Oleh
Dian Lutfiani
20133010046
PROGRAM STUDI
D3 TEKNIK ELEKTROMEDIK
POLITEKNIK MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA
Diajukan kepada Politeknik Muhammadiyah Yogyakarta untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan guna Memperoleh Gelar Ahli Madya D3
Program Studi Teknik Elektromedik
Oleh
Dian Lutfiani
20133010046
PROGRAM STUDI
D3 TEKNIK ELEKTROMEDIK
POLITEKNIK MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA
Penulis menyatakan bahwa dalam Tugas Akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh derajat Profesi Ahli Madya atau gelar kesarjanaan pada suatu perguruan tinggi dan sepanjang pengetahuan penulis juga tidak terdapat pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini serta disebutkan dalam daftar pustaka.
Yogyakarta, 26 Agustus 2016 Yang menyatakan,
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugasakhir dengan judul “Timbangan Bayi Digital Berbasis Mikrokontroler ATMega8535”. Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat dalam memperoleh gelar Ahli Madya pada Program Studi D3 Teknik Elektromedik Politeknik Muhammadiyah Yogyakarta.
Dalam melakukan penelitian dan penyusunan laporan tugas akhir ini penulis telah mendapatkan banyak dukungan dan bantuan dari berbagai pihak. Penulis mengucapkan terima kasih yang tak terhingga kepada:
1. Bapak Dr. Sukamta,S.T., M.T., selaku Direktur Politeknik Muhammadiyah Yogyakarta dan Bapak Tatiya Padang Tunggal, S.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Elektromedik Politeknik Muhammadiyah Yogyakarta yang memberikan izin kepada penulis untuk belajar.
2. Bapak Susilo Ari Wibowo, S.T, selaku dosen pembimbing utama, dan Ibu Hanifah Rahmi Fajrin, S.T, M.Eng, selaku dosen pembimbing pendamping, yang telah dengan penuh kesabaran dan ketulusan memberikan ilmu dan bimbingan terbaik kepada penulis.
5. Segenap Instruktur Laboratorium TEM UMY yang telah membantu penulis dalam proses pembuatan modul tugas akhir.
6. Seluruh teman-teman jurusan Teknik Elektromedik angkatan 2013 Politeknik Muhammadiyah Yogyakarta, yang telah memberikan semangat dandorongan kepada penulis.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, untuk itu semua jenis saran, kritik dan masukan yang bersifat membangun sangat penulis harapkan. Akhir kata, semoga tulisan ini dapat memberikan manfaat dan memberikan wawasan tambahan bagi para pembaca dan khususnya bagi penulis sendiri.
Yogyakarta, Agustus 2016
diselesaikan dengan baik meskipun banyak sekali hambatan dan rintangan yang dihadapi. Oleh karena itu dengan rasa bangga dan bahagia saya haturkan rasa syukur dan terimakasih kepada:
Allah SWT karena hanya atas izin dan karuniaNYA maka Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Puji syukur yang tak terhingga
pada Tuhan penguasa alam yang telah meridhoi, mendengar
keluh-kesah, dan mengabulkan segala doa.
Bapak dan Mama yang selalu memberikan dukungan materil, moril, kasih sayang, didikan dan doa yang tiada terputus kepada saya
sehingga saya bisa berada pada titik ini. Tanpa kalian apalah jadinya
saya. Semoga apa yang telah sedikit saya lakukan ini bisa
membanggakan bapak dan mama. Terimakasih atas segalanya pak,
maa…
Adik-adik saya yang menjadi salah satu penyemangat dalam segala hal, kalian adalah salah satu tujuanku lulus. Pesanku pada kalian
wahai adikku (Ahmad, Fandi dan Wildan), apabila kalian belum bisa
membahagiakan kedua orang tua maka jangan kecewakan mereka
dan buatlah mereka bangga akan dirimu.
Bapak Susilo Ari Wibowo, S.T dan Ibu Hanifah Fajrin, S.T, M.Eng sebagai dosen pembimbing yang telah tulus dan ikhlas meluangkan
waktunya untuk menuntun dan mengarahkan saya, memberikan
bimbingan dan pelajaran yang tiada ternilai harganya agar saya
menjadi lebih baik.
Segenap Dosen di Prodi Teknik Elektromedik dari semester 1-6, terimakasih atas ilmu yang diberikan bapak dan ibu sekalian.
Segenap Laboran Teknik Elektromedik (Mas Ahmad, Mas Tiar dan Mas Wisnu)… Terimakasih atas bantuan dan bimbingannya sehingga saya bisa menyelesaikan Tugas Akhir ini. Mohon maaf sudah
merepotkan kalian, semoga apa yang kalian berikan mendapat
balasan dari Allah SWT.
