i

REKACIPTA ALAT JUMP ROPE YANG DIINTEGRASI DENGAN SIGNAL ECG UNTUK MENGESAN KADAR NADI MAKSIMA LATIHAN

MANONMANI A/P JAYARAMAN

TESIS INI DISAMPAIKAN SEBAGAI MEMENUHI SYARAT PENGANUGERAHAN IJAZAH SARJANA MUDA SAINS SERTA

PENDIDIKAN (SAINS SUKAN)

FAKULTI PENDIDIKAN UNIVERSITI TEKNOLOGI MALAYSIA

2006

iii

DEDIKASI

Buat Ibu, ayah dan kakak yang disayangi Khas buat,

En A. Jayaraman Pn C. Leela

Cik J. Kogilla Vani Dr. A Ramachandran

Pn. DevaKi dan keluarga En. A. Vasudevan

Pn.Uma Nisha Subah Sarala

iv

PENGHARGAAN

Selamat sejahtera dan salam perpaduan. Saya ingin melahirkan perasaan

bersyukur ke hadrat Tuhan dengan limpah kurnia-Nya saya dapat menyempurnakan

Projek Sarjana Muda (PSM) dalam tempoh masa yang telah ditetapkan meskipun saya

tidak dapat lari daripada pelbagai kesulitan dalam menjayakan projek ini.

Ucapan terima kasih yang tidak terhingga buat keluarga tersayang terutama Ibu

dan Ayah yang telah memberi restu dan sokongan yang tidak ternilai. Setinggi-tinggi

ucapan terima kasih dan penghargaan khas saya kepada penyelia projek; Prof. Madya Dr.

Abdul Hafidz Haji Omar yang banyak membantu dan memberi tunjuk ajar yang berguna

dalam menyempurnakan projek ini.

Buat En.Najeb, yang membantu dalam penciptaan alat, kerjasama yang diberikan

sungguh bermakna. Ribuan terima kasih kepada pensyarah Sains Sukan, En. Zainal bin

Abidin, Cik Asha, Pn Halijah dan Cik Hafizah di atas segala nasihat dan bimbingan yang

diberikan sepanjang saya melaksanakan projek ini. Hanya Tuhan sahaja yang dapat

membalas jasa dan budi baik mereka.

Khas buat teman-teman seperjuangan yang dikasihi, Nisha, Subah, Sarah, Sarala,

Nara, Arvin, Ainesh, Tamil dan rakan sekelas yang lain, pertolongan dan kerjasama yang

diberikan tidak akan ku lupakan. Terimah kasih.

Sekian, Terima kasih.

v

ABSTRAK

Penyelidikan adalah berupa eksperimental ke atas alat yang dicipta oleh

penyelidik. Objektif kajian adalah untuk melihat keberkesanan prototaip Jump Rope yang

diintegrasi dengan signal elecocardiogram (ECG) dalam mengesan kadar nadi maksima

latihan untuk mengelakkan situasi overtraining. Seramai 2 orang pelajar perempuan dan

2 orang pelajar lelaki tahun 5 Sains Sukan yang berumur 23 tahun telah dipilih sebagai

sampel kajian. Fasa pertama, prototaip Jump Rope disambung pada Patient Simulator

untuk mengkaji kebolehpercayaan. Ralat bacaan direkodkan. Fasa kedua, prototaip

dipasang ke atas badan sampel dan larian dilakukan di atas treadmill sebanyak 2 ulangan.

Keseluruhan bacaan kadar nadi dalam bps (beats per second) bagi sampel direkod dan

min ditentukan.. Hasil daripada penganalisaan data, prototaip dapat berfungsi dengan

baik semasa subjek dalam keadaan statik tetapi bacaan kurang tepat diperolehi apabila

subjek memulakan pergerakan. Kesimpulannya, kadar denyutan nadi yang jitu diperolehi

apabila sampel dalam keadaan statik dan kurang tepat apabila pergerakkan dimulakan.

