Biosensor merupakan perangkat yang menggabungkan senyawa biologi dengan transduser untuk mendeteksi molekul target. Biosensor pertama menggunakan elektroda enzim untuk mengukur kadar glukosa, dan sejak itu telah berkembang menjadi tiga generasi berdasarkan mekanisme deteksi. Aplikasi biosensor meliputi diagnosis medis, monitoring lingkungan, pengujian makanan, dan deteksi zat kimia dan biologi. Contoh biosensor yang dirangkum men

1. SensorBiomedika
Tugas MID Semester Sensor dan Transduser; Yuditya H. Hamanay hal 1
SENSOR BIOMEDIKA
Dewasa ini, biosensor telah banyak diteliti dan dikembangkan oleh para peneliti
dan industri, dan dalam dunia biosensor research, topik yang sedang berkembang
sekarang ini adalah biosensor yang berbasis DNA (genosensor).
Biosensor sendiri didefinisikan sebagai suatu perangkat sensor yang menggabungkan
senyawa biologi dengan suatu tranduser. Dalam proses kerjanya senyawa aktif biologi
akan berinteraksi dengan molekul yang akan dideteksi yang disebut molekul sasaran.
Hasil interaksi yang berupa besaran fisik seperti panas, arus listrik, potensial listrik atau
lainnya akan dimonitor oleh transduser.
Besaran tersebut kemudian diproses sebagai sinyal sehingga diperoleh hasil yang dapat
dimengerti.
Biosensor yang pertama kali dibuat adalah sensor yang menggunakan
transduser elektrokimia yaitu elektroda enzim untuk menentukan kadar glukosa
dengan metode amperometri. Sejauh ini, biosensor dalam perkembangannya
mempunyai tiga generasi yaitu generasi pertama; dimana biosensor berbasis
oksigen, generasi kedua; biosensor menjadi lebih spesifik yang melibatkan “mediator”
diantara reaksi dan transduser, dan terakhir generasi ketiga; dimana biosensor
berbasis enzyme coupling.
Unsur-unsur dari biosensor diantaranya
1. Bioreseptor, merupakan komponen biologis yang peka, yang dibuat dengan
teknis biologis. Misalnya jaringan, mikroba, organel, sel , protein, enzymes,
antibodies, nucleic acids dll.
2. Transduser, merupakan komponen/elemen pendeteksi/detektor, yang bekerja
secara fisikokimia, piezoelektronik, optik, elektrokimia, dll., yang mengubah
sinyal yang dihasilkan dari interaksi antara analit dengan bioreseptor menjadi
sinyal lain (yaitu, transduser) yang dapat lebih mudah diukur dan dihitung.
3. Elemen elektronik prosesor sinyal yang terutama bertanggung jawab untuk
menampilkan hasil yg mudah dibaca/dipahami.
Proses Kerja Biosensor:
1. Menentukan bioreseptor yang ingin dideteksi
2. Interaksi bioreseptor dengan substansi kimia
3. Mendeteksi Bioreseptor Enzim
4. Mengirimkan Signal Respon

2. SensorBiomedika
Tugas MID Semester Sensor dan Transduser; Yuditya H. Hamanay hal 2
5. Immobilisasi
6. Proses Pada Transducer
7. Pengolahan sinyal
Aplikasi dari biosensor:
No
Bidang
Aplikasi Kegunaan Biosensor
1.
Medis dan
Farmasi
· Mengontrol penyakit:diabetes,kolesterol,jantungdll
· Diagnosisuntuk:obat, metabolit,enzim, vitamin
· Penyakitinfeksi,alergi.
· Studi efisiensi obat
2.
Lingkungan
Hidup
· Kontrol polusi
· Monitoringsenyawa-senyawatoksikdi udara,air,dantanah.
· PenentuanBOD(biological oxygendemand)
3. Kimia
· Mengontrol kualitasmakanan(mendeteksikontaminasi mikroba,
menentukankesegaran,analisislemak,proteindan karbohidratdalam
makanan.
· Mendeteksi kebocoran,menentukanlokasi depositminyak.
· Mengecekkualitasudaradi ruangan.
· Penentuanparameterkualitaspadasusu
4. Pertanian
· Mengontrol kualitastanah.
· Penentuandegradasi seperti biodegradable padakayudanmakanan.
· Mendeteksi keberadaanpestisida
5. Militer
· Mendeteksi zat-zatkimiadanbiologi yangdigunakansebagaisenjata
perang(senjatakimia/biologi) seperti virus,bakteri patogen,dangasurat
syaraf.
Dibawah ini adalah salah satu contoh aplikasi sederhana perancangan alat dengan
sensor biomedika