Sahabatku, Deliyana Harun… akhirnya kita lulus bareng juga! Terimakasih lhooo atas dukungan, doa, nasihat dan bantuannya. Juga
sudah bersedia mendengar keluh kesahku, tangisanku, dan
keputus-asaanku.
Teman seperjuangan di kosan (Deli, Diah, Dyannova), terimakasih juga buat support, doa, dan bantuannya. Maaf atas kesalahan yang
diperbuat baik sengaja maupun tidak selama kita berjuang bersama. Teman-teman seperjuangan TEM 2013, khususnya TEM B (Ayu, Fajar,
Rul, Innes, Flamy, Dina, Deni, Ika, Eva, Diah, Deli, Haris, Angger, Bayu,
Hasti, Wiharja, Kiki, Dyannova, Bambang). Terimakasih sudah menjadi
teman, sahabat dan keluarga selama 3 tahun ini. Senang bisa
mengenal kalian yang memiliki solidaritas dan rasa kebersamaan
yang tinggi. Semangat dan sukses untuk kita semua, semoga kita bisa
tetap menjaga tali silaturahim meskipun kita sudah tidak bersama
lagi. Kalian tak akan terlupakan…..
Anak-anak penghuni kosan (Mba Nala, Mba Andin, Mba Iin, Mba Ismi, Deli, Diah, Endah) terimakasih yaa atas dukungannya, mohon maaf
juga sering berisik malem-malem nge-bor, gerinda, dan lainnya
sehingga mengganggu kenyamanan kalian. Akhirnya janji kita
Serta semua pihak yang membantu terkait Tugas Akhir saya yang
PERNYATAAN ... ii
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5
2.1 Penelitian Terdahulu ... 5
2.2.5 Pengondisi Sunyal Analaog (PSA) ... 25
2.2.6 Liquid Crystal Display (LCD) ... 31
BAB IIIMETODE PENELITIAN... 34
3.1 Perancangan perangkat Keras... 34
3.2.1 Diagram Alir Sistem ... 40
3.2.2 Listing Program ... 42
3.3 Jenis Penelitian ... 44
3.4 Variabel Penelitian ... 45
3.5 Definisi Operasional Variabel ... 45
3.4 Rumus Statistik ... 46
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 49
4.1 Spesifikasi Alat ... 49
4.2 Cara kerja Alat ... 49
4.3 Pengujian Alat dan Hasil Pengujian ... 50
4.3.1 Pengukuran Test Point PSA ... 50
4.3.2 Pengukuran Berat ... 53
4.3.2 Perhitungan Data ... 56
BAB V PENUTUP ... 59
5.1 Kesimpulan ... 59
5.2 Saran ... 59 DAFTAR PUSTAKA
Tabel 2.2 Diagram Pin ATMega 8535 13
Tabel 2.3 Fungsi Khusus Pin pada Port A 15
Tabel 2.4 Fungsi Khusus Pin pada Port B 16
Tabel 2.5 Fungsi Khusus Pin pada Port C 17
Tabel 2.6 Fungsi Khusus Pin pada Port D 17
Tabel 3.1 Listing Program Library yang Digunakan 42 Tabel 3.2 Listing Program Penginisialisasian Data 42
Tabel 3.3 Listing Program Pengaktifan ADC 42
Tabel 3.4 Listing Program Baca ADC 42
Tabel 3.5 Listing Program Baca Kg 43
Tabel 3.6 Listing Program Tampilan LCD 43
Tabel 3.7 Listing Program Tombol Tera 43
Tabel 3.8 Listing Program Looping 44
Tabel 3.9DefinisiOperasional Variabel 45
Gambar 2.2 Konfigurasi Pin ATMega 8535 14
Gambar 2.3 Bentuk Fisik Sensor Loadcell 21
Gambar 2.4 Wheatstone Bridge 23
Gambar 2.5 Susunan Sensor Loadcell 24
Gambar 2.6 Konfigurasi IC AD620 26
Gambar 2.7 Schematic AD620 27
Gambar 2.8 Penguat Instrumentasi 29
Gambar 2.9 LCD Display 2x16 32
Gambar 3.1 Blok Diagram Timbangan Bayi 34
Gambar 3.3. Rancang Bangun Alat Tampak Depan 36
Gambar 3.4. Rancang bangun Alat Tampak Belakang 36
Gambar 3.5. SchematikMinimum System ATMega8535 37
Gambar 3.6. Schematik Pengondisi Sinyal Analog 39
Gambar 3.7 Diagram Alir Sistem 41
Gambar 4.1. Grafik Perubahan Tegangan Terhadap Perubahan Berat Bayi 53
xiii
antropometri yang menjadi indikasi kesehatan bayi. Timbangan bayi yang biasa digunakan di rumah sakit atau posyandu masih menggunakan timbangan analog sehingga hasil pengukuran kurang akurat yang disebabkan oleh human error saat pembacaan dan sensitifitas sensor berat yang dipakai. Pada penelitian sebelumnya juga dibuat alat timbangan bayi digital berbasis mikrokontroler AT89S51, tetapi masih menggunakan sensor potensiometer dan powersupply sebagai supply alat.
