penjelasan blok diagram alat sebagai berikut · skematik rangkaian alat pengukur tinggi dan berat...
Post on 25-Oct-2020
2 Views
Preview:
TRANSCRIPT
1
BAB III
PEMBAHASAN
3.1. Tinjauan Umum Alat
Pada alat pengukur tinggi dan berat badan digital ini, menggunakan dua
komponen input yaitu sensor ultrasonik HC-SR04 dan sensor berat (loadcell) dan
dua komponen output yaitu LCD dan Speaker yang berfungsi menampilkan dan
memberitahu hasil pengukuran alat pada saat seseorang berdiri dibawah sensor
ultrasonik atau berdiri diatas sensor berat.
Sensor ultrasonik digunakan untuk mengukur tinggi seseorang, saat seseorang
berdiri dibawah sensor dan sensor mendeteksi jarak sampai 2 meter, dan 2 meter
dikurangi jarak seseorang maka akan menghasilkan tinggi badan seseorang. Sensor
berat (loadcell) digunakan untuk mengukur berat badan seseorang ketika seseorang
berdiri diatas sensor tersebut.
3.2. Blok Rangkaian Alat
Gambar III.1 Blok Diagram Alat
PROSES
ARDUINO UNO R3
OUTPUT
SPEAKER
INPUT
SENSOR
INPUT
SENSOR BERAT
OUTPUT
LCD 2X16
INPUT
CATU DAYA
2
Penjelasan blok diagram alat sebagai berikut:
1. Input
Komponen input ini merupakan komponen yang akan diproses. Komponen
input ini terdiri dari:
a. Catu Daya merupakan masukan arus 5 Volt ke Arduino Uno R3.
b. Sensor Ultrasonik berfungsi untuk mengukur jarak.
c. Sensor Berat (loadcell) berfungsi untuk pengukuran presisi gaya, berat,
tekanan dan mekanisme lainnya.
2. Proses merupakan komponen utama yang berfungsi sebagai pengelola data
yang diterima dari masukkan yang kemudian akan menghasilkan output.
Didalam proses ini penulis menggunakan mikrokontroler Arduino Uno R3.
3. Output
Output merupakan keluaran dari semua proses yang telah dijalankan. Output
yang dihasilkan yaitu:
a. Speaker berfungsi dalam mengeluarkan hasil pemrosesan berupa suara.
b. LCD berfungsi sebagai display untuk menampilkan sistem kerja alat.
3.3. Skema Rangkaian Alat
Skematik rangkaian alat pengukur tinggi dan berat badan ideal ini adalah
gambaran suatu rangkaian yang memberikan cara kerja yang detail, mulai dari
symbol sampai dengan koneksi rangkaian satu ke rangkaian lainnya. yang terlihat
pada gambar III.2.
3
Gambar III.2 Skema Rangkaian
INPUT
PROSES
OUTPUT OUTPUT
PROSES
4
3.4. Cara Kerja Alat
1. Catu Daya
Sumber : circuitstuday.com
Gambar III.3 Skema Catu Daya
Pada rangkaian catu daya diberi tegangan 12 Volt yang berasal dari sebuah
adaptor, sumber tegangan adaptor sendiri berasal dari arus AC PLN yang
masuk lalu diteruskan ke 4 dioda bridge yang berfungsi untuk mengubah
tegangan AC dari PLN ke tegangan Direct Current (DC), kemudian
gelombang tegangan DC tersebut dihaluskan oleh kapasitor dan diteruskan ke
arduino uno r3.
2. Sensor Ultrasonik
Pada sensor ultrasonik, gelombang ultrasonik dibangkitkan melalui sebuah
alat yang disebut dengan piezoelektrik dengan frekuensi tertentu.
Piezoelektrik ini akan menghasilkan gelombang ultrasonik (umumnya
berfrekuensi 40kHz) ketika sebuah osilator diterapkan pada benda tersebut.
Secara umum, alat ini akan menembakkan gelombang ultrasonik menuju
suatu area atau suatu target. Setelah gelombang menyentuh permukaan target,
5
maka target akan memantulkan kembali gelombang tersebut. Gelombang
pantulan dari target akan ditangkap oleh sensor, kemudian sensor menghitung
selisih antara waktu pengiriman gelombang dan waktu gelombang pantul
diterima.
