3.1. Diagram Blok Sistem
Load Cell adalah alat electromekanik yang biasa disebut Transducer, yaitu gaya yang bekerja berdasarkan prinsip deformasi sebuah material akibat adanya tegangan mekanis yang bekerja, kemudian merubah gaya mekanik menjadi sinyal listrik. Untuk menentukan tegangan mekanis didasarkan pada hasil penemuan Robert Hooke, bahwa hubungan antara tegangan mekanis dan deformasi yang diakibatkan disebut regangan. Regangan ini terjadi pada lapisan kulit dari material sehingga menungkinkan untuk diukur menggunakan sensor regangan atau Strain Gauge.
Diagram merupakan pernyataan hubungan yang berurutan dari satu atau lebih komponen yang memiliki kesatuan kerja tersendiri, dan setiap blok komponen mempengaruhi komponen yang lainnya. Diagram blok merupakan salah satu cara yang paling sederhana untuk menjelaskan cara kerja dari suatu sistem. Dengan diagram blok kita dapat menganalisa cara kerja rangkaian dan merancang hardware yang akan dibuat secara umum. Adapun diagram blok dari sistem yang dirancang dengan judul “Rancang Bangun Timbangan Dapur Menggunakan Load Cell Berbasis Mikrokontroller Atmega 328” seperti berikut :
Gambar 11. Diagram Blok Sistem
Mikrokontroller
3.1.1 Fungsi tiap blok, yaitu :
a. Blok Tombol Setting Beban berfungsi sebagai tombol yang bisa di setting sesuai dengan kapasitas yang kita inginkan.
b. Blok Load Cell sebagai mendeteksi berat beban yang kemudian diproses melalui mikrokontroller.
c. Blok Pengkondisi Sinyal berfungsi untuk menyesuaikan yang dapat diterima oleh Mikrokontroller ATMega 328 dari Sensor Load Cell.
d. Blok Mikrokontroller ATMega 328 sebagai pengolah data dari sensor, yaitu mengubah data analog sensor menjadi digital lalu ditampilkan pada display dalam bentuk angka dan buzzer dalam bentuk suara.
e. Blok Buzzer akan berbunyi apabila kapasitas berat dari objek mencapai kapasitas maksimal dalam pengaturan timbangan.
3.2. Rangkaian Mikrokontroller ATMega 328
Sistem minimum mikrokontroller adalah sebuah rangkaian yang paling penting dalam membuat sebuah alat yang berbasis mikrokontroller. Rangkain ini dianggap penting karena untuk dapat menjalankan dan memprogram IC mikrokontroller dibutuhkan sebuah rangkaian yang dinamakan sistem minimum.
Untuk membuat rangkaian sistem minimum, selain IC juga diperlukan beberapa komponen pendukung seperti regulator, osilator, ISP, kapaitor, dan juga push button.
Gambar 12. Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler ATMega328
Dari Gambar 12. Rangkaian tersebut berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh sistem yang ada. Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC Mikrokontroler ATMega328. Semua program diisikan pada memori dari IC ini sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki.
Rangkain tersebut dibuat dengan menggunakan software eagle dan setelah selesai di susun dengan rapi, bisa langsung di cetak ke papan PCB yang digunakan.
Mikrokontroller ATMega328 adalah otak dari rangkaian sistem minimum ini.
Dimana di dalamnya sudah dilengkapi dengan CPU, ROM, RAM, I/O, clock dan peralatan internal lainnya yang sudah saling terhubung dan terorganisasi dengan baik.
3.3 Perancangan Rangkaian Power Supplay Adaptor (PSA)
Gambar 13. Rangkaian PSA
Rangkaian power supplay pada alat ini berfungsi sebagai sumber daya untuk menghidupkaan sistem. Dalam rangkaian ini peneliti memakai IC regulator 7805 digunakan untuk menurunkaan tegangan 12 volt menjadi 5 volt. Dimana masukan rangkaian ini adalah dari baterai sebesar 12 volt dan keluaran rangkaian ini sebesar 5 volt dan akan di pergunakan untuk menghidupkan sistem dalam penelitian ini.
Rangkaian power supply berfungsi untuk mensuply arus dan tegangan ke seluruh rangkaian yang ada. Rangkaian power suplly ini terdiri dari dua keluaran yaitu 5 volt dan dan 12 volt. Keluaran 5 volt untuk menghidupkan seluruh rangkaian.
Trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan tegangan dari 220 volt AC menjadi 12 volt AC akan disearahkan dengan menggunakan dioda, selanjutnya 12 volt DC akan diratakan oleh kapasitor 3300 uF. Regulator tegangan 5 volt
(LM7805CT) akan digunakan agar keluaran yang dihasilkan tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukannya. LED hanya sebagai indikator apabila PSA dinyalakan. Tegangan 12 volt DC langsung diambil dari keluaran jembatan dioda.
Dalam pengujian rangkaian ini dengan mengukur tegangan keluaran dari power supply menggunakan multimeter digital. Setelah dilakukan pengukuran maka diperoleh besarnya tegangan keluaran sebesar 5 volt. Setelah itu rangkaian power supply dihubungkan ke sumber arus listrik dan saklar ON/OFF diaktifkan ke posisi ON.
