rancang bangun alat ukur panjang dan berat …digilib.unila.ac.id/54552/3/skripsi tanpa...
TRANSCRIPT
1
RANCANG BANGUN ALAT UKUR PANJANG DAN BERAT
BADAN BAYI BERBASIS ARDUINO UNO DENGAN
MENGGUNAKAN SENS OR PING DAN LOAD CELL SENSOR
(Skripsi)
Oleh
Ketut Sasmita Atmaja
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2018
2
RANCANG BANGUN ALAT UKUR PANJANG DAN BERAT
BADAN BAYI BERBASIS ARDUINO UNO DENGAN
MENGGUNAKAN SENSOR PING DAN LOAD CELL SENSOR
Oleh
Ketut Sasmita Atmaja
Skripsi
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mencapai Gelar
SARJANA TEKNIK
Pada
Jurusan Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Lampung
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2018
i
ABSTRACT
THE DESIGN OF BABY’S BODY LENGTH AND WEIGHT MEASURING
INSTRUMENT BASED ON ARDUINO UNO USING PING SENSOR
AND LOAD CELL SENSOR
By
Ketut Sasmita Atmaja
The measurement of baby’s body length and weight when a newborn was
significant in order to know whether the baby was born normal or abnormal.
The measurement was carried out analogously. This research discussed the design
of baby’s body length and weight measurement instrument based on Arduino Uno
using ping sensor and load cell sensor. The research method was anthropometry
which was the measurements of human body that carried out with the instrument’s
design or the use of tool by human. The ping sensor would emit the ultrasonic waves
on the sliding plate that had been installed in the instrument, the sliding plate would
move in accordance with the length of baby’s body size. The load cell sensor
worked when there was a load that caused the metal of load cell sensor moved
elastically. Then, data from ping sensor and load cell sensor would be processed by
the Arduino Uno and displayed digitally on liquid crystal display (LCD).
The measurement results obtained in a gram size for the baby’s weight and
the cm’s size for the baby’s length with the instrument accuracy that reached
70 %.
Keywords: The length, weight, Arduino Uno, ping sensor, load cell sensor, liquid
crystal display (LCD)
ii
ABSTRAK
RANCANG BANGUN ALAT UKUR PANJANG DAN BERAT
BADAN BAYI BERBASIS ARDUINO UNO DENGAN
MENGGUNAKAN SENSOR PING DAN LOAD CELL SENSOR
Oleh
Ketut Sasmita Atmaja
Pengukuran panjang dan berat badan bayi ketika baru lahir menjadi hal yang sangat
penting untuk mengetahui bayi terlahir normal atau tidak normal. Pengukuran
panjang dan berat badan bayi masih dilakukan secara analog. Penelitian ini
membahas rancang bangun alat ukur panjang dan berat badan bayi berbasis Arduino
uno dengan menggunakan Sensor PING dan Load cell sensor. Metode yang
digunakan pada penelitian ini yaitu Antropometri pengukuran tubuh manusia yang
dilakukan dengan perancangan alat atau benda yang digunakan oleh manusia.
Sensor PING akan memancarkan gelombang ultrasonik pada plat geser yang sudah
terpasang di dalam alat ukur, plat geser akan bergerak sesuai dengan ukuran
panjang badan bayi. Load cell sensor akan bekerja ketika diberi beban yang
mengakibatkan logam pada Load cell sensor bergerak secara elastis. Data dari
Sensor PING dan Load cell sensor kemudian diolah pada Arduino uno dan
ditampilkan secara digital pada Liquid Crystal Display (LCD). Hasil pengukuran
yang didapatkan berupa ukuran gram untuk berat bayi dan ukuran cm untuk panjang
bayi, dengan tingkat ketelitian alat mencapai 70%.
Kata Kunci: Panjang, Berat, Arduino uno, Sensor PING, Load cell sensor, Liquid
Crystal Display (LCD).
vi
vii
viii
ix
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Way Kanan, Propinsi Lampung pada
tanggal 19 November 1993. Penulis merupakan anak bungsu
dari tujuh bersaudara dari pasangan Bapak Ketut Sumantre dan
Ibu Nyoman Ari. Pendidikan formal penulis dimulai dari
Sekolah Dasar di SDN 1 Mulyasari Way Kanan, yang
diselesaikan pada tahun 2007, lulus Sekolah Menengah Pertama di SMPN 4 Negeri
Agung Way kanan pada tahun 2010, lulus Sekolah Menengah Atas di SMKN 1
Negeri Agung Way Kanan pada tahun 2013, dan diterima di Jurusan Teknik Elektro
Universitas Lampung pada tahun 2013 melalui jalur Ujian Mandiri (UM).
Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif di berbagai kegiatan:
1. Unit Kegiatan Mahasiswa Hindu Universitas Lampung (UKM Hindu
Unila) sebagai Ketua Umum.
2. Himpunan Mahasiswa Teknik Elektro (HIMATRO) sebagai Anggota
Kaderisasi dan Pengembangan Keteknikkan.
3. Kesatuan Mahasiswa Hindu Dharma Indonesia (KMHDI) sebagai Anggota
Departemen Organisasi.
4. Asisten Laboratorium Elektronika dan Ketua Kordinator Laboratorium
Terpadu Teknik Elektronika Universitas Lampung.
5. Kerja Praktik di PT Vertech Perdana Tanggerang dengan mengambil judul
“Proses Pemasangan Vision Sensor Pendeteksi Pergerakan Botol dan
Pemasangan Brosur Otomatis Menggunakan Balluff Vision Sensor
(BVS) di PT. Vertech Perdana”
x
PERSEMBAHAN
Om Awiggenam Astu Namo Sidham
Atas Asung Kerta Wara Nugraha Idha Shang Hyang Widhi
Wasa
Kupersembahkan Karya Tulisku Ini Untuk
Bapak dan Ibuku Tercinta
Ketut Sumantre dan Nyoman Ari
Wanitaku
Wayan Tri Setiawati
Yang Selalu Memberikan Do’a Dan Dukungannya.