3. SensorBiomedika
Tugas MID Semester Sensor dan Transduser; Yuditya H. Hamanay hal 3
Biokontrol SebagaiPendeteksi SarafKeteganganManusia
Berpegang pada realita kehidupan tentang stress, maka dirancang suatu sistem
elektronis, yang bisa dikatakan sebagai stress indicator, yang mampu mendeteksi dan
mengelompokan kadar stress seseorang.
Dengan stress indikator diharapkan seseorang dapat memonitori tingkat stress,
melakukan semacam tindakan preventif atau tindakan untuk menghindari dan
mengatasi stress. Contoh penggunaan stress indicator dalam dunia medis, yaitu sebagai
alat monitoring tingkat stress pasien yang akan menjalani operasi, membantu
penegakan diagnosa yang kerap kali menjadi tidak akurat karena pasien mengalami
stress.
Stress indicator dapat juga digunakan oleh pekerja yang menuntut kehandalan,
sehingga pengendalian stress menjadi sangat penting untuk membantu kinerjanya.
Gambar. Diagram blok
Prototype Stress Indicator ini merupakan sistem berbasis digital dengan metode
pengalamatan pada IC terprogram EPROM yang menampilkan kadar tahanan dalam diri
manusia dan sekaligus indikator kondisi tingkat stres manusia tersebut dengan
menampilkan huruf awal dari beberapa tingkat stress yang
dialami manusia. Tampilan stress indicator akan digolongkan dalam empat kondisi
stress seseorang yaitu, stressed (S), tense (t), calm (C) dan relaxed (r). Dan stress itu
adalah suatu perasaan takut atau tegang yang berlebihan sehingga membuat ketidak
nyamanan dalam aktivitas manusia itu sendiri. Tense juga mempunyai arti suatu
perasaan takut atau tegang yang besar namun sedikit dibawah kondisi stress, demikian
juga tentang kondisi calm yaitu mempunyai perasaan takut atau tegang tetapi hanya
tingkatan yang kecil sehingga manusia itu bisa menganggap kalau tidak terjadi apa-apa
dalam kehidupannya. Dan relaxed sendiri yaitu suatu perasaan yang nyaman, tenang
sehingga manusia itu bisa merasakan kebahagiaan dan senang. Berdasar empat tingkat
kondisi sterss seseorang diatas dapat dikategorikan

4. SensorBiomedika
Tugas MID Semester Sensor dan Transduser; Yuditya H. Hamanay hal 4
Beberapa parameter penyebab stres yaitu :
a) Galvanic Skin Resistance (GSR) yaitu tahanan tubuh manusia biasanya diambil
dari tahanan dua jari tangan
b) Heart rate (HR) dalam satuan beat per minute
c) Blood presure (BP) tekanan darah ini terbagi dengan tekanan darah batas bawah
blood presure diastole (BPD) dan tekanan darah atas blood presure systole
(BPS)
d) Temperatur tubuh atau dalam istilah medis disebut H & T
Perancangan Sensor tahanan tubuh manusia
Sensor yang digunakan pada aplikasi alat ini mempunyai spesifikasi alumunium
foil. Berdasarkan beberapa literatur dan percobaan yang dilakukan, bahan
aluminium foil sangat baik digunakan sebagai pembaca kondisi tahanan tubuh
manusia terutama jika diinteraksikan dengan bagian kulit ari manusia. Untuk itu
pada alat ini digunakan bahan aluminium foil yang dikemas/dibentuk dengan
sistem perekat-tarik dan diletakkan pada ujung jari-jari manusia. Dengan
menempatkan sensor tersebut pada kedua ujung jari-jari dan memberikan beda
potensial ordo rendah pada sistem rangkaian sensor tersebut maka akan
menghasilkan beda potensial yang lain yang terintegrasi dengan kondisi tahanan
kulit manusia. Beda potensial inilah yang digunakan sebagai kondisi masukan
pada rangkaian biopotensial atau kompensasi isyarat. Rangkaian biopotensial
atau kompensasi isyarat merupakan rangkaian yang terdiri dari kombinasi Op-
Amp yang diperlukan sebagai pengatur komposisi tegangan yang dihasilkan oleh
sensor sehingga melalui sistem ini dihasilkan suatu tegangan yang terkendali
Gambar 2 :Rangkaian Bio potensial pada sistem pemantau stress
Rangkaian kalibrasi ini berupa rangkaian penguat inverting yang terpasang
secara bertingkat dengan buffer inverting, sehingga mempunyai dua fungsi yaitu