3.4 Perancangan Rangkaian Liquid Crystal Display (LCD)
Pada alat ini, display yang digunakan adalah LCD (Liquid Crystal Display) 2 x 16. Untuk blok ini tidak ada komponen tambahan karena mikrokontroler dapat memberi data langsung ke LCD, pada LCD Hitachi - M1632 sudah terdapat driver untuk mengubah data ASCII output mikrokontroler menjadi tampilan karakter.
Pemasangan potensio sebesar 5 kΩ untuk mengatur kontras karakter yang tampil.
Gambar 14 berikut merupakan gambar rangkaian LCD yang dihubungkan ke mikrokontroler.
Gambar 14. Sistem Kerja Rangkaian LCD
Dari gambar 14. rangkaian ini terhubung ke PC.0... PC.5, yang merupakan pin I/O dua arah dan SPI mempunyai fungsi khusus sebagai pengiriman data secara
serial. Sehingga nilai yang akan tampil pada LCD display akan dapat dikendalikan
Merupakan pin kontrol Vcc yang digunakan untuk mengatur kontras display.
3. Pin 4
Merupakan register select (RS), masukan yang pertama dari tiga command control input. Dengan membuat RS menjadi high, data karakter dapat ditransfer dari dan menuju modulnya.
4. Pin 5
Read/Write (R/W). Untuk memfungsikan sebagai perintah Write makaR/W low atau menulis karakter ke modul.
5. Pin 6
Enable (E), input ini digunakan untuk transfer aktual dari perintahperintah atau karakter antara modul dengan hubungan data.
6. Pin 7 sampai 14
Pin 7 sampai 14 adalah delapan jalur data (D0 – D7) dimana data dapat ditransfer ke dan dari display.
7. Pin 15 dan 16
Pin 15 atau A (+) mempunyai level DC +5 V berfungsi sebagai LED backlight (+) sedangkan pin 16 yaitu K (-) memiliki level 0 V
Pada program LCD, di perlukan deklarasi register untuk mikrokontroller jenis ATMega 328. Setelah mendeklarasi register, maka program akan masuk ke dalam program utama. Program ini akan menginisialisasi LCD dan akan menampilkan karakter dan tulisan di LCD.
3.5 Perancangan Sensor
Sensor load cell adalah sebuah sensor gaya yang berisi pegas (spring) logam mekanik dengan mengaplikasikan beberapa foil metal strain gauges (SG). Spesifikasi kerja dari sensor load cell adalah sebagai berikut :
1. Kapasitas full sensor 30 kg udah sama tempat meletakkan beban.
2. Bekerja pada tegangan rendah 5- 10 VDC atau 5-10 VAC.
3. Ukuran sensor yang kecil dan praktis.
4. Input atau output resistance rendah 350 ± 50Ω.
5. Zero balance 0.024 mV/V.
6. Nonlineritas 0.05%.
7. Range temperature kerja -10˚C - +50˚C
Sensor akan mendeteksi tekanan yang diterima apabila sensor diberikan beban. Memanfaatkan prinsip kerja dari sensor Load cell ini, beban yang diberikan tersebut dapat terdeteksi. Keluaran dari sensor Load cell terdiri dari empat kabel yang berwarna merah, hitam, biru, dan putih. Kabel merah merupakan input tegangan sensor dan kabel hitam merupakan ground pada sensor. Kabel biru atau hijau merupakan output positif dari sensor dan kabel putih adalah output ground pada sensor. Output sensor load cell berupa tegangan, nilai tegangan output dari sensor ini sekitar 1 millivolt. Sensor ini akan bernilai 1 jika mendapatkan beban. Tampilan rangkaian sensor berat Load cell seperti pada gambar di bawah ini.
Gambar 15. Perancang Sensor Load Cell
3.6 Penentuan Posisi Sensor dan Setting Nol Timbangan
Timbangan Elektronik merupakan timbangan yang mudah terpergaruh oleh keadaan sekitarnya. Beberapa hal yang dapat mempengaruhi timbangan elektronik antara lain peletakan, getaran, aliran udara dari air conditioner (AC) dan lain-lain.
Hal ini membuktikan bahwa timbangan elektronik adalah timbangan yang membutuhkan perhatian ekstra saat digunakan untuk melakukan pengujian. Hal tersebut dilakukan agar menghasilkan hasil pengukuran yang benar. Karena itu, pada penelitian ini pengaturan posisi dari sensor sangat menentukan. Pengaturan posisi ini bertujuan untuk memperkecil pengaruh keberadaan sensor terhadap hasil pengukuran.
Gambar 16. Peletakan Sensor Pada Timbangan
Keberadaan sensor akan mempengaruhi keseimbangan berat beban sehingga harus dilakukan setting nol. Setting nol dilakukan agar penunjukan di LCD menunjukan nol saat akan melakukan pengujian. Setting nol ini dilakukan dengan cara sebelum meletakkan beban.
Gambar 17. Penunjukkan Setting Nol Pada LCD
3.7 Diagram Alir (Flowchart)
Diagram Alir (flowchart) dapat dilihat pada gambar berikut.
Mulai
Tampilan Hasil Pembacaan
Sensor Inisialisasi
Sistem
Baca Sensor Load Cell
Apakah Beban Lebih Besar Dari Yang Di Setting?
YA
TIDAK Ulangi Lagi ?
Selesai
Buzzer Berbunyi YA
TIDAK
Gambar 18. Diagram Alir (Flowchart)