Serta Karyaku Ini Untuk Yang Selalu Bertanya:
“Kapan Skripsimu Selesai.??”
Jangan Pernah Membandingkan Orang Yang Lulus Cepat
Dengan Orang Yang Belum Lulus, Karena Setiap Orang Mempunyai
Jalan Untuk Lulus Dari Bangku Kuliahnya Sendiri. Orang Yang
Lulus
Cepat Belum Tentu Pintar Dan Orang Yang Lulus Lama Belum
Tentu Bodoh. Jadi Nikmatilah Masa Kuliahmu Dengan Baik
Karena Semua Hanya Akan Menjadi KISAH KLASIK Yang
Tidak Mungkin Terulang Lagi.
xi
MOTO
Tidak selamanya hasil yang kita dapat sesuai dengan proses
yang kita lalui, terkadang hasil juga perlu menghianati
proses agar kita bisa lebih berusaha dengan keras.
(Ketut Sasmita Atmaja)
Dengan penguasaan ilmu pengetahan , maka hendaknya dapat
meningkatkan kebijaksaaan kita, yakni dengan menguasai ilmu
pengetahuan dapat dipergunakan untuk tujuan-tujuan yang baik
bagi agama, bangsa dan negara. “Sebab meski sempurna
pengetahuan seseorang tentang sesuatu ilmu, jika Dursila (buruk
laku) tiada berguna itu, sebab menjadi suluh untuk bertindak
yang benar, demikianlah gunanya ilmu pengetahuan itu, singkat-
nya, sastra (ilmu pengetahuan) itu, jika ada pada orang yang
dursila sia-sialah, hilang kesucuannya”.
(Sarasarnuccaya, 349 dan 350.)
xii
SANWACANA
Om Swastyastu
Puji dan syukur saya panjatkan kehadiran Ida Shang Hyang Widhi Wasa atas
asungkerta wara nugraha nya telah memberikan kemampuan berpikir kepada
penulis dalam penyelesaian penulisan Skripsi ini sehingga laporan ini dapat selesai
tepat pada waktunya.
Skripsi ini berjudul “Rancang Bangun Alat Ukur Panjang Dan Berat Badan
Bayi Berbasis Arduino Uno Dengan Menggunakan Sensor PING Dan Load
Cell Sensor” yang merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana
Teknik di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Lampung.
Selama proses pengerjaan Skripsi ini, penulis mendapatkan semangat, bantuan
pemikiran maupun dorongan moril dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam
kesempataan kali ini penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada:
1. Bapak Prof. Dr. Ir. Hasriadi Mat Akin, M.P selaku Rektor Universitas
Lampung.
2. Bapak Prof. Suharso, M.Sc., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Lampung.
3. Bapak Dr. Ing. Ardian Ulvan, S.T.,M.Sc. selaku Ketua Jurusan Teknik
Elektro Fakultas Teknik Universitas Lampung.
xiii
4. Bapak Dr. Herman Haloman S, S.T.,M.T. selaku Sekertaris Jurusan Teknik
Elektro Fakultas Teknik Elektro Univeritas Lampung sekaligus Dosen
Pembimbing Akademik.
5. Bapak F.X. Arinto Setiawan, M.T selaku kepala Laboratorium Elektronika
Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung sekaligus Dosen Pembimbing
Utama atas kesedian waktunya untuk membimbing dan memberikan ilmu.
6. Ibu Umi Murdika, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing Pendamping,
terimakasih atas waktu dan bimbingannya selama mengerjaan Skripsi.
7. Bapak Dr.Eng. Helmy Fitriawan, S.T. M.Sc. selaku Dosen Penguji Utama,
terimakasih atas masukannya guna membuat skripsi ini menjadi lebih baik
lagi.
8. Bapak dan Ibu Dosen Jurusan Teknik Elektro, terimakasih atas didikannya,
arahan dan bimbingan yang telah diberikan.
9. Bapak dan Ibuku Ketut Sumantre dan Nyoman Ari yang telah memberikan
nasehat, dukungan dan do’a yang tak henti-hentinya diberikan selama ini.
10. Wayan Tri Setiawati A,m.d tersayang yang selalu memotivasi dan memberi
semangat dalam penyelesaian skripsi ini.
11. Para Asisten dan Staff Elka Kak Yogi, Kak Sivam, Kak Winal, Anggi,
Alam, Dapin, Fami, Rico, Arif, Andre, Faris, Cyntia, Agung, Dian, Aim,
Headar, Egi, Mutia, Dinda, Tya. Oslin yang telah memberi gagasan dan
bantuan dalam hal pembuatan alat, serta suasana yang nyaman selama
pengerjaan skripsi yang mungkin kedepannya tidak bisa dirasakan lagi.
12. Para pejuang S.T Zul, Tama, Reza, Rafi, Ridho, Nando, Ma’ruf, Billy, Ega,
Erik, Manda, Jopando yang selalu menemani dalam penulisan skripsi dan
teman bermain Mobile Legend disaat jenuh mengerjakan skripsi.
xiv
13. Seluruh teman- teman ELEKTRO 2013 atas kebersamaan dan kekeluargaan
yang kalian semua berikan kepada penulis, dari penulis masuk kuliah hingga
penulis menyelesaikan skripsi ini, terimakasih atas nilai kehidupan yang
kalian berikan. Bagi penulis kalian Keluarga yang selalu Luar Biasa.
14. UKM Hindu Unila, KMHDI dan HIMATRO yang telah memberikan ilmu
dan pengalaman Berorganisasi selama penulis berada dibangku kuliah.
15. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah membantu
serta mendukung penulis dari awal kuliah sampai dengan terselesaikannya
Skripsi ini.