5. SensorBiomedika
Tugas MID Semester Sensor dan Transduser; Yuditya H. Hamanay hal 5
untuk memperbesar dan mengatur amplitudo tegangan DC yang dihasilkan oleh
keluaran sensor pada penguat invertingnya sekaligus mempertahankan
tegangan tersebut tetap stabil terhadap penambahan rangkaian berikutnya
melalui rangkaian buffer. Pemilihan jenis penguat inverting secara bertingkat ini
dimaksudkan untuk tetap mempertahankan fasa tegangan keluaran terhadap
masukannya.
Perancangan sistem ADC
Tegangan DC yang dihasilkan oleh rangkaian penyearah diatas merupakan
tegangan analog, sedangkan untuk semua proses pengalamatan pada
mikrokontroler ini yang diperlukan adalah tegangan digital, untuk itu tegangan
analog ini perlu diubah dalam bentuk digital. Untuk keperluan pengubahan
analog ke digital ini diperlukan rangkaian converter analog ke digital, dalam hal
ini menggunakan IC ADC 0804. Rangkaian ADC 0804 yang digunakan adalah
respon terkendali, dimana perubahan pembacaan data masukan dikendalikan
oleh clock yang dihubungkan pada pin WR sehingga perubahan data dimulai
setelah input WR tinggi. Untuk itu rangkaian ini dilengkapi dengan rangkaian
clock dengan IC CMOS 4081 untuk memberikan kepastian detak ADC 0804.
Dengan menambahkan clock pada ADC 0804 ini menyebabkan keluaran biner
ADC 0804 lebih stabil yang juga berimbas terhadap angka-angka digital yang
ditampilkan. Sistem minimum rangkaian ADC 0804 adalah sebagai berikut:
Gambar 3 :Sistem minimum rangkaian ADC 0804
ADC 0804 ini mempunyai masukan (Vin +) yaitu kaki 6 sebagai masukan sinyal
analog, kaki 9 (Vref/2) berfungsi untuk menentukan tegangan referensi (Vref)
yang dapat dilakukan dengan mengatur tegangan pada Vref/2 dengan potensio
tegangan VR 10K. Kaki chip select (CS) dan Rd aktif low, output enable
dihubungkan ke ground. Kaki WR untuk memulai pengubahan atau yang lebih
dikenal dengan start conversion (SC) yang diberi clock dari IC CMOS 4081 yang
memberikan perubahan detak dari pulsa rendah kemudian pulsa tinggi untuk

