bab ii dasar teori 2.1 tinjauan pustakarepository.ump.ac.id/1279/3/prasetyo ananda purwanto_bab...

59

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

Hasal Alwi Azhari, 2013, dalam pembuatan karya ilmiah tentang

Perancangan Sistem Pengukuran Tinggi Dan Berat Badan Untuk Wahana

Permainan. Pengukuran tinggi dan berat badan pengunjung merupakan suatu

proses yang biasa dilakukan oleh petugas wahana permainan. Permasalahan yang

ada adalah kedua pengukuran tersebut masih menggunakan peralatan yang

sederhana dan masih tersedia secara terpisah. Permasalahan lainnya adalah

keterbatasan fisik seorang petugas yang tugasnya tidak hanya melakukakan

pengukuran tinggi dan berat badan, akan tetapi masih terdapat pekerjaan lain

seperti menghitung jumlah pengunjung yang memasuki area wahana permainan.

Untuk mengatasi permasalahan tersebut adalah dengan merancang sebuah sistem

otomatisasi pengukur tinggi dan berat badan. Sistem ini dapat dibangun dengan

memanfaatkan Mikrokontroler ATmega8535 sebagai pengendali sistem. Keypad

4x3 sebagai set point batas tinggi dan berat badan serta jumlah maksimum

pengunjung. Sensor ultrasonik PING sebagai pengukur tinggi badan. Sensor

strain gage sebagai pengukur berat badan. infrared transmittter dan infrared

receiver untuk menghitung jumlah pengunjung. Solenoid sebagai kunci pada pintu

masuk wahana permainan.

Mursanto, 2008, dalam pembuatan karya ilmiah tentang Rancang Bangun

Alat Pengukur Suhu Tubuh Digital Skala Celsius Dengan Keluaran Suara

Rancang Bangun Alat ..., Prasetyo Ananda Purwanto, Fakultas Teknik UMP, 2014

60

Berbasis Mikrokontroler ATmega89S51. Telah dilakukan perancangan dan

realisasi alat pengukur suhu tubuh digital skala celcius dengan keluaran suara.

Alat ini dapat dimanfaatkan sebagai alternatif dalam pengukuran suhu tubuh

terutama suhu tubuh orang yang mengalami cacat tunanetra. Perangkat keras alat

ini terdiri dari sensor suhu LM35, penguat LM358, ADC0804, Mikrokontroler

AT89S51, sevent segment, dan ISD1420. Alat ini bekerja seperti thermometer

biasa yaitu mengukur derajat suhu tubuh pada skala celcius. Suhu tubuh akan

terbaca oleh sensor, kemudian tegangan keluaran dari sensor akan dikuatkan oleh

peguat yang selanjutnya akan diubah menjadi data digital oleh ADC0804. Data

digital tersebut akan diproses oleh mikrokontroler dan ditampilkan kedalam

peraga seven segment yang akan diikuti oleh keluaran suara.

Agus Mulyana dan Awal Arif Budiman, 2013. dalam pembuatan karya

ilmiah tentang Alat Ukur Multifungsi Bagi Penyandang Tunanetra. Alat ukur

yang tersebar dimasyarakat kebanyakan dirancang untuk orang yang memiliki

kondisi fisik normal, dengan alas an ini muncul ide untuk merancang dan

membuat alat ukur multifungsi yang dapat dipergunakan untuk semua kalangan

baik yang memiliki kondisi fisik yang sempurna maupun kalangan yang kurang

sempurna contohnya tunanetra tanpa harus dibantu oleh orang lain yang memiliki

kondisi yang lebih sempurna. Pembuatan alat ukur multifungsi (tinggi, berat dan

suhu badan) ini memanfaatkan alat-alat elektronik antara lain untuk mengukur

tinggi badan menggunakan sensor ping, untuk mengukur berat badan

memanfaatkan timbangan badan yang digital, untuk mengukur suhu badan

menggunakan SHT 75, ADC untuk mengubah data analog menjadi digital,


61

mikrokontroler BS2P40 sebagai pengontrol kerja komponen lain dan pengolah

data yang diterima dari setiap alat ukur dan Modul Embedded MP3 Module

TDB380 sebagai komponen elektronik yang mengolah data pada mikrokontroler

menjadi suara, dan memanfaarkan speaker untuk media keluarannya yaitu suara

Penggunaan metode pengukuran tinggi dan suhu badan manusia seperti pada

kedua jurnal ilmiah tersebut menjadi acuan pada pembuatan Tugas Akhir ini.