Semoga Idha Shang Hyang Widhi Wasa membalas kebaikan semua pihak yang
telah membantu dalam penyelesaian Skripsi ini.
Om Santih, Santih, Santih Om
Bandar Lampung, November 2018
Penulis,
Ketut Sasmita Atmaja
xv
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRACT………………………………………………………………………..i
ABSTRAK………………………………………………………………………...ii
LEMBAR PERSETUJUAN…………………………………………………… iii
LEMBAR PENGESAHAN………………………………………………………iv
SURAT PERNYATAAN……………………………………………………….…v
RIWAYAT HIDUP…………………………………………………………….....vi
PERSEMBAHAN………………………………………………………………..vii
SANWACANA…………………………………………………………………..xii
DAFTAR ISI…………………………………………………………………….xiii
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xvi
DAFTAR TABEL .............................................................................................. xviii
I. PENDAHULUAN………………………………………………………………1
1.1. Latar Belakang ............................................................................................ 1
1.2. Tujuan Penelitian ......................................................................................... 2
1.3. Manfaat Penelitian ....................................................................................... 2
1.4. Perumusan Masalah ..................................................................................... 3
1.5. Batasan Masalah .......................................................................................... 3
1.6. Metode Penelitian ........................................................................................ 3
1.7. Sistematika Penulisan .................................................................................. 4
xvi
II. TINJAUAN PUSTAKA………………………………………………………..6
2.1. Kajian Teori ................................................................................................. 6
2.2. Antropometri ............................................................................................... 7
2.2.1. Antropometri Statis .............................................................................. 7
2.2.2. Antropometri Dinamis.......................................................................... 8
2.3. Arduino Uno ................................................................................................ 9
2.4. Mikrokontroler ATmega 328p .................................................................. 10
2.5. Sensor PING .............................................................................................. 11
2.6. Prinsip Kerja Sensor PING…………………………………………………….....12
2.7. Load Cell Sensor ....................................................................................... 13
2.8. Prinsif Kerja Load Cell Sensor .................................................................. 15
2.9. Modul ADC HX711 .................................................................................. 16
2.10. LCD (Liquid Crystal Display) ................................................................... 17
III. METODE PENELITIAN…………………………………………………….18
3.1. Waktu dan Tempat penelitian ................................................................... 18
3.2. Alat dan Bahan .......................................................................................... 18
3.3. Spesifikasi Alat ......................................................................................... 18
3.4. Metode Pengukuran ................................................................................... 19
3.5. Diagram Blok Metode Yang Diusulkan .................................................... 19
3.6. Diagram Alir Penelitian ............................................................................ 20
3.7. Rancangan Mekanis Alat Ukur ................................................................. 21
3.8. Panjang Badan ........................................................................................... 22
3.8. Berat Badan ............................................................................................... 22
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ...................................................................... 23
4. 1. Pembahasan dan Pengujian Fungsi Komponen/Perangkat/Piranti ........... 23
4.1.1. Analisa Cara Kerja dan Pengujian Sensor PING ................................ 23
4.1.2. Analisa Cara Kerja dan Pengujian Load Cell Sensor ......................... 26
xvii
4.1.3. Pengujian Mikrokontroler Arduino Uno............................................. 28
4.1.4. Pengujian LCD 16 x 2 ........................................................................ 32
4.1.5. Mekanisme Kerja Sistem .................................................................... 32
4.1.6. Pengujian Sumber Tegangan Load Cell Sensor…………….……………33
4.1.7. Grafik Hasil Pengukuran Tegangan Load Cell Sensor…….…….….…35
4.1.8. Perhitungan Teori Load Cell Sensor Dengan Jembatan Wheatstone…36
4.2. Perancangan Alat Ukur……………………..……………………….……37
4.2.1. Pengujian Alat Ukur…………………...……………………………..……39
V. SIMPULAN DAN SARAN ............................................................................. 41
5.1. Simpulan ..................................................................................................... 41
5.2. Saran ........................................................................................................... 42
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xviii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Antropometri Statis………….………………………………...…..…8
Gambar 2.2 Antropometri Dinamis………………………………………...………9
Gambar 2.3. Arduino Uno ....................................................................................... 9
Gambar 2.4. Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATmega 328P............................... 10
Gambar 2.5. Sensor PING ..................................................................................... 11
Gambar 2.6. Prinsip Kerja Sensor PING .............................................................. 13
Gambar 2.7. Load Cell Sensor .............................................................................. 13
Gambar 2.8 Strain Gauge……………………………………………………………….15
Gambar 2.9. Modul ADC HX711 ......................................................................... 17
Gambar 2.10. LCD (Lyquid Crystal Display) ....................................................... 17
Gambar 3.1. Diagram Blok Penelitian .................................................................. 20
