atau detektor infra merah saat ini ada yang dibuat khusus dalam satu modul dan dinamakan sebagai IR Detector Photomodules. IR Detector Photomodules merupakan sebuah chip detektor inframerah digital yang di dalamnya terdapat fotodiode dan penguat (amplifier). Bentuk dan Konfigurasi Pin IR Detector Photomodules TSOP.
Konfigurasi pin infra red receiver atau penerima infra merah tipe TSOP adalah output (Out), Vs (VCC +5 volt DC), dan Ground (GND). Sensor penerima inframerah TSOP (TEMIC Semiconductors Optoelectronics Photomodules) memiliki fitur-fitur utama yaitu fotodiode dan penguat dalam satu chip, keluaran aktif rendah, konsumsi daya rendah, dan mendukung logika TTL dan CMOS. Detektor infra merah atau sensor inframerah jenis TSOP (TEMIC Semiconductors Optoelectronics Photomodules) adalah penerima inframerah yang telah dilengkapi filter frekuensi 30-56 kHz, sehingga penerima langsung mengubah frekuensi tersebut menjadi logika 0 dan 1. Jika detektor inframerah (TSOP) menerima frekuensi carrier tersebut, maka pin outputnya akan berlogika 0. Sebaliknya, jika tidak menerima frekuensi carrier tersebut, maka keluaran detektor inframerah (TSOP) akan berlogika 1.
Sensor IR ini digunakan untuk mendeteksi apakah mobil sudah masuk garasi atau belum, Jika mobil sudah memasuki garasi maka pintu garasi akan otomatis tertutup. Sehingga anda tidak repot untuk menutup pintu sendiri. Penggunaan Sensor IR dapat digunakan secara double, dengan memasangkan sensor RFID ini luar dan didalam garasi, Sehingga ketika mobil mendekati pintu garasi, maka akan otomatis juga pintu garasi terbuka.
RFID Sensor
RFID atau bisa disebut juga Radio Frequency Identification adalah sistem identifikasi berbasis wireless yang memungkinkan pengambilan data tanpa harus bersentuhan seperti barcode atau magnetic card. alat ini menggunakan sistem radiasi elektromagnetik untuk mengirimkan kode.
RFID menggunakan sistem identifikasi dengan gelombang radio, karena itu minimal dibutuhkan dua buah perangkat agar alat ini dapat berfungsi, adapun perangkat yang dibutuhkan disebut TAG dan READER. RFID atau bisa disebut juga Radio Frequency Identification adalah sistem identifikasi berbasis wireless yang memungkinkan Pengambilan data tanpa harus bersentuhan seperti barcode atau magnetic card. alat ini menggunakan sistem radiasi elektromagnetik untuk mengirimkan kode.
RFID ini digunakan untuk mengakses pintu kecil garasi, sehingga hanya orang yang punya akses sajalah yang dapat membuka pintu untuk memasuki garasi tersebut.
Ultrasoniik
Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran fisis alias bunyi menjadi besaran listrik, begitupun sebaliknya. Prinsip kerja sensor ultrasonik ini cukup simpel, yakni berdasarkan pantulan suatu gelombang suara sehingga dapat digunakan untuk mendefiniskan eksistensi atau jarak suatu benda dengan frekuensi tertentu.
Secara sederhana, sensor ultrasonik akan menembakkan gelombang ultrasonik menuju objek tertentu. Setelah gelombang menyentuh objek, maka gelombang akan dipantulkan kembali ke sensor tersebut, lalu sensor akan menghitung selisih antara waktu pengiriman dan waktu penerimaan gelombang pantul.
Sinyal yang dipancarkan oleh sensor ultrasonik berupa gelombang bunyi dengan kecepatan 340 m/s. Sinyal yang dipantulkan dan diterima kembali oleh sensor akan dihitung dengan rumus S = 340.t/2, dimana S adalah jarak sensor dengan objek pantul, dan t adalah selisih waktu saat gelombang dipancarkan dan diterima.
Sensor ultrasonik ini digunakan untuk mengaktifkan buzzer sehingga ketika anda ingin memakirkan mobil anda dapat mengetahui apakah mobil anda sudah mendekati dinding atau tidak, sehingga hal itu mempermudah anda dalam memarkir mobil.a
Aktuator
Servo Motor
Motor servo adalah sebuah perangkat atau aktuator putar (motor) yang dirancang dengan sistem kontrol umpan balik loop tertutup (servo), sehingga dapat di set-up atau di atur untuk menentukan dan memastikan posisi sudut dari poros output motor. motor servo merupakan perangkat yang terdiri dari motor DC, serangkaian gear, rangkaian kontrol dan potensiometer. Serangkaian gear yang melekat pada poros motor DC akan memperlambat putaran poros dan meningkatkan torsi motor servo, sedangkan potensiometer dengan perubahan resistansinya saat motor berputar berfungsi sebagai penentu batas posisi putaran poros motor servo.