Akan tetapi ada banyak hal yang berbeda, diantaranya dari segi komponen

elektronik yang digunakan, konsep rangkaian yang berbeda, serta spesifikasi alat

secara keseluruhan. Rancang bangun alat pengukur tinggi dan badan manusia

pada Tugas Akhir ini menggunakan sensor HC-SR04 sebagai pengukur tinggi

badan, sensor DS18B20 sebagai pengukur suhu badan, Raspberry Pi sebagai pusat

pengatur dan pengendali, dan Monitor LCD sebagai tampilan hasil pengukuran.

2.2 Landasan Teori

2.2.1 Tinggi Badan dan Suhu Badan

Menurut tim anatomi Fakultas Ilmu Kesehatan Universitas Negeri

Yogyakarta dalam diktat anatomi manusia tinggi tubuh atau tinggi badan adalah

jarak maksimum dari vertek ke telapak kaki. Tinggi badan dapat ukur dari alas

kaki ke titik tertinggi pada posisi tegak.

Menurut Barry L. Johnson (1979: 166) yang dikutip oleh Murtiantmo

wibowo adi (2008: 32) berpendapat bahwa tinggi badan merupakan ukuran posisi

tubuh berdiri (vertical) dengan kaki menempel pada lantai, posisi kepala dan leher

tegak, pandangan rata-rata air, dada dibusungkan, perut datar dan tarik nafas


62

beberapa saat. Menurut Wahyudi (2011: 1) yang dikutip Catur baharudin (2007:

7) berpendapat bahwa tinggi badan diukur dalam posisi berdiri sikap sempurna

tanpa alas kaki.

Suhu jaringan dalam tubuh (core temperature, suhu inti) tetap konstan

dalam kisaran ± 1ºF (± 0,6ºC) meskipun suhu lingkungan berfluktuasi tajam.

Suhu tubuh normal rerata diperkirakan antara 0.5ºF dan 98,6ºF jika diukur melalui

mulut dan sekitar 1ºF lebih tinggi di rektum (Guyton dan Hall, 2009).

Biasanya, nilai normal untuk suhu oral manusia adalah 37ºC (98,6ºF),

tetapi pada sebuah penelitian besar terhadap orang-orang muda normal, suhu oral

pagi hari rerata adalah 36,7ºC dengan simpang baku 0,2ºC. Suhu rektum dapat

mencerminkan suhu pusat tubuh (core temperature). Suhu oral pada keadaan

normal 0.5ºC lebih rendah daripada suhu rektum, tetapi suhu ini dipengaruhi oleh

banyak faktor, termasuk makanan/minuman panas atau dingin, mengunyah

permen karet, merokok, dan bernafas melalui mulut (Ganong, 2008).

2.2.2 Sensor Ultrasonik

Sensor ultrasonik adalah alat elektronika yang kemampuannya bisa

mengubah dari energi listrik menjadi energi mekanik dalam bentuk gelombang

suara ultrasonik. Sensor ini terdiri dari rangkaian pemancar ultrasonik yang

dinamakan transmitter dan penerima ultrasonik yang disebut receiver. Alat ini

digunakan untuk mengukur gelombang ultrasonik. Gelombang ultrasonik adalah

gelombang mekanik yang memiliki ciri-ciri longitudinal dan biasanya memiliki

frekuensi di atas 20 Khz. Gelombong ultrasonik dapat merambat melalui zat


63

padat, cair maupun gas. Gelombang ultrasonik adalah gelombang rambatan energi

dan momentum mekanik sehingga merambat melalui ketiga element tersebut

sebagai interaksi dengan molekul dan sifat enersia medium yang dilaluinya.