Gambar 3.2. Diagram Alir Penelitian ................................................................... 20
Gambar 3.3. Rancangan Mekanis Alat Ukur ........................................................ 21
Gambar 3.4. Pengukuran Panjang Bayi………………………………………….22
Gambar 3.5. Pengukuran Berat Bayi…………………………………………..,,,,22
Gambar 4.1. Tampilan Program Sensor PING...................................................... 24
Gambar 4.2. Rangkaian Skematik Sensor PING .................................................. 24
Gambar 4.3. Rangkain Pengujian Sensor PING ................................................... 25
Gambar 4.4 Rangkaian Skematik Load cell sensor. ............................................ 26
Gambar 4.5. Rangkaian Pengujian Load cell sensor ............................................ 27
Gambar 4.6. Tampilan Program Load cell sensor ................................................ 27
Gambar 4.7. Perangkat Lunak IDE Arduino 1.8.2……………………………….30
Gambar 4.8. Submenu Board…………………………………………………….30
xix
Gambar 4.9. Submenu Port………………………………………………………30
Gambar 4.10. Jendela Editor IDE Arduino………………………………………31
Gambar 4.11. Pengujian Board Arduino uno…………………………………….31
Gambar 4.12. Program Uji Exemple LCD 16x2 ................................................... 32
Gambar 4.13. Uji LCD 16X2 Kondisi Baik .......................................................... 32
Gambar 4.14. Pengukuran Tegangan Load Cell Sensor…………………………33
Gambar 4.15. Grafik Hasil Pengukuran Tegangan Load cell sensor…………….35
Gambar 4.16. Rancang Bangun Alat Ukur ........................................................... 37
Gambar 4.17. Rangkaian Pengendali Alat Ukur ................................................... 38
Gambar 4.18. Hasil Pembacaan Pada Alat Ukur .................................................. 38
Gambar 4.19. Pengujian Alat Ukur………………………………………………39
xx
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Spesifikasi Modul Arduino uno ............................................................. 9
Tabel 2.2. Keterangan Pin Sensor PING ............................................................... 11
Tabel 2.3. Spesifikasi sensor ultrasonik PING ..................................................... 12
Tabel 2.4. Keterangan Warna Kabel Load cell ..................................................... 13
Tabel 2.5. Karakteristik Load Cell Sensor ............................................................ 14
Tabel 2.6. Spesifikasi modul ADC HX17 ............................................................. 17
Tabel 4.1. Hasil Pengukuran Sensor PING ........................................................... 25
Tabel 4.2. Hasil Pengukuran Load Cell Sensor .................................................... 28
Tabel 4.3 Perhitungan Sumber Tegangan Pada Load cell sensor……………….…34
Tabel 4.4. Data Hasil Pengukuran Alat Ukur……………………………………39
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Saat ini teknologi tengah mengalami perkembangan yang cukup pesat, hal ini
berguna untuk membantu meringankan berbagai pekerjaan manusia agar dapat
berjalan lebih efektif dan efisien. Berbagai teknologi tersebut adalah kecerdasan
buatan atau artificial intelegent. Kecerdasan buatan adalah salah satu disiplin ilmu
sains yang mengkaji tentang bagaimana membuat sebuah sistem pada komputer
yang memiliki kemampuan seperti manusia.
Pengukuran panjang dan berat bayi masih dilakukan secara manual, yaitu dengan
alat pengukur panjang bayi dan timbangan berat badan bayi. Selain itu, alat ukur
panjang dan berat badan untuk mengetahui bayi yang baru lahir tidak dirancang
dalam satu alat ukur. Pada penelitian ini alat ukur yang akan dibuat menggunakan
sistem otomatis berbasis Arduino uno dengan Sensor PING untuk mengukur
panjang bayi dan Load cell sensor untuk mengukur berat badan bayi yang dirancang
dalam kotak bayi, kemudian hasil pengukuran ditampilkan dan dapat dilihat
langsung pada Liquid Crystal Display (LCD).
2
1.2. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Membuat rancang bangun alat ukur panjang dan berat bayi menggunakan
Arduino uno dengan Sensor PING dan Load cell sensor yang dapat
mengukur panjang dan berat badan bayi secara otomatis dan ditampilkan
pada Liquid Crystal Display (LCD).
2. Melakukan pengukuran panjang dan berat badan bayi menggunakan
Sensor PING dan Load cell sensor.
3. Memahami prinsip kerja dan cara kerja alat ukur panjang dan berat badan
bayi menggunakan Sensor PING dan Load cell sensor berbasis Arduino
uno.
1.3. Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah:
1. Alat yang akan dibuat dapat mengukur panjang dan berat badan bayi secara
otomatis.
2. Mempermudah petugas kesehatan dalam mengukur panjang dan berat
badan bayi ketika bayi baru lahir.
3. Menambah wawasan tentang sistem pengukuran panjang dan berat badan
bayi menggunakan Sensor PING dan Load cell sensor berbasis Arduino
uno.
3
1.4. Perumusan Masalah
Mengacu pada permasalahan yang ada, maka penelitian ini berfokus pada beberapa
aspek berikut:
1. Bagaimana perancangan alat ukur panjang dan berat badan bayi
menggunakan Arduino uno dengan Sensor PING dan Load cell sensor
secara otomatis?
2. Bagaimana memanfaatkan Sensor PING, Load cell sensor agar dapat
mengukur panjang dan berat badan bayi?
1.5. Batasan Masalah
Dalam penelitian ini terdapat beberapa batasan masalah, yaitu:
1. Hanya mengukur panjang dan berat badan bayi ketika bayi dalam keadaan
diam dengan posisi badan tegak lurus.
2. Pengukuran panjang bayi menggunakan Sensor PING dan untuk
pengukuran berat badan bayi menggunakan Load cell sensor sebagai
pengganti alat ukur manual.
3. Hanya membahas komponen yang digunakan yaitu Arduino uno, Sensor
PING dan Load cell sensor.
1.6. Metode Penelitian
Sistem yang dirancang berupa kotak bayi yang dilengkapi dengan alat yang dapat
mengukur panjang dan berat badan bayi secara otomatis. Pengukuran panjang bayi
menggunakan Sensor PING dan untuk pengukuran berat badan bayi menggunakan
Load cell sensor, dimana untuk pengolahan masing-masing sensor diolah dan
4
dikalibrasi pada Arduino uno kemudian hasil yang didapat ditampilkan pada LCD
(Liquid Crystal Display).
1.7. Sistematika Penulisan
Agar memudahkan penulis dan pemahaman mengenai materi tugas akhir ini maka
tugas akhir ini dibagi menjadi 5 bab, yaitu:
BAB 1. PENDAHULUAN
Memuat latar belakang, tujuan, manfaat, perumusan masalah, batasan masalah,
hipotesis, dan sistematika penulisan.