Dalam Perancangan ini servo motor digunakan untuk memutar poros pintu garasi yang akan di trigger oleh sensor IR, Sehingga pintu garasi akan otomatis terbuka ataupun tertutup
Buzzer
Piezoelectric Buzzer adalah jenis Buzzer yang menggunakan efek Piezoelectric untuk menghasilkan suara atau bunyinya. Tegangan listrik yang diberikan ke bahan Piezoelectric akan menyebabkan gerakan mekanis, gerakan tersebut kemudian diubah menjadi suara atau bunyi yang dapat didengar oleh telinga manusia dengan menggunakan diafragma dan resonator.
Dalam Perancangan ini, Buzzer digunakan untuk menimbulkan bunyi yang akan ditrigger oleh Sensor Ultrasonik, Semakin dekat jarak yang dideteksi oleh sensor ultrasonik (dalam hal ini jarak mobil ke dinding) maka akan semakin keras bunyi yang ditimbulkan buzzer sehingga hal itu akan memudahkan anda dalam memarkir mobil.
Relay
Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal (seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi.
Penggunaan Relay dalam Perancangan smart garage ini adalah untuk memutus dan mengalirkan arus yang di trigger dari RFID sensor, dan akan mentrigger solenoid door lock sehingga pintu kecil di garasi akan otomatis dapat dibuka dan dikunci.
Cara Kerja Relay :
Iron core(besi) yang dililitkan oleh kumparan coil berfungsi untuk mengendalikan iron core tersebut. Ketika kumparan coil di berikan arus listrik, maka akan timbul gaya elektromagnet sehingga akan menarik Armature berpindah posisi yang awalnya NC(tertutup) ke posisi NO(terbuka) sehingga menjadi saklar yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi NO. Posisi Armature yang tadinya dalam kondisi CLOSE akan menjadi OPEN atau terhubung. Armature akan kembali keposisi CLOSE saat tidak dialiri listrik. Coil yang digunakan untuk menarik Contact Point ke posisi CLOSE umunnya hanyak membutuhkan arus llistrik yang relatif kecil.
Smart Home adalah sebuah sistem berbantuan komputer yang akan memberikan segala kenyamanan, keselamatan, keamanan dan penghematan energi, yang berlangsung secara otomatis dan terprogram melalui komputer, pada gedung atau rumah tinggal anda.Dapat digunakan untuk menggendalikan hampir semua perlengkapan dan peralatan di rumah anda, mulai dari pengaturan tata lampu hingga ke berbagai alat-alat rumah tangga, yang perintahnya dapat dilakukan dengan menggunakan suara, sinar inframerah, atau melalui kendali jarak jauh (remote). Hanya dengan melakukan hubungan telepon, maka anda dapat mengatur buka-tutup tirai yang mengunakan motor, mengatur penerangan di dalam atau luar rumah, mengawasi seluruh aktivitas yang terjadi di rumah, atau mudahnya, bisa diartikan bahwa anda mengatur semua prasarana rumah atau kantor anda yang menggunakan sumberdaya listrik sebagai pembangkit kerjanya. Di rumah-rumah yang berlahan luas, Smart home lebih terasa manfaatnya.
Contoh Perancangan Smart Home Melalui Bluetooth HC-05 Berbasis Mikrokontroller Arduino dan Android
Blok Diagram Smart Home Automatic Control
Sistem ini terdiri dari tujuh sensor, keypad password untuk keamanan pintu, HC-05 Bluetooth GSM aplikasi alarm dan aplikasi kontrol perangkat aktuaktor, dan aktuaktor buzzer, motor dc, lampu, kipas angin dan kipas dc yang melelahkan. Di antara sensor ini adalah sensor PIR untuk mendeteksi pencurian, sensor MQ6 untuk mendeteksi kebocoran gas LPG dan asap dari kebakaran, sensor HC-SR04 ultrasonik untuk pintu garasi otomatis, sensor api untuk mendeteksi kebakaran, sensor LM35 untuk mendeteksi suhu ruangan, ketika suhu ruangan panas kipas akan menyala secara otomatis, ketika suhu ruang dingin akan mematikan kipas dan sensor LDR untuk mendeteksi intensitas cahaya pada siang hari yang mematikan lampu secara otomatis dan sebaliknya, sehingga menghemat energi. Pemilik rumah juga dapat mengontrol lampu dan memantau sensor dengan ponsel android yang terhubung dengan komunikasi via Bluetooth HC-05 mikrokontroler arduino, dan dapat menerima sensor aplikasi alarm GSM seperti menelepon dan sms.