6. SensorBiomedika
Tugas MID Semester Sensor dan Transduser; Yuditya H. Hamanay hal 6
memulai perubahan biner ketika masukan berubah. Tegangan biner yang
dihasilkan dari ADC 0804 ini memanfaatkan 8 titik keluarannya (D7 sebagai MSB
hingga D0 sebagai LSB) sehingga pada kondisi maksimal tegangan biner yang
dihasilkan oleh ADC ini adalah 1111 1111 atau
255 kondisi masukan analog.
Perancangan sistem terprogram pada EPROM 27C256
Logika biner yang dihasilkan dari rangkaian ADC 0804 kemudian dilewatkan
melalui rangkaian pengalamatan EPROM (dalam hal ini type 27C256 microchip)
untuk memberikan alamat desimal pada setiap masukan biner ADC 0804. Pada
EPROM ini sekaligus dapat dilakukan kalibrasi digital jika diperlukan untuk
menampilkan angka tertentu pada bilangan biner masukan yang tidak
bersesuaian. Pada EPROM inilah dilakukan pengalamatan dan kalibrasi untuk
menunjukkan nilai tahanan tubuh manusia yang diukur melalui kedua ujung
jarinya. EPROM 27C256 mempunyal 15 alamat (A14 – A0) dan 8 data keluaran
(Q7 – Q0). Menyesuaikan data biner ADC 0804 maka hanya digunakan 8 alamat
masukan EPROM saja yakni A7–A0, sedangkan alamat sisa lainnya diketanahkan
untuk mengurangi distorsi pembacaan digital. Sedangkan pada 8 data keluaran
dimanfaatkan untuk menggerakkan dekoder guna menampilkan instruksi
desimal
yang diminta oleh EPROM tersebut.
Gambar 4 :Sistem penyambungan EPROM 27C256
Metoda Pengisian EPROM dilakukan dengan menggunakan EPROM Programmer
yang ditampilkan melalui layar komputer, sehingga alamat-alamat EPROM
27C256 yang sejumlah 262144 bit ini tampil pada layar monitor dalam tampilan
heksadesimal. Pada aplikasi ini bit yang dimanfaatkan hanya sebagian kecil saja
yaitu hanya mengalamatkan angka desimal 00 hingga 99, hal ini sesuai dengan
jumlah display maksimal yang bisa dimanfaatkan. Sehingga pada layar monitor
alamat heksadesimal yang diisi dengan angka desimal berturut-turut hingga

7. SensorBiomedika
Tugas MID Semester Sensor dan Transduser; Yuditya H. Hamanay hal 7
pada alamat 63H saja. Melalui metode pengisian angka-angka desimal maka
keluaran EPROM pada data berupa bilangan-bilangan biner yang sudah berkode
desimal, dengan metode BCD ini angka-angka keluaran EPROM akan lebih
mudah diterjemahkan melalui dekoder untuk ditampilkan pada seven segment.
Pada sistem ini juga menggunakan dua buah EPROM dimana sebuah EPROM
berfungsi untuk menampilkan angka-angka yang menunjukkan tahanan tubuh
manusia, dan untuk fungsi ini EPROM harus dilengkapi dengan dekoder seven
segment. Sedangkan EPROM yang kedua berfungsi sebagai penampil karakter
huruf depan dari indikator tingkatan stress yang ada. Untuk aplikasi ini EPROM
tidak memerlukan tambahan dekoder melainkan dengan pemrograman khusus
hingga membentuk karakter yang dikehendaki sesuai dengan tingkatan tahanan
yang ditunjukkan oleh penampil tahanan tubuh manusia. Untuk aplikasi
penampil karakter ini data keluaran EPROM diambil tujuh bit saja dari setiap
byte nya dan dihubungkan dengan ketujuh karakter led pembentuk seven
segment. Dengan metode ini maka dapat dibentuk huruf berdasar penyalaan bit
pembentuk karakter tampilan pada led seven segment.
Dari gambar diatas maka untuk membentuk huruf “r” yang menyatakan kata
“relaxed” dilakukan dengan mengaktifkan led a,f dan e pada led seven segment.
Untuk membentuk huruf “C” yang menyatakan kata “Calm”dilakukan dengan
mengaktifkan led a,f,e dan d. Untuk mengaktifkan huruf “t” yang menyatakan
kata “tense” dilakukan dengan mengaktifkan led pembentuk d,e,f, dan g.
Sedangkan untuk mengaktifkan huruf “S” yang menyatakan kata “stressed”
dilakukan dengan mengaktifkan led a,f,g,c dan d. Untuk mengaktifkan masing-
masing led pembentuk karakter huruf pada seven segment tersebut dilakukan
dengan menghubungkan masing masing port led karakter a,b,c,d,e,f,g dengan
keluaran EPROM pada output masing-masing Q6,Q5,Q4,Q3,Q2,Q1,dan Q0.
Sehingga untuk membentuk huruf “r” misalnya EPROM harus mengaktifkan
keluaran Q6,Q2 dan Q0 dan berdasar urutan BCD EPROM maka dilakukan
pemrograman dengan memasukkan angka 45h. Sedangkan untuk mengaktifkan
huruf “C” untuk Calm maka EPROM harus