Timbangan Bayi digital yang penulis buat menggunakan sensor loadcell sebagai sensor berat, menggunakan LCD sebagai display, mikrokontroler ATMega8535 sebagai pemroses dan power bank sebagai supply sehingga diharapkan dapat menghasilkan pengukuran yang lebih akurat baik dari segi pembacaan maupun pengukuran.
Pengambilan data dilakukan dengan mengukur berat anak timbangan yang sudah di kalibrasi sebanyak 30 kali percobaan di setiap titik penampang pada masing-masing berat dengan kelipatan 1 Kg. Berdasarkan pengukuran dan perhitungan data, didapatkan error sebesar 0,42% sehingga modul ini dapat digunakan sebagai alat ukur berat bayi.
Kata Kunci: Loadcell, Berat, AD620, LCD
xiv
babies. Baby scales that commonly used in hospitals or posyandu still use analog scales so that the results less accurate measurements caused by human error during the reading and sensor sensitivity weight that used. In previous research has also made digital baby scales module based microcontroller AT89S5, but still uses a potentiometer sensor and power supply as the supply of device.
The baby scales that author made use loadcell censor as a weight censors, used LCD as display, microcontroller ATMega8535 as processor, and power bank as supply of module. So it is expected can result a high accurate measurement from recitation or measuring.
Data collection was performed by measuring the weight of weights that have been calibrated for 30 times the experiment at any point in the cross-section of each weight in increments of 1 Kg. Based on the measurement and calculation of data , error obtained by 0,42 % so that these modules can be used as a measuring tool weight of the baby .
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Dampak perkembangan teknologi sekarang ini semakin dirasakan oleh dunia. Khususnya pada masyarakat Indonesia dimana semua masyarakat tidak bisa lepas dari teknologi. Oleh sebab itu sebagai seorang mahasiswa kita diwajibkan untuk siap dalam menghadapi teknologi yang semakin canggih ini dan memanfaatkan perkembangan teknologi untuk diaplikasikan di dunia kesehatan pada khususnya.
Sebagai seorang tenaga elektromedis kita juga dituntut untuk bisa memberikan kontribusi yang baik agar pelayanan di dunia kesehatan berjalan dengan baik dan maksimal. Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi tersebut, penulis mencoba mengembangkan suatu alat yang diharapkan mampu memberikan kontribusi yang baik dalam dunia kesehatan maupun dalam dunia ilmu pengetahuan dan teknologi sekarang ini.
Timbangan Bayi merupakan alat yang digunakan untuk mengukur massa atau berat bayi baru lahir dan perkembangannya. Pengukuran pada bayi sangat penting dilakukan karena itu merupakan salah satu indikator gizi yang akan menentukan penatalaksanaan selanjutnya, khususnya pada bayi baru lahir apabila berat badan kurang dari 2,5 kg maka termasuk berat bayi lahir rendah (BBLR) sehingga bayi harus diinkubasi, sedangkan bayi baru lahir dengan berat badan lebih dari 4,4 kg bagi laki-laki dan 4,2 kg bagi perempuan maka termasuk kedalam bayi yang mengalami obesitas.
Berdasarkan hal tersebut maka dapat diketahui apakah bayi dalam keadaan normal atau tidak.
Pada umumnya timbangan bayi yang digunakan di rumah sakit atau posyandu masih menggunakan timbangan manual dengan penunjuk skala. Hal tersebut menyebabkan susahnya pembacaan dan rentan mengalami kesalahan dalam pembacaan.
Sebelumnya telah dibuat alat dengan judul “Perancangan
Timbangan Berat Badan Bayi Digital Berbasis Mikrokontroller AT89S52” Oleh Martha Dinata THP pada tahun 2008. Namun pada alat tersebut masih terdapat kekurangan pada sensor dan mikrokontroler yang dipakai serta ketidakefisienan alat karena masih menggunakan power supply.
Oleh sebab itu untuk menghasilkan alat yang lebih efisien dan hasil pengukuran optimal maka penulis ingin membuat alat timbangan bayi digital menggunakan sensor Loadcell dan display pada LCD dengan judul “Timbangan Bayi Digital Berbasis Mikrokontroler ATMega8535”.
1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, dapat dibuat rumusan masalah sebagai berikut:
mekanik yang baik untuk menciptakan pengukuran yang akurat, karena digunakan sebagai indikasi kesehatan bayi.