Saya akan membahas mengenai sensor-sensor yang digunakan pada percancangan sistem tersebut, yaitu :
MQ-6
MQ-6 adalah Sensor gas yang digunakan untuk mendeteksi lpg, Iso-butane, Propane dengan sensitivitas yang tinggi. Sensor gas MQ-6 ini mempunyai sensitivitas yang kecil terhadap zat alkohol dan asap rokok. Sensor gas MQ-6 merupakan sensor yang mempunyai respon cepat terhadap lpg (Liquid Petroleum Gas), stabil dan tahan lama serta dapat digunakan dalam rangkaian drive yang sederhana. Sensor gas MQ-6 biasa digunakan didalam perlengkapan mendeteksi kebocoran gas dalam kegiatan rumah tangga dan industri, yang cocok untuk mendeteksi lpg, iso-butane, propane, lng, serta menghindari gangguan dari pendeteksian zat Alkohol, asap masakan, dan rokok untuk mengurangi kesalahan pendeteksian.
PIR Sensor
Sensor PIR atau disebut juga dengan Passive Infra Red merupakan sensor yang digunakan untuk mendeteksi adanya pancaran sinar infra merah dari suatu object. Sesuai dengan namanya sensor PIR bersifat pasif, yang berarti sensor ini tidak memancarkan sinar infra merah melainkan hanya dapat menerima radiasi sinar infra merah dari luar. Sensor PIR dapat mendeteksi radiasi dari berbagai objek dan karena semua objek memancarkan energi radiasi, sebagai contoh ketika terdeteksi sebuah gerakan dari sumber infra merah dengan suhu tertentu yaitu manusia mencoba melewati sumber infra merah yang lain misal dinding, maka sensor akan membandingkan pancaran infra merah yang diterima setiap satuan waktu, sehingga jika ada pergerakan maka akan terjadi perubahan pembacaan pada sensor.
LDR
Light Dependent Resistor atau disingkat dengan LDR adalah jenis Resistor yang nilai hambatan atau nilai resistansinya tergantung pada intensitas cahaya yang diterimanya. Nilai Hambatan LDR akan menurun pada saat cahaya terang dan nilai Hambatannya akan menjadi tinggi jika dalam kondisi gelap. Dengan kata lain, fungsi LDR (Light Dependent Resistor) adalah untuk menghantarkan arus listrik jika menerima sejumlah intensitas cahaya (Kondisi Terang) dan menghambat arus listrik dalam kondisi gelap. Prinsip kerja LDR sangat sederhana tak jauh berbeda dengan variable resistor pada umumnya. LDR dipasang pada berbagai macam rangkaian elektronika dan dapat memutus dan menyambungkan aliran listrik berdasarkan cahaya. Semakin banyak cahaya yang mengenai LDR maka nilai resistansinya akan menurun, dan sebaliknya semakin sedikit cahaya yang mengenai LDR maka nilai hambatannya akan semakin membesar.
Sensor Ultrasonik
Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengubah besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik dan sebaliknya. Cara kerja sensor ini didasarkan pada prinsip dari pantulan suatu gelombang suara sehingga dapat dipakai untuk mendeteksi eksistensi (jarak) suatu benda dengan frekuensi tertentu. Disebut sebagai sensor ultrasonik karena sensor ini menggunakan gelombang ultrasonik (bunyi ultrasonik). Gelombang ultrasonik adalah gelombang bunyi yang mempunyai frekuensi sangat tinggi yaitu 20.000 Hz. Bunyi ultrasonik tidak dapat di dengar oleh telinga manusia. Bunyi ultrasonik dapat didengar oleh anjing, kucing, kelelawar, dan lumba-lumba. Bunyi ultrasonik nisa merambat melalui zat padat, cair dan gas. Reflektivitas bunyi ultrasonik di permukaan zat padat hampir sama dengan reflektivitas bunyi ultrasonik di permukaan zat cair. Akan tetapi, gelombang bunyi ultrasonik akan diserap oleh tekstil dan busa.
MSR 