Secara detail, cara kerja sensor ultrasonik adalah sebagai berikut:
a. Sinyal dipancarkan oleh pemancar ultrasonik dengan frekuensi tertentu
dan dengan durasi waktu tertentu. Sinyal tersebut berfrekuensi diatas
20kHz. Untuk mengukur jarak benda (sensor jarak), frekuensi yang
umum digunakan adalah 40kHz.
b. Sinyal yang dipancarkan akan merambat sebagai gelombang bunyi
dengan kecepatan sekitar 340 m/s. Ketika menumbuk suatu benda,
maka sinyal tersebut akan dipantulkan oleh benda tersebut.
c. Setelah gelombang pantulan sampai di alat penerima, maka sinyal
tersebut akan diproses untuk menghitung jarak benda tersebut. Jarak
benda dihitung berdasarkan rumus :
dimana S merupakan jarak antara sensor ultrasonik dengan benda (bidang
pantul), dan t adalah selisih antara waktu pemancaran gelombang oleh
transmitter dan waktu ketika gelombang pantul diterima receiver.
S = 340.t/2
6
Gambar III.4 Skema Sensor Ultrasonik
3. Sensor Berat (loadcell)
Cara kerja load cells mirip dengan sensor tekanan yaitu untuk mengukur
tekanan suatu zat. beban yang diberikan mengakibatkan reaksi terhadap
elemen logam pada load cell yang mengakibatkan perubahan bentuk secara
elastis. Gaya yang ditimbulkan oleh regangan ini (positif dan negatif) di
konversikan kedalam sinyal listrik oleh strain gauge.
7
Gambar III. 5 Skema Sensor Loadcell
4. Speaker
speaker terdiri dari beberapa komponen utama yaitu cone, suspension,
magnet permanen, voice coil dan juga kerangka speaker. Pertama – tama,
dalam menterjemahkan sinyal listrik menjadi suara yang dapat didengar,
speaker memiliki komponen elektromagnetik yang terdiri dari kumparan
yang disebut dengan voice coil untuk membangkitkan medan magnet dan
berinteraksi dengan magnet permanen sehingga menggerakan cone speaker
maju dan mundur. Voice coil adalah bagian yang bergerak sedangkan magnet
permanen adalah bagian speaker yang tetap pada posisinya. Lalu, sinyal
listrik yang melewati voice coil akan menyebabkan arah medan magnet
berubah secara cepat sehingga terjadi gerakan “tarik” dan “tolak” dengan
magnet permanen. Dengan demikian, terjadilah getaran yang maju dan
mundur pada cone speaker. Cone adalah komponen utama speaker yang
bergerak. Pada prinsipnya, semakin besarnya cone semakin besar pula
permukaan yang dapat menggerakan udara sehingga suara yang dihasilkan
speaker juga akan semakin besar. Selain itu, suspension yang terdapat dalam
8
speaker berfungsi untuk menarik cone ke posisi semulanya setelah bergerak
maju dan mundur. Suspension juga berfungsi sebagai pemegang cone dan
voice coil. Kekakuan (rigidity), komposisi dan desain suspension sangat
mempengaruhi kualitas suara speaker itu sendiri. Jadi, cara kerja speaker itu
merupakan sebuah rangkaian yang terdiri dari beberapa komponen utama
yang tidak dapat dipisahkan.
Gambar III.6 Rangkaian Speaker
5. Liquid Crystal Display (LCD)
LCD (Liquid Crystal Display) terdapat 16 pin yang terdiri dari untuk
menampilkan tampilan cara kerja alat pin-pin pada LCD harus terhubung
dengan dengan arduino sesuai skema rangkaian yang diatas. LCD akan
menampilkan “Tinggi = ” dan “Berat = ”.