Ada beberapa penjelasan mengenai gelombang ultrasonik. Sifat dari gelombang

ultrasonik yang melalui medium menyebabkan getaran partikel dengan medium

amplitudo sama dengan arah rambat longitudinal sehingga menghasilkan partikel

medium yang membentuk suatu rapatan atau biasa disebut Strain dan tegangan

yang biasa disebut Strees. Proses yang menyebabkan terjadinya rapatan dan

regangan di dalam medium disebabkan oleh getaran partikel secara periodik

selama gelombang ultrasonik lainya. Gelombang ultrasonik hanya bisa didengar

oleh makhluk tertentu seperti kelelawar dan ikan paus. Kelelawar menggunakan

gelombang ultrasonik untuk berburu di malam hari sementara paus

menggunakanya untuk berenang di kedalaman laut yang gelap.

Pada suhu udara 15 derajat celsius bunyi dapat merambat di udara bebas

pada kecepatan 340 meter perdetik. Perhitungan waktu yang diperlukan untuk

menerima pantulan pada jarak tertentu mempunyai persamaan 2.1:

Keterangan:

S = Jarak antara sensor ultrasonik dengan obyek yang terdeteksi (Cm)

V = Cepat rambat gelombang bunyi di udara dengan kecepatan normal

(340 m/s).

tIN = Selisih waktu pemancaran dan penerimaan pantulan gelombang (sekon).


64

2.2.3 Sensor Suhu

Sensor suhu adalah komponen yang biasanya digunakan untuk merubah

panas menjadi listrik untuk mempermudah dalam menganalisa besarannya. Untuk

membuatnya ada dua cara yaitu dengan menggunakan bahan logam dan

bahan semikonduktor. Bahan logam akan bertambah besar hambatannya terhadap

arus listrik jika panasnya bertambah. Logam dapat dikatakan sebagai muatan

positif yang berada di dalam elektron yang bergerak bebas. Jika suhu bertambah,

elektron-elektron tersebut akan bergetar dan getarannya semakin besar seiring

dengan naiknya suhu. Dengan besarnya getaran tersebut, maka gerakan electron

akan terhambat dan menyebabkan nilai hambatan dari logam tersebut bertambah.

Bahan semikonduktor mempunyai sifat terbalik dari logam, semakin besar

suhu nilai hambatan akan semakin turun di karenakan elektron pada

semikonduktor akan berpindah ke tingkat yang paling atas dan dapat bergerak

dengan bebas sehingga nilai hambatan tersebut berkurang. Untuk mendapatkan

sinyal listrik yang baik dapat digunakan jembatan Wheatstone dan rangkaian lock

in amplifier.

Karakteristik sensor suhu ditentukan dari sejauh mana sensor tersebut

memiliki kemampuan yang baik dalam mendeteksi setiap perubahan suhu yang

ingin dideteksinya. Kemampuan mendeteksi perubahan suhu meliputi:

1. Sensitifitas, yaitu ukuran seberapa sensitif sensor terhadap suhu yang

dideteksinya. Sensor yang baik akan mampu mendeteksi perubahan suhu

meskipun kenaikan suhu tersebut sangat sedikit. Sebagai gambaran sebuah


65

inkubator bayi yang dilengkapi dengan sensor yang memiliki sensitifitas yang

tinggi

2. Waktu respon dan waktu recovery, yaitu waktu yang dibutuhkan sensor untuk

memberikan respon terhadap suhu yang dideteksinya. Semakin cepat waktu

respon dan waktu recovery maka semakin baik sensor tersebut.

3. Stabilitas dan daya tahan, yaitu sejauh mana sensor dapat secara konsisten

memberikan besar sensitifitas yang sama terhadap suhu , serta seberapa lama

sensor tersebut dapat terus digunakan.

2.2.4 Layar Monitor

Layar monitor adalah display adaptor yang menampilkan informasi yang

diproses oleh kartu video (video card) komputer. Ketika kartu video atau kartu

grafis mengubah informasi biner dari 1s dan 0s menjadi gambar, gambar ini

ditampilkan ke monitor yang terhubung secara langsung. Ada berbagai jenis

monitor, termasuk cathode ray tube (CRT) dan liquid crystal display (LCD).