Prototaip perlu diubahsuai dari segi threshold dan litar penerimaan signal ECG perlu

dimantapkan. Circuit biasa boleh digantikan dengan Factory Fabricated Printed Circuit

dan elektrod harus dipegang untuk memperoleh signal nadi yang baik.

vi

ABSTRACT

Experimental method was used to test the device invented by the researcher. The

objective of this research was to identify effectiveness of this device towards determining

the maximum training heart rate and to avoid overtraining. Two male and two female

student of fifth year Sports Science aged 23 years old were elected as subjects. The first

test was done by fixing the prototype to a ‘Patient Simulator’ to determine the accuracy

of the device. Error was identified and recorded. The second test was done by running on

the treadmill with the prototype fixed on the subjects’ body. Overall reading was

recorded for all four subjects and mean was calculated in beats per minute. Conclusion

was made from the data, the function of the prototype was unsuccessful in determining

one’s maximum heart rate when subject was in motion. The device was only to read the

heart rate correctly when the subject is in a rest state. The threshold circuit can be

replaced by a better circuit and the ECG signal conditioning circuit should be improvised

for better signal acquisition. Factory Fabricated Printed Circuit can be used to replace the

normal circuit while the electrodes should be held for better signal.

vii

KANDUNGAN

BAB PERKARA MUKASURAT

HALAMAN JUDUL

HALAMAN PENGAKUAN

HALAMAN DEDIKASI

HALAMAN PENGHARGAAN

ABSTRAK

ABSTRACT

KANDUNGAN

SENARAI JADUAL

SENARAI RAJAH

SENARAI LAMPIRAN

i

ii

iii

iv

v

vi

vii

x

xi

xii

PENDAHULUAN

1.1 Pengenalan 1

1.2 Latar Belakang Masalah 5

1.3 Pernyataan Masalah 5

1.4 Objektif Kajian 6

1.5 Persoalan Kajian 7

1.6 Kepentingan Kajian 7

1.7 Limitasi Kajian 8

viii

1.8 Delimitasi Kajian 8

1.9 Definisi Operasional 9

BAB II

SOROTAN KAJIAN

2.0 Pengenalan 11

2.1 Teori Rekacipta 12

2.2 Kaedah Rekacipta 13

2.3 Rekabentuk Yang Baik 14

2.4 Kajian Berkaitan 17

2.5 Overtraining 22

BAB III

METODOLOGI KAJIAN

3.1 Pengenalan 24

3.2 Kaedah Penyelidikan 24

3.3 Tempat Kajian 25

3.4 Populasi dan Sampel 25

3.5 Instrumen Kajian 25

3.6 Prosedur Kajian 26

3.7 Rekabentuk Kajian 27

3.8 Pengumpulan Data 40

3.9 Penganalisaan Data 40

ix

BAB IV PENGANALISAAN DATA

4.1 Pengenalan 41

4.2 Analisis 41

4.3 Penutup 46

BAB V

PERBINCANGAN, KESIMPULAN

DAN CADANGAN

5.1 Pengenalan 47

5.1 Perbincangan 48

5.3 Masalah-masalah yang dihadapi 49

5.4 Cadangan 52

5.5 Penutup 56

BIBLIOGRAFI 57

LAMPIRAN

60

x

SENARAI JADUAL

No.Jadual Tajuk Muka Surat

1 Langkah-langkah pemasangan prototaip pada

Patient Simulator

28

2 Langkah-langkah melakukan ujian ke atas subjek 29

3 Penjelasan Gambarajah 1 31`

4 Penjelasan Gambarajah 3 34

5 Dapatan Eksperimen Subjek 1 42

6 Dapatan Eksperimen Subjek 2

43

7 Dapatan Eksperimen Subjek 3

43

8 Dapatan Eksperimen Subjek 4 44

9 Purata Keseluruhan Eksperimen 45

xi

SENARAI RAJAH

No.Jadual Tajuk Muka Surat

1 Proses yang terlibat dalam bahagian display (Heart

rate Monitor using Microcontoller)