9
3.5. Flowchart Program
Ya No
Yes
Yes
Yes
Gambar III.7 Flowchart Program
START
Inisialisasi I/O
Mikrokontroler
Memproses
Perhitungan tinggi dan
berat badan
LCD dan Speaker
menampilkan hasil
pengukuran
Finish
Pembacaan
Sensor
Ultrasonik dan
Loadcell
10
3.6. Konstruksi Sistem (Coding)
Pada pembahasan ini akan dijelaskan proses konstruksi sistem (Coding)
program yang dimasukan ke alat yang dibuat. Konstruksi sistem (Coding)
program terbagi menjadi empat bagian, yaitu :
3.6.1. Initialisasi
#include <HX711_ADC.h>
#include <Wire.h>
#include <LCD.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <miniMP3.h>
#define belas 12 //belas.mp3
#define puluh 13 //puluh.mp3
#define seratus 14 //seratus.mp3
#define ratus 15 //ratus.mp3
#define seribu 16 //seribu.mp3
#define ribu 17 //ribu.mp3
#define koma 18 //Koma.mp3
#define tinggi 120 //tinggi.mp3
11
#define berat 110 //berat.mp3
#define gram 111 //gram.mp3
#define kiloGram 112 //kilogram.mp3
#define jarak 120 //jarak.mp3
#define sentiMeter 121 //sentimeter.mp3
#define trigPin 2
#define echoPin 3
#define DOUT 3
#define CLK 2
Program ini digunakan sebagai Header
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27 ,2,1,0,4,5,6,7,3, POSITIVE);
HX711_ADC LoadCell(4, 5);
int jarak = 200;
int tinggi;
Sintaks program tersebut merupakan initialisasi perangkat keras dengan memberikan
12
simbol – simbol tertentu yang tujuannya memberikan kemudahan dalam pembuatan
instruksi – instruksi selanjutnya. Seperti LiquidCrystal_I2C lcd(0x27 ,2,1,0,4,5,6,7,3,
POSITIVE); merupakan initialisasi dari LCD 16x2 + I2C, HX711_ADC
LoadCell(4, 5); merupakan initialisasi sensor berat load cell, int jarak = 200; dan int
tinggi; merupakan initialisasi sensor ultrasonik.
3.6.2. Input
void setup() {
pinMode(trigPin, OUTPUT);
pinMode(echoPin, INPUT);
Serial.begin(9600);
lcd.begin(16,2);
LoadCell.begin();
lcd.setCursor(2,0);
LoadCell.start(2000);
LoadCell.setCalFactor(999.0);
lcd.print("SISTEM AKTIF");
delay(1000);
lcd.clear();
13
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print("Tinggi : ");
lcd.setCursor(0,1);
lcd.print("Berat : ");
mp3_set_serial (Serial1, 17);
mp3_set_volume(30);
uint32_t tinggiBadan = 0;
mp3_play(tinggi);
suaraBilangan(tinggiBadan);
mp3_play(sentiMeter);
uint32_t beratTimbangan = 0;
mp3_play(berat);
suaraBilangan(beratTimbangan);
mp3_play(kilogram);
Program ini terletak pada lokasi alamat void setup, pinMode(trigPin, OUTPUT);
adalah program untuk membuat pin pada Trig sebagai output program,
pinMode(echoPin, INPUT); adalah program untuk membuat pin pada Echo sebagai
Input program.
14
3.6.3. Main Program
void loop() {
long duration, gape;
digitalWrite(trigPin, LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(trigPin, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(trigPin, LOW);
duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
gape = (duration/2) / 29.0;
tinggi = jarak - gape;
lcd.setCursor(8,0);
lcd.print(tinggi);
lcd.print(" ");
lcd.print("CM");
lcd.print(" ");
LoadCell.update();
float i = LoadCell.getData();
15
Program ini terletak ada di tengah program atau isi dari program tersebut yang
memberikan suatu perintah atau isi dari program tersebut yang memberikan suatu
perintah atau program kerja suatu alat. Pada program ini terdapat suatu perintah
untuk menghitung hasil jarak dari sensor ultrasonik, mengambil data dari sensor
berat load cell dan menampilkan hasil ke LCD.