8. SensorBiomedika
Tugas MID Semester Sensor dan Transduser; Yuditya H. Hamanay hal 8
mengaktifkan keluaran Q6,Q3,Q2 dan Q0 dan berdasar urutan BCD EPROM maka
dilakukan pemrograman dengan memasukkan angka 4Dh.dan seterusnya.
Rangkaian Dekoder Seven Segment
Pemilihan dekoder seven segment menggunakan IC dekoder 74LS247, pemilihan
ini berdasar pada beberapa kriteria diantarnya adalah kemampuan IC dekoder
tersebut dalam menampilkan dioda led-dioda led seven segment secara
sempurna terutama dalam menampilkan angka 9 dan angka 6. Kriteria lain
adalah karena jenis seven segment yang digunakan adalah jenis anoda bersama
dimana VCC menjadi common dan hal ini sangat sesuai dengan karakteristik
dekoder 74LS247 dimana keluaran dekoder ini merupakan logika output rendah
atau sering disebut dengan istilah ground jalan. Metode penyambungan dekoder
74LS247 yang teraplikasi pada seven segment penunjuk suhu pada pembuatan
alat ini ditunjukkan pada gambar berikut ini :
Gambar 5 : Dekoder 74LS247 sebagai penggerak seven segment
Masing-masing dekoder 74LS247 diatas mendapatkan masukan dari data
keluaran EPROM yang telah mengelompok menjadi dua kelompok BCD
masingmasing sebagai penampil puluhan dan penampil satuan. Masukan
dekoder 74247 merupakan kode-kode desimal DCBA atau urutan 8421 dimana
kombinasi dari kode-kode desimal tersebut yang digunakan untuk menampilkan
angka pada seven segment. Sebagai contoh untuk menampilkan angka 9 maka
kode desimal dalam bentuk biner yang harus aktif adalah 1001, sesuai urutan
kode 8421 maka penjumlahan dari kode 1001 adalah angka desimal 9. Pada
permintaan kode ini maka led seven segment yang aktif adalah a,b,c,d,f,g. Jadi
untuk keperluan penterjemahan kode menjadi display atau led yang aktif inilah
dekoder 74247 diperlukan.

9. SensorBiomedika
Tugas MID Semester Sensor dan Transduser; Yuditya H. Hamanay hal 9
Perancangan rangkaian power suplly
Power suplay merupakan salah satu faktor utama dalam pembuatan suatu
rangkaian sebab semua aplikasi rangkaian mutlak memerlukan adanya power
suplay tersebut. Dalam aplikasi rangkaian elektronika dikenal beberapa jenis
power suplay diantaranya adalah power suplay simetris, power suplay fiks satu
sisi dan power suplay variable. Dalam perancangan alat ini digunakan dua buah
power suplay yaitu power suplay simetris dan power suplay fiks 5 volt. Disebut
power suply simetris karena tegangan yang dihasilkan oleh power suplay jenis
ini setimbang atau sama besar pada sisi negatif dan positif. Pada power suplay
simetris ini menghasilkan tegangan 12 volt dan –12 volt, yang digunakan sebagai
pencatu IC jenis CMOS dan komponen Opamp yang membutuhkan kondisi
simetris. Sedangkan power suplay fiks 5 volt digunakan untuk mencatu beberapa
jenis IC TTL, ADC 0804 dan EPROM.
Gambar 6 : Rangkaian power supply
Untuk menghasilkan tegangan fiks 5 volt pada power suplay ini menggunakan
sebuah dioda zener 5V1 yang dikuatkan dengan transistor untuk memberikan
kestabilan arus kerja power suplay tersebut. Sedangkan pada tegangan simetris
menggunakan regulator pembentuk tegangan 7812 untuk membentuk tegangan
positif dan regulator 7912 untuk menghasilkan tegangan negatif 12 volt. Pada
perancangan sistem tegangan simetris ini tidak disertai dengan transistor sebab
regulator tersebut telah dilengkapi dengan sistem penstabil sehingga untuk
diaplikasikan pada beban yang tidak terlalu besar seperti pada alat ini
kemampuan penstabilan regulator 12 volt ini masih mencukupi.