30

2 Diagram Utama Sistem bagi Prototaip 32

3 Diagram blok bagi ‘ECG Signal Conditioning’ 33

4 Paparan Sistem Mikro Komputer 35

5 Carta Alir Pengiraan Kadar Nadi melalui Mikro

Komputer

37

6 Paparan Komponen 38

xii

SENARAI LAMPIRAN

No.Jadual Perkara Muka Surat

A Rekod Kesihatan dan |Kecergasan Diri 60

B Surat Perjanjian 61

C Perlantikan Sebagai projek Sarjana Muda (PSM)

62

D Rekod Skor 63

E Prototaip Jump Rope 64

F Signal ECG 65

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Pengenalan

Memang tidak dapat dinafikan bahawa kecergasan telah lama dikaji dan

dipraktikkan, contohnya seperti zaman Rom dan Sparta yang telah mewajibkan semua

rakyatnya menjalani latihan fizikal dan masih dipraktikkan oleh Korea Selatan dan

Republik China pada zaman ini. Sejarah pembangunan sukan boleh mengajar kita

mengenai perubahan sosial yang berlaku dan sifat sukan tersebut. Untuk itu, kita akan

kembali ke masa lampau sehingga zaman pra sejarah untuk mengkaji sukan dan manusia.

Dewasa ini prestasi atlit meningkat dengan mendadaknya dan kebanyakan

jurulatih menyatakan kecergasan fizikal adalah elemen penting untuk menghasilkan

pencapaian yang baik. Namun begitu terdapat beberapa faktor lain yang turut

mempengaruhi prestasi seperti pembawaan genetik, komposisi dan morfologi badan, dan

fisiologi. Atlit yang hanya mempunyai kecergasan fizikal terbaik mungkin tidak dapat

menunjukkan prestasi yang baik jika lemah dari segi kemahiran, taktik, pemakanan dan

mental. Peningkatan jumlah masa latihan adalah akibat pencarian yang tidak ada

2

kesudahan untuk menghasilkan prestasi terbaik. Keadaan ini disebabkan oleh atlit yang

beranggapan bahawa, lebih banyak masa yang dikorbankan untuk berlatih maka prestasi

akan meningkat. Pada hakikatnya lebih lama masa diambil untuk berlatih tidak selalunya

menghasilkan keputusan yang baik kerana atlit perlu mengikuti prinsip-prinsip latihan

dengan cara yang saintifik untuk menghasilkan keputusan yang baik pada masa yang

tepat. Ini adalah kerana keadaan adaptasi setiap individu terhadap latihan adalah berbeza

(Wilmore dan Costill 1994). Setiap individu mempunyai tindak balas yang berbeza

terhadap tekanan latihan yang sama. Seseorang mungkin merasakan latihan tersebut

terlalu membebankan tetapi bagi atlit lain pula latihan tersebut mungkin di bawah

kapasiti mereka. Oleh sebab itu adalah penting untuk jurulatih mengenalpasti perbezaan

individu dalam merekabentuk program latihan.

Kecergasan adalah sesuatu yang amat berharga bagi seseorang. Tanpa kecergasan

seseorang tidak mampu untuk melakukan kerja harian dengan sempurna. Menurut Clarke

(1979), (petikan Safrit, 1981), kecergasan ialah keupayaan melakukan tugasan harian

dengan efisien tanpa berasa kepenatan yang berlebihan dan mempunyai tenaga yang

mencukupi untuk melakukan aktiviti serta boeh menghadapi cabaran yang mungkin

timbul.