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
Berisi tentang teori-teori yang mendukung sistem perancangan alat pengukur
panjang dan tinggi badan bayi serta teori-teori tentang komponen yang akan
digunakan yaitu Arduino uno, Sensor PING, Load cell sensor dan LCD (Liquid
Crystal Display)
BAB III. METODE PENELITIAN
Berisi waktu dan tempat penelitian, alat dan bahan yang digunakan, garis besar
metode yang diusulkan, serta diagram alir metode yang diusulkan.
5
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Menjelaskan hasil penelitian, pembahasan, perhitungan, analisis, pengujian dan
kinerja alat yang diusulkan.
BAB V. SIMPULAN DAN SARAN
Memuat simpulan yang diperoleh dari hasil penelitian, dan saran-saran untuk
pengembangan lebih lanjut.
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Kajian Teori
Penelitian rancang bangun alat ukur tinggi badan bayi berbasis Mikrokontroler
ATmega 8535. Pada penelitian ini menggunakan sensor ultrasonik sebagai indikator
utama untuk melakukan pengukuran tinggi badan bayi. Setelah data didapat maka
akan dikirim dan diolah pada Mikrokontroler ATmega 8535 kemudian hasil yang
diukur akan ditampilkan pada LCD ( Wisnu Adi Prasetyanto 2003).
Penelitian rancang bangun alat ukur tinggi badan dan berat badan bayi berbasis
Mikrokontroler ATmega 8535 dengan sensor fototransistor. Pada penelitian ini
pengukuran tinggi dan berat badan bayi menggunakan sensor fototransistor yang
kemudian data yang didapat dikirim dan diolah pada Arduino uno selanjutnya hasil
yang diapat ditampilkan pada LCD ( Nurul Fajri, Wildian 2014).
Dari beberapa penelitian tersebut, penelitian tentang alat ukur dengan
menggunakan teknologi Arduino masih perlu dilakukan. Hal ini dikarenakan
implementasi Arduino lebih mudah digunakan dalam pembuatan instrumen ukur
dibandingkan dengan menggunakan teknologi sejenis lainnya. Pada penelitian ini,
penulis akan menggunakan Mikrokontroler ATmega 328. Pada penelitian
sebelumnya tentang alat ukur panjang dan berat bayi, masih menggunakan ATmega
8535 sebagai pengolah data dan komponen pendukung. Kelebihan menggunakan
7
ATmega 328 dibandingkan ATmega 8535 adalah pada ATmega 328 sudah memiliki
semua fasilitas dalam mengolah data yang lengkap dan lebih praktis dalam
menggunakannya, bahasa program juga mudah dipahami dan dikembangkan. Alat
ukur panjang dan berat badan bayi yang digunakan dari beberapa penelitian di atas
masih menggunakan sensor fototransistor, pengendalinya masih menggunakan
rangkaian analog, akan tetapi pada penelitian ini penulis menggunakan Sensor PING
untuk mengukur panjang bayi dan Load cell sensor untuk mengukur berat badan
bayi. Alat ukur panjang dan berat badan bayi yang digunakan dari beberapa
penelitian di atas data digital yang didapat dari sensor dan diolah Mikrokontroler
ditampilkan masih menggunakan PC, tetapi pada penelitian ini penulis
menampilkannya pada LCD 16x2 (Liquid Crystal Display).
2.2. Antropometri
Antropometri adalah metode pengukuran tubuh manusia yang dilakukan dengan
perancangan alat atau benda yang digunakan oleh manusia. Selain itu, berat badan,
bentuk tubuh, panjang badan dan bentuk tubuh yang lainnya harus diperhatikan.
Antropometri dibagi menjadi dua bagian yaitu:
2.2.1 Antropometri statis
Antropometri statis yaitu pengukuran yang dilakukan ketika tubuh manusia dalam
keadaan diam. Dimensi yang diukur pada metode Antropometri statis dilakukan
secara lurus pada permukaan tubuh pada saat posisi tubuh dalam keadaan diam.
Sebelum mengukur panjang bayi alat ukur diletakkan pada posisi yang tepat diujung
kepala bayi.
8
a. Letakkan bayi dengan posisi kepala bayi menempel pada alat ukur dan posisi
kaki bayi tegak lurus.
b. Selanjutnya mengukur bayi dari kepala hingga kaki bayi kemudian mencatat
hasil yang diukur.
c. Siapkan timbangan yang akan digunakan untuk menimbang bayi.
d. Letakkan bayi di atas timbangan kemudian mencatat hasil berat badan yang
terukur.
e. Pastikan bayi dalam keadaan tidur dan posisi kaki lurus.
Gambar 2.1 Antropometri Statis.
2.2.2. Antropometri dinamis
Antropometri dinamis yaitu pengukuran yang dilakukan ketika posisi tubuh manusia
dalam posisi bergerak. Pengukuran antropometri dinamis terdapat tiga jenis
pengukuran yang dilakukan yaitu, pengukuran tingkat keterampilan manusia sebagai
analisa untuk mengetahui aktifitas tubuh manusia, pengukuran jangkauan ruang
gerak tubuh manusia dari gerakan tangan sampai dengan kaki yang dilakukan
dengan berdiri atau duduk, dan pengukuran kemampuan gerak jari tangan manusia
ketika sedang mengetik sebuah kalimat (Roebuck,J.A. 1995).
9
Gambar 2.2 Antropometri Dinamis.
2.3. Arduino Uno
Arduino uno merupakan sebuah board Mikrokontroler berbasis ATmega 328 yang
memiliki 14 pin I/O dimana 6 pin input dapat digunakan sebagai output PMW dan
6 pin input analog, 16 MHZ osilator kristal, koneksi USB, jack power, ICSP header,
dan tombol reset.
Gambar 2.3. Arduino Uno.
Tabel 2.1. Spesifikasi Modul Arduino uno.