Monitor memiliki fungsi layar yang terdiri dari tombol power, pengontrol

kecerahan, kontras dan posisi.

Monitor komputer adalah salah satu dari tiga cara yang mungkin data yang

dihasilkan oleh komputer yang dapat berkomunikasi kepada pengguna. Dua cara

lain adalah melalui suara atau dengan mengirimkan informasi ke printer. Pada

tahap perkembangan ini, komponen visual dari sebuah sistem komputer monitor

atau layar adalah cara tercepat dan termudah untuk melihat hasil proses komputer.


66

Monitor berfungsi sebagai output dari memori komputer atau central

processing unit berupa biner. Ini harus diubah menjadi bahasa manusia dan

ditampilkan ke monitor sehingga bisa dibaca oleh pengguna.

Semua monitor memiiki jenis resolusi yang digunakan untuk

menampilkan gambar. Ukuran inci LCD memberitahu apa jenis resolusi yang

tersedia. Sebuah layar monitor 17-inci dapat memiliki resolusi 1024×768,

sedangkan layar 20-inci akan memiliki 1600×1200. Jumlah dalam inci adalah

ukuran layar monitor diagonal, sementara resolusi adalah lebar pixel dengan

tinggi pixel. Meskipun laptop memiliki built-in monitor, beberapa laptop tersedia

dengan port S-Video, yang memungkinkan kabel S-Video untuk plug ke televisi

tertentu. Ketika televisi berubah ke input yang tepat, akan bertindak sebagai

cloning. (pacarita: layar monitor, 2013)

2.2.5 Raspberry Pi

Raspberry Pi merupakan komputer mungil seukuran kartu kredit.

komputer mini ini mampu bekerja layaknya PC Standar dengan kemampuan

untuk menjalankan OS Linux dan aplikasinya, seperti Libbre Office, Multimedia

(Audio, Video, Picture), WebBrowser, Programming (QT, Python, C++),

database server dan lain-lain. Raspberry Pi dapat menampilkan gambar ke TV

HDTV dengan koneksi HDMI ataupun TV Standar dengan koneksi TV Out.

Raspberry Pi menyediakan socket RJ45 untuk terkoneksi ke dunia maya dengan

koneksi kabel. Apabila berminat untuk menggunakan WiFi, dapat menggunakan

WiFi dogle yang kompatibel dengan Raspberry. Perangkat ini secara khusus


67

diperuntukan bagi anak-anak ataupun penggemar hobi elektronika untuk belajar

pemrograman dengan biaya yang cukup murah, jika dibandingkan harus membeli

sebuah PC. Untuk menjalankannya, setidaknya diperlukan sistem operasi yang

ada dalam sebuah memory card.

2.2.5.1 Spesifikasi Raspberry Pi

Raspberry Pi tipe B memiliki spesifikasi sebagai berikut:

1. The Broadcom BCM2835 ARM11 (The one that you find in most

smartphones) 700MHz ‘System on Chip’ Processor (Similar performance

to a 300MHz Pentium 2 Processor)

2. Integrated Videocore 4 Graphics Processing Unit (GPU) capable of

playing Full 1080p High Definition Blu-Ray Quality Video (Roughly

equivalent graphical processing power of an Xbox 1)

3. Upgrade to 512 MB RAM

4. The free, versatile, and highly developer friendly Debian GNU/Linux

Operating System

5. 2 x USB Ports

6. HDMI Video Output

7. RCA Video Output

8. 3.5mm Audio Output Jack

9. 10/100Mb Ethernet Port for Internet Access

10. 5V Micro USB Power Input Jack

11. SD, MMC, SDIO Flash Memory Card Slot


68

12. 26-pin 2.54mm Header Expansion Slot (Which allow for peripherals and

expansion boards)