Di zaman yang semakin canggih dan mencabar ini, pelbagai kajian berkaitan

dengan kecergasan telah dilakukan dan diberi perhatian sepenuhnya misalnya dalam

pemakanan, kecederaan, biomekanik, fisiologi dan kaedah latihan bagi memastikan

kecergasan berada di tahap yang terbaik. Sememangnya terdapat peningkatan yang begitu

mendadak dalam bidang teknologi sukan khususnya terhadap gerak laku manusia sejak

tahun 1960 lagi. Kemudahan-kemudahan dan alat-alat sukan telah direkacipta bagi tujuan

meningkatkan kualiti pencapaian prestasi sukan di samping mengurangkan kemungkinan

berlakunya kecederaan ketika bersukan. Untuk mencapai tahap pembangunan yang

seimbang, kita perlu melatih atlit dari akar umbi iaitu dengan memberi pendedahan awal

tentang alatan sukan yang boleh meningkatkan tahap kecergasan mereka dalam sukan

3

yang diceburi oleh atlit berkenaan. Oleh yang demikian, kegiatan sukan harian hendaklah

dijalankan berdasarkan prinsip dan latihan sukan secara saintifik dan sistematik melalui

perancangan yang rapi oleh jurulatih ataupun guru tersebut.

Peralatan-peralatan sukan yang berada di pasaran sememangnya bertujuan untuk

memudahkan pengguna menjalankan aktiviti-aktiviti yang sesuai dengan tahap

kecergasan masing-masing menggantikan cara perlakuan tradisi. Sebagai contoh, larian

jog boleh dilakukan di atas treadmill manakala ‘basikal ergometer’ mampu menggantikan

aktiviti berbasikal secara tradisi. Penggunaan serta pengaplikasian teknologi ini mampu

mempertingkat dan menaiktaraf industri kecergasan dengan menyediakan penggerak dan

instruktur yang terlatih, berkaliber dan mempunyai tahap profesionalisma yang tinggi.

Sehubungan dengan itu, penemuan serta penggunaan peralatan-peralatan kecergasan

yang efisien serta sistematik mampu meminimakan kecederaan serta membolehkan

kecergasan yang optimum dicapai. Alat-alat latihan isokinetik, isometrik dan isotonik

telah banyak membantu atlit meningkatkan daya fizikal mereka mengikut keperluan dan

bidang sukan masing-masing (Sheikh Kamaruddin Sheikh Ahmad, 2000)

Jump Rope atau tali lompatan merupakan sebuah alat kecergasan yang

sememangnya bersifat fungsional. Adalah dipercayai bahawa senaman menggunakan alat

ini sememangnya amat mudah serta merupakan salah satu cara senaman yang paling

efektif. Dalam tempoh masa 15 hingga 20 minit, alat ini dijangka dapat memberikan

kesan latihan yang secukupnya bagi keseluruhan tubuh badan. Penggunaan alat ini

dikatakan ideal bagi ketahanan kardiovaskular serta mampu dan berfungsi sebagai

bantuan kecergasan dalam kebanyakan acara sukan seperti tennis, bola sepak, bola

keranjang serta aktiviti berbasikal. Senaman menggunakan alat ini adalah sesuai untuk

koordinasi mata – tangan, pergerakan berunsur silang, dan amat efektif dalam aspek

kepantasan tangan dan kaki serta ketangkasan.

4

Atas dasar itulah, penyelidik cuba mencari pendekatan baru dengan meneroka

bidang rekabentuk alatan sukan. Alat Jump Rope ini berasaskan sistem yang bersifat

mudah alih dan selalunya disarankan untuk setiap individu yang mengutamakan

kecergasan serta sebagai alat bantuan kepada atlit. Alat ini tergolong dalam kumpulan-

kumpulan yang tertentu dan berbeza dari segi berat, panjang serta penggunaan bahan

yang berlainan mengikut keperluan individu tersebut. Antara Jump Rope yang berada di

pasaran ialah Cross Trainer Jump Rope, Weighted Rope, Speed Rope dan banyak lagi.

Jump Rope ini diubahsuai dan dibaiki bagi kepuasan latihan yang maksima.