Mikrokontroler ATmega328
Tegangan operasi 5 volt
Tegangan input (disarankan) 2-12 volt
Tegangan input (batas) 6-20 volt
Digital I/O 14 pin (dimana 6 output PWM)
10
Input analog 6 pin
Arus DC per I/O Pin 40 mA
Arus DC untuk 3.3 volt Pin 50 mA
Memori flash 32 KB (ATmega 328) 0.5 KB digunakan untuk bootloader
SRAM 2 KB (ATmega 328)
EEPRON 1 KB (ATmega 328)
Kecepatan clock 16 MHz
2.4. Mikrokontroler ATmega 328p
ATmega 328p yaitu Mikrokontroler buatan dari ATMEL yang memiliki arsitektur
RISC (Reduce Intruction Set Computer) dimana setiap proses eksekusi data lebih
cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer).
Gambar 2.4. Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATmega 328p.
Mikrokontroler ini memiliki beberapa fitur antara lain sebagai berikut:
a. 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock.
b. 32 x 8 bit register serba guna.
c. Kecepatan mencapai 16 Mbps dengan clock 16 MHz.
d. Terdapat EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)
senilai 1 KB yang dipergunakan untuk tempat penyimpanan data semi permanen.
11
e. Terdapat 32 KB flash memory pada Arduino terdapat bootloader yang
menggunakan 2 KB dari flash memory sebagai bootloader.
f. Memiliki SRAM (Static Random Acces Memory).
g. Memiliki pin I/O digital yaitu sebanyak 14 pin 6 seperti PMW (Pulse Width
Modulation).
h. Master / Slave SPI serial interface.
i. Tegangan operasi sekitar 1,8 volt sampai 5,5 volt (Artanto, Dian, 2012).
2.5. Sensor PING
Sensor PING merupakan sensor ultrasonik yang bekerja dengan cara memancarkan
gelombang ultrasonik dengan frekuensi 40 KHz kemudian mendeteksi pantulannya.
Sensor PING dapat mengukur jarak antara 3 cm sampai dengan 300 cm.
Gambar 2.5. Sensor PING.
Tabel 2.2. Keterangan Pin Sensor PING.
No Pin Fungsi
1 Vcc Sumber tegangan positif sensor
2 Trigger Membangkitkan sinyal Ultrasonik
3 Echo Mendeteksi sinyal pantulan Ultrasonik
4 Gnd Sumber tegangan negatif sensor
12
Pin sinyal pada Sensor PING dapat dihubungkan dengan Mkrokontroler tanpa
tambahan komponen apapun. Sensor PING hanya akan mengirimkan suara
ultrasonik ketika ada pulsa trigger dari Mikrokontroler. Suara ultrasonik dengan
frekuensi sebesar 40 KHz akan dipancarkan selama 200 m/s. Suara ini akan
merambat dengan kecepatan 344,4 KHz/detik (sebanyak 1 cm setiap 29.034 m/s)
ketika mengenai objek kemudian terpantul kembali pada Sensor PING.
Tabel. 2.3 Spesifikasi Sensor PING.
1 Tegangan kerja 5 V DC
2 Arus kerja 30 mA
3 Suhu kerja 0 – 70 Derajat Celcius
4 Kisaran pengukuran 3 cm – 3 m
5 Jarak tunda pengukuran 200 m/s
6 Sinyal masukan 2 m/s – 5 m/s
2.6 . Prinsip Kerja Sensor PING
Sensor PING terdiri dari sebuah chip pembangkit sinyal 40 KHz, sebuah speaker
ultrasonik dan sebuah mikropon ultrasonik. Speaker ultrasonik sebagai pengubah
sinyal 40 KHz menjadi suara sementara mikropon ultrasonik berfungsi untuk
mendeteksi pantulan suaranya. Sensor PING mendeteksi jarak objek dengan cara
memancarkan gelombang ultrasonik 40 KHz selama 200 m/s kemudian mendeteksi
pantulannya (M. Afdali, M Daud 2017).
13
Gambar 2.6. Prinsip Kerja Sensor PING.
2.7. Load Cell Sensor
Load cell sensor adalah sebuah sensor yang dirancang untuk mendeteksi tekanan
dan berat dari sebuah benda, Load cell sensor umumnya digunakan sebagai
komponen utama pada sistem timbangan digital dan dapat diaplikasikan pada
jembatan timbangan yang berfungsi untuk menimbang berat benda, pengukuran oleh
Load cell sensor menggunakan prinsip tekanan.
Gambar 2.7. Load cell sensor.
Tabel 2.4. Keterangan Warna Kabel Load cell sensor.
Kabel Merah Input tegangan sensor
Kabel Hitam Input ground sensor
Kabel Hijau Output positif sensor
Kabel Putih Output ground sensor
14
Tabel di atas merupakan konfigurasi kabel dari load cell sensor, dimana kabel
merah merupakan input tegangan sensor, kabel hitam merupakan input ground
sensor, kabel hijau merupakan output positif sensor dan kabel putih adalah output
ground dari sensor.
Tabel 2.5 Karakteristik Load cell sensor.
Bahan Dasar Alumunium Alloy
Load Cell Type Strain Gauge
Kapasitas 10 Kg
Dimensi 55.25x12.7x12.7 mm
Lubang Pemasangan M5 (ukuran baut)
Panjang Kabel 550 mm
Ukuran Kabel 30 AWG (0.2 mm)
No. Urutan Kabel 4 (empat)
Presisi 0.05%
Rata-rata output 2.0 mv/V
Non-linieritas 0.05% FS
Hysteresis 0.05% FS
Non-pengulangan 0.05% FS
Creep (per 30 menit) 0.1%FS
Efek Temperatur pada nol (per 10ºC) 0.05% FS
Efek Temperatur pada span (per 10ºC) 0.05% FS
Keseimbangan nol ±1.5%FS
Input impedansi 1130±10 Ω
Output impedansi 1000±10 Ω
15
Hambatan isolasi (dibawah 50 VDC) ≥5000 Ω
Kebutuhan Voltase 5 VDC
Toleransi jarak temperature -10 to~+40ºC
Pengoperasian jarak temperature -20 to~+55ºC
Safe Overload 120% Kapasitas
2.8. Prinsip Kerja Load Cell Sensor
Ketika Load cell sensor diberi beban akan mengakibatkan elemen logam pada Load
cell sensor yang mengakibatkan gaya secara elastis. Gaya yang ditimbulkan oleh
regangan ini dikonversikan menjadi sinyal elektrik oleh strain gauge yang terpasang
pada Load cell sensor.