13. Power: 5 VDC, 700 mA (via micro USB)

14. 8 pin GPIO

Gambar 2.1 Raspberry Pi tipe B

Gambar 2.2 Konfigurasi pin GPIO Raspberry Pi tipe B


69

2.2.5.2 Instalasi Raspberry Pi

Ada banyak cara untuk menginstal Raspberry Pi. Tetapi yang terpenting

harus menyiapkan memori SD Card dengan kapasitas minimal 4 GB, karena

ukuran file software Raspberry Pi yang akan diekstrak memiliki ukuran lebih dari

2 GB. Setelah semua komponen hardware yang diperlukan telah tersedia, seperti

contohnya: Raspberry Pi, memori SD Card, micro USB DC Adaptor Power

Supply, mouse USB, keyboard USB, layar monitor, dan kabel HDMI.

Tahap selanjutnya adalah download software raspbian pada situs resmi

www.raspberrypi.org/download.

Gambar 2.3 Situs resmi Raspberry Pi


70

Gambar 2.4 Download Raspbian.zip

Software Win32DiskImager yang berguna untuk mengekstrak file

raspbian.zip sebelum dimasukkan ke dalam memori SD Card (pada gambar 2.5).

Setelah semua file raspbian.zip telah diekstrak menggunakan software

Win32DiskImager dan dipindahkan ke dalam memori SD Card, maka Raspberry

Pi akan secara otomatis menginstal.

Gambar 2.5 Win32DiskImager


71

2.2.6 Pemrograman Bahasa Python

Untuk menggunakan Python, bisa memilih dua cara yang umum

digunakan, yaitu lewat Python Interpreter Prompt dan mengeksekusi file Python

dari command line. Bisa menggunakan interpreter prompt untuk sekedar menulis

program kecil, atau menguji coba modul–modul yang dimiliki Python. Untuk

menggunakannya jika sistem operasi sudah di-install Python, coba panggil

perintah python melalui command line.

Untuk keluar dari mode interpreter prompt, gunakan kombinasi ctrl+d

atau ctrl+z kemudian tekan enter. Lalu jika ingin menggunakan Python tanpa

melalui interpreter prompt, dapat pula menggunakan text editor yang yang sering

digunakan dan simpan file Python dengan ekstensi file*.py. Kemudian atur jarak

tab pada text editor tersebut sebanyak empat satuan dan isi tab tersebut diganti

dengan spasi atau memilih menu “replace by space”.

Output digunakan pada program untuk memberikan feedback dan keadaan

sebuah program, missal hasil perhitungan, pertanyaan, daftar pengguna, dan

grafik. Tapi dalam sebuah program konsol, output biasanya berupa teks yang

dicetak dengan menggunakan function tertentu pada sebuah bahasa pemrograman.

Di Python untuk mencetak teks ke layar digunakanlah function print. Function

print ini akan mencetak string yang diinginkan. Ada banyak cara dalam

menggunakan print, berikut adalah contoh penggunaan print dalam sebuah

program konsol:

#mencetak sebuah kalimat

print “perhitungan tegangan”


72

#mencetak langsung sebuah operasi bilangan

Hambatan = 200

Arus = 10

print “Tegangan = Hambatan*Arus”

#mencetak sebuah variable dengan menggunakan koma dicetak

diakhir

print “Resistansi”,Hambatan

print “Arus”,Arus

#mencetak variable dengan format string

Volt = Hambatan*Arus

print “Tegangan adalah%d” %(Volt)

Jika kode diatas dieksekusi, akan tampil output seperti Gambar 2.6:

Gambar 2.6 Hasil eksekusi program


73

Biasanya jika tidak menggunakan file, hasil pemrosesan data hanya akan

disimpan di main memory. Setelah program dihentikan atau tiba-tiba komputer

mati, semua data akan hilang. Maka dari itu untuk menyimpan data agar bisa

diproses dikesempatan selanjutnya, misal komputer dimatikan kemudian

dinyalakan lagi. Kita butuh sebuah penyimpanan yang bersifat resident dan

disimpan di secondary storage seperti harddisk. Python sendiri menyediakan

beberapa media penyimpanan yang bisa digunakan oleh programmer Python, ada

file, shelve, marshal, pickle, dan sqlite3.