Seperti yang sedia maklum, terdapat limpahan alat senaman di pasaran masa kini

dengan pelbagai jenama dan keluaran. Alatan-alatan ini tentunya mahal dan memerlukan

kos yang tinggi sekiranya berhasrat untuk memperolehinya. Tetapi adakah kesemua alat

ini berkesan dan dapat meningkatkan prestasi atlit? Artikel dalam Harian Metro bertarikh

1hb. Julai 2002, bertajuk ‘Peralatan Senaman Belum Tentu Berkesan’, menjelaskan

bahawa kebanyakkan alatan di pasaran kurang memberi kesan yang memuaskan kerana

beberapa faktor; antaranya adalah kesesuaian mengikut umur pengguna. Mengikut

Setiausaha Agung Persatuan Pengguna Islam Malaysia, Datuk Dr Maamor Osman, orang

ramai perlu mengetahui bahawa barangan sedemikian diimport dari luar negara dan

penggunaannya di kalangan penduduk tempatan tidak sesuai.

Kesimpulan yang boleh dibuat berdasarkan artikel tersebut ialah tidak semua

alatan sukan memberi kesan yang positif kepada pengguna, terpulang kepada pengguna

untuk mengenalpasti keadaan diri mereka, kadar tekanan darah serta keupayaan

melakukan latihan dan senaman mengikut keupayaan sendiri.

5

1.2 Latar Belakang Masalah

Sejak 400 abad dahulu, peranan sukan dalam sejarah Greek adalah sangat terkenal

untuk mencari seorang pahlawan yang sebenar, dalam ertikata lain adalah orang tekuat di

kalangan rakyatnya. Hadiah atau ganjaran yang diberikan merupakan insentif kepada

mereka untuk turut serta dalam acara yang dipertandingkan. Dengan adanya insentif

seperti ini, semangat untuk kesihatan yang lahir dalam diri sendiri tidak lagi wujud tetapi

sebaliknya berlaku dimana kemunculan atlit professional yang lebih mementingkan

ganjaran daripada kesihatan mereka. Golongan seperti ini lebih menyertai pertandingan

sebegini hanyalah disebabkan oleh ganjaran yang diberikan sepert wang, makanan,

rumah, tanah, pengecualian daripada membayar cukai dan sebagainya (Sports and

Recreation, 2000).

Situasi tersebut masih dipraktikkan pada zaman ini dimana cara serta kaedah

melakukan latihan tidak diberi keutamaan. Perlu diingat bahawa kualiti latihan

bergantung kepada bagaimana ia dilakukan dan bukannya berapa lama ianya bertahan.

Oleh kerana Jump Rope boleh didapati dengan senang dimana-mana sahaja serta

penggunaannya yang begitu mudah, ianya selalu disalahgunakan. Senaman yang

dilakukan mungkin melebihi tahap intensiti yang sepatutnya dan boleh menyebabkan

kecederaan. Over-training adalah bahaya dan komplikasinya adalah serius.

1.3 Pernyataan Masalah

Perkembangan teknologi yang pesat bukan sahaja memajukan bidang ekonomi

malah juga memberikan satu impak yang besar dalam bidang sukan. Pengambilan kadar

6

nadi sebelum, semasa dan selepas sesuatu aktiviti dilakukan supaya latihan dapat diikuti

dengan berkesan sambil meminimakan kecederaan. Cara menentukan kadar nadi

lazimnya dilakukan dengan meletakkan kedua-dua jari telunjuk dan jari ke atas

pergelangan tangan manakala seseorang itu perlu memberikan konsentrasi yang penuh

dalam mengambil bacaan. Walaupun cara ini merupakan prosedur yang diikuti secara

turun-temurun, tetapi kita tidak terikat dengan cara tradisi memandangkan hasil ledakan

teknologi telah menghasilkan sebuah alat yang mampu untuk menggantikan kaedah ini.

Rekacipta Jump Rope ini berkeupayaan untuk mengukur kadar nadi maksima

seseorang atlit bertujuan untuk mengelakkan situasi overtraining.

1.4 Persoalan Kajian

i. Adakah prototaip Jump Rope ini mampu mengesan kadar nadi maksima

atlit?

ii. Adakah prototaip Jump Rope ini efektif memandangkan atlit mempunyai

alternatif lain, iaitu memakai Polar Heart Rate Watch semasa membuat

latihan?

iii. Adakah prototaip Jump Rope ini mampu mengelakkan situasi

overtraining?