Gambar 2.8 Strain Gauge.
Jika rangkaian jembatan Wheatstone diberi beban, maka nilai R pada rangkaian akan
berubah nilai RI=R4 dan R2=R3. Sehingga membuat Load cell sensor tidak dalam
kondisi yang seimbang dan membuat beda potensial.
16
V0 = (Vs x (𝑅1
𝑅1+𝑅4)) − (𝑉𝑠 𝑥 (
𝑅2
𝑅2+𝑅3))
V0 = (10 x (349,3
349,3+350,7)) − (10 𝑥 (
350,7
350,7+349,3))
V0 = (10 x (0,499)) − (10 𝑥 (0,501))
V0 = 4,99 – 5,01
V0 = -0,02 x 10 = 2 Mv
Secara teori, prinsip kerja Load cell sensor berdasarkan jembatan Wheatstone
dimana ketika Load cell sensor diberi beban terjadi perubahan pada nilai resistansi,
nilai resistansi R1 dan R3 akan turun sedangkan nilai resistansi R2 dan R4 akan
naik. Pada saat posisi seimbang, Vout Load cell = 0 volt tetapi ketika nilai resistansi
R1 dan R3 naik maka akan terjadi perubahan Vout pada Load cell. Output data (+)
Load cell sensor dipengaruhi oleh perubahan resistansi pada R1, sedangkan output
(-) dipengaruhi oleh perubahan resistansi R3 (Ali Akbar, Hanif N. 2008).
2.9. Modul ADC HX711
Modul ADC HX711 adalah modul timbangan yang memiliki prinsip kerja
mengkonversi perubahan yang terukur dalam perubahan resistansinya. Modul
HX711 merupakan sebuah komponen terintegrasi dari Avia Semiconduktor HX711
presisi 24-bit analog to digital converter (ADC) ( Elok Hardiyati R. 2016).
17
Gambar 2.9. Modul ADC HX711.
Tabel 2.6. Spesifikasi modul ADC HX17.
Differential input voltage ±40 mV
Refresh frequency 80 Hz
Operating Voltage 5 V DC
Operating current <10 mA
Data accuracy 24 bit (A/D converter chip)
Size 10 mm – 38 mm
2.10. LCD (Liquid Crystal Display)
LCD (Liquid Crystal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat
dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan memantulkan cahaya yang ada
disekelilingnya terhadap frond-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit. LCD
berfungsi sebagai tampilan suatu data (Johan K.W, 2009).
Gambar 2.10. LCD (Lyquid Crystal Display).
BAB III
METODELOGI PENELITIAN
3.1. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dan pembuatan tugas akhir ini dimulai pada Juli 2017 hingga April 2018
bertempat di Laboratorium Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas
Teknik Universitas Lampung, Lampung.
3.2. Alat dan Bahan
Adapun alat dan bahan yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah:
a. 1 unit Sensor PING
b. 1 unit Load cell sensor
c. 1 unit modul ADC HX 711
d. 1 Arduino uno
e. Catu daya
f. 1 Liquid Cyistal Display (LCD)
g. Kabel penghubung secukupnya
h. Akrilik 3 mm 1 x 2 Meter
3.3. Spesifikasi Alat
Spesifikasi alat ini adalah sebagai berikut:
1. Sumber tegangan berasal dari catu daya dengan tegangan sebesar 12 volt.
19
2. Menggunakan Sensor PING sebagai pengukur panjang bayi.
3. Menggunakan Load cell sensor untuk mengukur berat badan bayi.
4. Menggunakan Arduino uno sebagai pemproses data.
5. Menggunakan LCD sebagai penampilan data.
6. Menggunakan akrilik 3 mm sebagai kotak alat ukur
3.4. Metode Pengukuran
Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah metode Antropometri yaitu
sebuah pengetahuan mengenai pengukuran dimensi tubuh manusia dan
karakteristik khusus tubuh manusia yang sesuai dengan perancangan alat atau
benda yang digunakan oleh manusia. Suatu perancangan yang optimal dari suatu
panjang dan berat badan manusia dari suatu dimensi tubuh baik dalam posisi statis
maupun dinamis harus diperhatikan. Antropometri statis adalah pengukuran yang
dilakukan saat manusia dalam kondisi diam. Posisi yang diukur pada Antropometri
statis diambil ketika posisi tubuh dalam keadaan lurus dan dilakukan dipermukaan
tubuh. Tinggi badan merupakan Antropometri yang mengambarkan keadaan
pertumbuhan yang normal. Panjang badan dapat diukur dalam keadaan bayi tertidur
terlentang, tanpa alas, kaki kedua posisi tangan dan kaki dirapatkan. Berat badan
merupakan pengukuran Antropometri yang terpenting dan paling sering digunakan
pada bayi yang baru lahir.
3.5. Diagram Blok Metode Yang Diusulkan
Adapun Diagram Blok yang diusulkan dalam penelitian ini sebagai berikut:
20
Gambar 3.1. Diagram Blok Penelitian.
3.6. Diagram Alir Penelitian
Proses penyelesaian tugas akhir ini melalui beberapa langkah yang dilakukan,
secara umum langkah-langkah tersebut digambarkan dalam diagram alir yang
terlihat pada gambar 3.2.
Gambar 3.2. Diagram alir penelitian.