3.6.4. Output
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print(tinggi);
lcd.setCursor(0, 8);
lcd.print("Berat :");
lcd.print(i);
}
void suaraBilangan(uint32_t Bilangan)
{
if(Bilangan < 100)
{
suaraPuluhan(Bilangan);
}
16
else if(Bilangan < 1000)
{
suaraRatusan(Bilangan);
}
else
{
suaraRibuan(Bilangan);
}
}
void suaraPuluhan(uint8_t Bilangan)
{
if(Bilangan < 12)
{
mp3_play(Bilangan);
}
else if(Bilangan < 20)
{
mp3_play(Bilangan - 10);
mp3_play(belas);
17
}
else
{
uint8_t puluhan = Bilangan/10;
mp3_play(puluhan);
mp3_play(puluh);
puluhan *= 10;
if(Bilangan - puluhan != 0)
{
mp3_play((Bilangan - puluhan));
}
}
}
void suaraRatusan(uint16_t Bilangan)
{
uint8_t ratusan = (uint8_t)(Bilangan/100);
if(ratusan == 1)
{
mp3_play(seratus);
18
}
else
{
mp3_play(ratusan);
mp3_play(ratus);
}
if(Bilangan % 100)
{
suaraPuluhan(Bilangan - (ratusan*100));
}
}
void suaraRibuan(uint32_t Bilangan)
{
uint16_t ribuan= (uint16_t)(Bilangan/1000);
if(ribuan == 1)
{
mp3_play(seribu);
}
else if(ribuan < 100)
19
{
suaraPuluhan(ribuan);
mp3_play(ribu);
}
else
{
suaraRatusan(ribuan);
mp3_play(ribu);
}
if(Bilangan % 1000)
{
suaraRatusan(Bilangan - (ribuan*1000));
}
}
Pada program ini pada lcd.setCursor(0, 1); untuk menampilkan tulisan Tinggi, pada
lcd.print(tinggi); untuk menampilkan hasil dari penghitungan tinggi badan,
lcd.setCursor(0, 8); untuk menampilkan tulisan Berat, dan lcd.print(i); untuk
menampilkan hasil penimbangan berat badan.
20
3.7. Hasil Percobaan
Pada pembahasan ini dijelaskan proses percobaan yang dilakukan terhadap
alat yang dibuat. Hasil percobaan terbagi menjadi tiga bagian, yaitu :
3.7.1. Hasil Percobaan Input
Pada pembahasan disini dijelaskan bagaimana hasil percobaan yang
dilakukan pada bagian input alat, seperti sensor ultrasonik dan sensor berat load cell
bekerja sebagaimana mestinya. Untuk hasil pengujian akan dibuatdengan tabel
seperti di bawah ini.
1. Sensor Ultrasonik
Tabel III.1
Hasil Percobaan Sensor Ultrasonik
No OBJEK Jarak Objek Sensor Buzzer LCD
1 Penggaris
10 cm Aktif Bunyi Tampil
20 cm Aktif Bunyi Tampil
30 cm Aktif Bunyi Tampil
2 Botol 10 cm Aktif Bunyi Tampil
21
20 cm Aktif Bunyi Tampil
30 cm Aktif Bunyi Tampil
2. Sensor Berat Load Cell
Tabel III.2
Hasil Percobaan Sensor Berat Load Cell
NO Objek Benda Sensor Berat
1 Aqua 500ml Aktif
2 Buku Tebal Aktif
3 Laptop Aktif
Hasil pengujian ini seperti ditunjukkan pada Tabel III.2, menjelaskan bahwa
sensor berat load cell yang digunakan dapat bekerja dengan baik. Saat barat
diletakkan diatas sensor berat langsung terukur dan tampil di layar LCD.
3.7.2. Hasil Percobaan Output
Pada pembahasan disini dijelaskan bagaimana hasil percobaan yang
dilakukan pada bagian Output alat, seperti apakah Buzzer, dan LCD bekerja dengan
baik.
22
Tabel III.3
Hasil Percobaan Buzzer dan LCD
NO INPUT
SENSOR
LCD Speaker
1 Laptop Tampil Bunyi
2 Botol Aqua 500ml Tampil Bunyi
3.7.3. Hasil Percobaan Keseluruhan
Pada pembahasan disini dijelaskan bagaimana hasil percobaan yang
dilakukan pada keseluruhan alat. Untuk hasil pengujian akan dibuat dengan tabel
seperti dibawah ini.
Tabel III.4
Hasil Percobaan Keseluruhan Alat
Kondisi
Sensor
Ultrasonik
Sensor
Load Cell
Buzzer LCD Keterangan
Ada Benda Aktif Aktif Bunyi Tampil
Sistem
Berfungsi
Tidak Ada
Benda
Tidak Aktif
Tidak
Aktif
Tidak
Bunyi
Menyala
Sistem
Berfungsi
top related