Pembahasan mengenai file berupa txt File di Python bisa berupa txt, csv,

atau jenis lainnya. File txt merupakan contoh file yang sering digunakan. File

jenis ini berisi plain text. File jenis ini menyimpan karakter ASCII standard yang

diterima dari user.

Pada pembuatan file terdapat beberapa metode dalam manipulasi file.

Berikut daftar metode manipulasi file tersebut:

Tabel 2.1 Metode manipulasi file

Keterangan

mbuka file dan hanya untuk pembacaan saja. Pointer file akan ditempatkan di awal file. Jika pada saat pembukaan file tidak disertakan mode manipulasi file, maka mode ini secara default dipakai untuk manipulasi file

w

mbuka file dan hanya untuk penulisan saja. Jika file yang dibuka sudah ada dan menggunakan mode ‘w’, maka file tersebut akan ditimpa. Jika file tidak ada maka akan dibuatkan file baru

mbuka file untuk penambahan isi file. Pointer file disimpan di bagian akhir file jika file tersebut ada. Jika file tidak ada maka akan dibuatkan file baru


74

b

ode ini ditambahkan masing-masing pada mode r, w, a menjadi rb, wb, ab. Dengan menambahkan mode b pada setiap mode manipulasi standar. Maka pembacaan file akan dilakukan dalam format biner

de ini ditambahkan kedalam mode r, w, a- r+ : baca dan tulis - w+ : tulis dan baca

- a+ : tambah dan baca

Seperti pada bahasa pemrograman lainnya, Python memiliki mekanisme

pengulangan untuk menjalankan pekerjaan-pekerjaan yang berulang. Pada

umumnya pengulangan terdiri dua jenis. Ada pengulangan yang terbatas dan tidak

terbatas. Pengulangan terbatas biasanya dilakukan pengulangan dari 1 hingga

kesekian kali (n kali). Perulangan terbatas menggunakan for. Sedangkan

pengulangan tidak terbatas menggunakan while. Dalam pengulangan

menggunakan while, pengulangan akan terus dilakukan selama kondisional dalam

perulangan while tetap dalam keadaan true, jika dalam keadaan false maka

pengulangan while akan berhenti.

Agar lebih paham kita akan mencoba membuat sebuah file txt. Awalnya

biasakan cegah error dengan menggunakan try-except dan tangkap exception

IOError, agar jika terjadi error kelak, dapat ditangani dengan lebih mudah.

Kemudian didalam blok try-except tersebut buat sebuah objek file dengan

menggunakan built-in function open. Pada function tersebut terdapat dua

parameter yang biasa digunakan yaitu, nama file serta metode manipulasi file-nya.

Karena diinginkan membuat file baru, maka metode “w” digunakan pada kasus

berikut:


75

try:

sebuah_file = open(“absen.txt”,’w’)

print “nama file yang tadi dibuat:”, sebuah_file.name

print “mode pembacaan file:”, sebuah_file.mode

print “apakah filenya udah ditutup?:”, sebuah_file.closed

sebuah_file.close()

print “apakah filenya udah ditutup?:”, sebuah_file.closed

except IOError, e:

print “proses gagal karena:”, e

Ketika sudah membuka sebuah file dan terbentuk objek file. Dapat

mengakses method dan atribut pada objek file tersebut. Atribut yang sering

diakses untuk pemrosesan file antara lain: name, mode, closed. Atribut name

adalah nama file tersebut, mode adalah mode manipulasi file tersebut, dan closed

menyatakan apakah file tersebut sudah ditutup atau belum. Sedangkan method

yang diakses diatas adalah close(), yang digunakan untuk menutup file setelah

penggunaan file selesai. Dengan menutup file, penggunaan memori utama akan

dihemat. Jika tidak pernah menutup file dalam jumlah yang banyak bisa

menyebabkan memory leak.

Gambar 2.7 Hasil eksekusi file


bab ii dasar teori 2.1 tinjauan pustakarepository.ump.ac.id/1279/3/prasetyo ananda purwanto_bab...

Documents