Perekam Sinyal Otot (EMG) Berbasis Mikrokontroler Arduino Uno

 Otot dapat menggerakkan rangka karena mendapatkan perintah dari otak yang berupa sinyal listrik atau dikenal dengan biosignal. Dalam biosignal, terdapat propagasi impuls dari otak menuju efektor atau otot melalui pertukaran ion-ion dalam sel saraf sehingga menimbulkan potensial aksi.

EMG (Elektromyograph) adalah instrumentasi pencatat bioelektrik untuk mengetahui sinyal yang disebabkan oleh aktifitas otot gerak. Otot gerak merupakan organ tubuh manusia yang berfungsi menggerakan rangka. Otot gerak merupakan jenis otot lurik, dimana memiliki sifat sadar karena aktifitasnya bergantung pada kehendak pelaku.

Untuk mendapatkan signal otot, maka EMG memerlukan perangkat-perangkat lainnya yang menunjang proses perekaman sinyal otot, sehingga dihasilkan sinyal otot yang sesungguhnya tanpa adanya gangguan.

Perangkat yang dapat digunakan untuk merekam sinyal otot:

1.      Surface Electrode

Surface electrode merupakan sensor elektroda yang menangkap sinyal otot dan meneruskannya menjadi besaran listrik berupa tegangan. Dalam perekaman sinyal otot, diperlukan minimal 3 buah elektroda. 2 buah elektroda diletakkan pada otot yang ingin direkam dan 1 elektroda diletakkan pada daerah tanpa otot untuk titik referensi. Digunakan 2 buah elektroda sebagai penangkap sinyal otot untuk memperbesar beda potensial yang ditangkap.

2.      Rangkaian Penguat

Sinyal yang diterima oleh elektroda sangatlah lemah, sehingga diperlukan penguatan untuk memudahkan pengolahan sinyal dan menampilkan sinyal. Digunakan penguat diferensial yang memiliki prinsip, jika terdapat perbedaan besar pada dua sinyal, maka sinyal masukan tersebut akan dikuatkan.

3.      Rangkaian HighPass Filter

Sinyal EMG memiliki frekuensi sekitar 20Hz-500Hz, sehingga untuk mendapatkan sinyal otot yang sebenarnya, sinyal-sinyal lain yang memiliki frekuensi dibawah 20Hz harus diredam dan sinyal dengan frekuensi 20Hz lebih diloloskan.

4.      Rangkaian LowPass Filter

LowPass filter berfungsi untuk meloloskan sinyal dengan frekuensi dibawah cut-off dan meredam sinyal diatas cut-off. Prinsip kerjanya kebalikan dari HighPass filter. Untuk mendapatkan sinyal otot yang sesungguhnya (20Hz-500Hz) maka diperlukan Lowpass Filter untuk meredam sinyal lain yang memiliki frekuensi diatas 500Hz.

5.      Rangkaian Notch Filter

Notch Filter atau dikenal dengan BandStop filter berfungsi untuk meredam sinyal listrik dengan frekuensi tertentu. Dalam suatu rangkaian elektronik, terdapat suatu kondisi yang dinamakan noise. Salah satu penyebab noise adalah adanya sinyal listrik dengan frekuensi 50Hz yang merupakan noise dari jala-jala PLN, lolos pada suatu rangkaian. Sehingga untuk mencegah ketidakstabilan sinyal yang disebabkan oleh noise, digunakan Notch Filter dengan melakukan redaman sinyal listrik pada frekuensi 50Hz.

6.      Mikrokontroller Arduino UNO

Arduino merupakan rangkaian elektronik yang bersifat open source, serta memiliki perangkat keras dan lunak yang mudah untuk digunakan. Arduino UNO adalah sebuah board mikrokontroler yang berbasis ATmega328. Arduino memiliki 14 pin input/output yang mana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM, 6 analog input, crystal osilator 16 MHz, koneksi USB, jack power, kepala ICSP, dan tombol reset. Arduino mampu mensupport mikrokontroller; dapat dikoneksikan dengan komputer menggunakan kabel USB.

Pada kasus ini, Arduino digunakan sebagai pengolah sinyal yang mengubah sinyal listrik dari rangkaian filter menjadi sinyal digital yang berbentuk diskrit. Sinyal digital ini yang akan ditampilkan pada perangkat display.

7.      Display

Sinyal-sinyal yang telah diolah sehingga mejadi sinyal yang sesuai dengan kondisi nyata ditampilkan pada Display sehingga dapat dilakukan analisis atau proses lebih lanjut. Untuk menampilkan sinyal otot pada Display, dapat digunakan beberapa perangkat lunak seperti: Borland Delphi, Arduino IDE, LabView dan perangkat lunak lainnya yang mendukung fitur grafik dan dapat terkoneksi dengan perangkat keras

Berikut adalah block diagram dari EMG Berbasis Mikrokontroler Arduino Uno



Sumber : Rusmanto. 2016. "AKUISISI DATA SINYAL EMG DI LENGAN TANGAN DENGAN
SENSOR SURFACE ELECTRODE MENGGUNAKAN
MIKROKONTROLER ARDUINO UNO". Skripsi. FT, Teknik Elektro , Universitas Dian Nuswantoro.


**Mohon maaf apabila ada kesalahan kata.