21
3.7. Rancangan Mekanis Alat Ukur
Pada penelitian ini pengukuran panjang dan berat badan bayi dilakukan dengan
menggunakan Sensor PING dan Load cell sensor yang dirancang berupa kotak bayi
sederhana dengan bahan dasar akrilik. Panjang dari alat ukur tersebut 70 x 40 cm,
untuk mengukur panjang bayi menggunakan sistem pelat geser yang terdapat di
dalam alat ukur. Diujung alat ukur dipasang Sensor PING, kemudian Sensor PING
akan memancarkan gelombang ultrasonik yang mengenai pelat geser selanjutnya
data yang didapat akan dikirimkan pada Arduno uno untuk diolah lebih lanjut.
Panjang keseluruhan dari alat ukur tersebut akan dibagi dengan jarak pelat geser
tersebut, seperti pada gambar 3.3.
Gambar 3.3. Rancangan Mekanis Alat Ukur.
Pengukuran berat badan bayi, menggunakan sensor berat yaitu Load cell sensor
dengan kapasitas berat 10 Kg. Load cell sensor dipasang pada bagian bawah alat
ukur ketika bayi diletakkan pada alat ukur secara otomatis Load Cell sensor akan
mengukur dari berat bayi, selanjutnya data yang diperoleh oleh Load cell sensor
akan dikirimkan dan diolah pada Arduino uno. Setelah semua data dari Sensor
PING dan Load cell sensor diprogram dan diolah pada Arduino uno hasilnya akan
ditampilkan pada LCD (Liquid Crystal Display).
22
3.8. Panjang Badan
Pada keadaan normal panjang bayi yang baru dilahirkan adalah 48-52 Cm. Pada
penelitian ini pengukuran panjang bayi dilakukan dengan cara membuat alat ukur
sederhana berupa kotak bayi yang pengukurannya dilakukan secara otomatis
dengan menggunakan Sensor PING berbasis Arduino uno.
Gambar 3.4. Pengukuran Panjang Bayi
3.9. Berat Badan
Dalam keadaan normal berat badan bayi saat baru lahir yaitu 2,9 Kg – 3.6 Kg. Pada
penelitian ini pengukuran berat badan bayi dilakukan dengan cara membuat alat
ukur sederhana berupa kotak bayi yang pengukurannya dilakukan secara otomatis
dengan menggunakan Load cell sensor berbasis Arduino uno dan data hasil
pengukuran ditampilkan pada LCD (Liquid Crystal Display).
Gambar 3.5. Pengukuran Berat Bayi
BAB V
SIMPULAN DAN SARAN
5.1. Simpulan
Berdasarkan analisa dan pembahasan penelitian didapat kesimpulan sebagai
berikut:
1. Telah terrealisasi alat ukur panjang dan berat bayi menggunakan Arduino
uno dengan Sensor PING dan Load cell sensor yang dapat mengukur
panjang dan berat badan bayi secara otomatis dan ditampilkan pada Liquid
Crystal Display (LCD).
2. Alat yang telah dibuat dapat mengukur panjang dan berat bayi dengan
tingkat pengukuran mendekati akurasi yang sesuai dengan alat ukur manual,
yaitu erorr rata-rata yang diperoleh tidak melebihi 30%.
3. Hasil pengukuran yang didapatkan pada alat ini menghasilkan sinyal
keluaran digital pada LCD berupa gram (berat), cm (panjang) dengan
resolusi 3 angka dibelakang koma untuk berat badan dan 1 angka dibelakang
koma untuk panjang badan.
42
5.2. Saran
Untuk penelitian selanjutnya yang ingin mengembangkan alat ukur ini dapat
dilakukan beberapa pembaruan diantaranya:
1. Pengukuran berat bayi bisa menggunakan sensor berat lain yang dengan
tingkat pengukuran yang lebih akurat lagi guna mengurangi erorr yang
didapatkan.
2. Selain mengukur panjang dan berat bayi penelitian selanjutnya bisa
menambahkan pengukuran lingkar kepala bayi, suhu tubuh bayi dan
mengatur suhu pada alat ukur agar alat ukur yang akan dibuat bisa lebih
baik.
3. Penelitian selanjutnya disarankan membuat sistem yang dapat memantau
aktifitas bayi ketika berada didalam kotak tersebut.
DAFTAR PUSTAKA
Ali Akbar Felayati, Hanif Nur Inayah, Pandega Tanggon Pribadi, Samuel Beta.,
Alat Ukur Berat Benda Berbasis Arduino, Teknik Elektronika Jurusan Teknik
Elektronika Politeknik Negeri Semarang.
Artanto, Dian, 2012. Pengenalan Arduino. Gramedia.
Elok Hardiyati R. 2016 pengembangan timbangan buah analog menjadi digital
berbasis mikrokontroler Atmega16 dan terintergrasi android, Teknik Elektro,
Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Yogjakarta.
Johan K.W, 2009. Sistem Pengukuran Berat Badan dan Tinggi Badan Menggunakan
Mikrokontroller Atmega 89S51. Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas
Tarumanegara.
M. Afdali, M. Daud Raihan P, 2017. Perancangan alat ukur digital untuk tinggi dan
berat badan dengan output suara berbasis Arduino uno. Teknik Elektro,
Fakultas Teknik. Universitas Malikussaleh.
Nurul Fajri, Wildian., 2014. Rancang Bangun Alat Ukur Tinggi dan Berat Badan
Bayi Berbasis Mikrokontroler ATmega8535 Dengan Sensor Fototransistor.
Fisika FMIPA, Universitas Andalas.
Roebuck, J.A., 1995. Anthropometric methods: designing to fit the human body,
Human Factors and Ergonomics Society Santa Monica, CA.
44
Wisnu Adi Prasetyanto, 2003. Rancang Bangun Alat Ukur Tinggi Badan Bayi
Berbasis Mikrokontroller Atmega 8535. Teknik Elektro, Fakultas Teknik
Universitas Dian Nuswantoro.