1.3 Pembatasan Masalah
Pada pembuatan tugas akhir ini penulis akan membatasi pembahasan pembuatan alat “Timbangan Bayi Digital Berbasis Mikrokontroler ATMega8535”
1. Menggunakan Power Bank sebagai supply utama
2. Menggunakan Mikrokontroler ATMega8535 sebagai pemroses data 3. Menggunakan Sensor Loadcell sebagai sensor berat
4. Menggunakan LCD 2x16 sebagai display berat badan bayi 5. Pengukuran beban maksimal 15 Kg
6. Resolusi pengukuran berat yang digunakan adalah 2 angka dibelakang koma (dalam kg)
7. Bayi yang dimaksud adalah bayi berusia 0-12 bulan 1.4. Tujuan Penelitian
1.4.1 Tujuan Umum
Dibuatnya alat timbangan bayi digital berbasis mikrokontroler ATMega8535.
1.4.2 Tujuan Khusus
1. Membuat Rangkaian Perangkat Lunak Mikrokontroler ATMega8535
2. Membuat Rangkaian LCD sebagai Display
4. Merancang Mekanik alat 5. Melakukan pengujian 1.5 Manfaat Penelitian
1.5.1 Manfaat Teoritis
Meningkatkan wawasan/pengetahuan di bidang teknik elektromedik khususnya alat ukur berat badan bayi
1.5.2 Manfaat Praktis
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Penelitian Terdahulu
Pertumbuhan adalah perubahan secara fisiologis sebagai hasil dari proses pematangan fungsi-fungsi fisik yang berlangsung secara normal pada anak yang sehat pada waktu yang normal. Pertumbuhan dapat juga diartikan sebagai proses transmisi dari konstitusi fisik (keadaan tubuh atau keadaan jasmaniah) yang herediter dalam bentuk proses aktif secara berkesinambungan. Jadi pertumbuhan berkaitan dengan perubahan kuantitatif yang menyangkut peningkatan ukuran dan struktur biologis. Pendapat para ahli biologi tentang arti pertumbuhan telah dirangkum oleh Drs. H. M. Arifin, M. Ed. bahwa pertumbuhan diartikan sebagai suatu penambahan dalam ukuran bentuk, berat atau ukuran dimensi tubuh serta bagian-bagiannya (Wawi, 2013).
Pertumbuhan memiliki ciri-ciri sebagai berikut:
1. Dalam pertumbuhan akan terjadi perubahan ukuran dalam hal bertambahnya ukuran fisik, seperti berat badan, tinggi badan, lingkar kepala, lingkar lengan, lingkar dada, dan lain- lain.
2. Dalam pertumbuhan dapat terjadi perubahan proporsi yang dapat terlihat pada proporsi fisik atau organ manusia yang muncul mulai dari masa konsepsi hingga dewasa.
3. Pada pertumbuhan dan perkembangan terjadi hilangnya ciri-ciri lama yang ada selama masa pertumbuhan, seperti hilangnya kelenjar timus, lepasnya gigi susu, atau hilangnya refleks-refleks tertentu.
4. Dalam pertumbuhan terdapat ciri baru yang secara perlahan mengikuti proses kematangan, seperti adanya rambut pada daerah aksila, pubis, atau dada.
dalam pembuatan alat tersebut masih memiliki error yang cukup tinggi yaitu 4,41 % dan beban minimal yang dapat diukur oleh alat adalah 2 Kg (Fajri & Wildian, 2014).
Martha Dinata THP, pada penelitiannya penulis membuat timbangan bayi digital berbasis mikrokontroler AT89S51. Penulis memanfaatkan sensor potensiometer sebagai sensor berat. Prinsip kerja dari alat tersebut adalah dengan memanfaatkan gerigi atau gear. Gerigi tersebut terhubung pada sebuah besi yang digerakkan oleh pegas. Dan pegas tersebut apabila terkena sebuah tekanan maka akan bergerak sehingga menyebabkan bergeraknya gerigi dan mengakibatkan poros timbangan berputar sehingga bisa dimanfaatkan untuk memutar potensiometer. Potensiometer mendapat supply 5V dari power supply sehingga apabila potensiometer berputar maka akan mengeluarkan tegangan tertentu yang kemudian masuk ke penguat dan selanjutnya diproses oleh ADC. ADC yang digunakan masih terpisah dengan mikrokontroler AT89S51. Hasil pengukuran ditampilkan di LCD. Pada penelitian tersebut masih terdapat kekurangan diantaranya kelinieran yang diperoleh tidak sempurna yang diakibatkan oleh perbedaan besarnya putaran pada variable resistor dan ketidaklenturan pegas, masih terdapat noise yang tinggi karena menggunakan power supply (Dinata, 2008).
sensor berat dan ATMega 16 sebagai pemroses. Pada alat yang penulis buat masih menggunakan power supply dan tidak terdapat tombol tera yang berfungsi untuk me-nolkan beban sehingga data yang ditampilkan pada LCD merupakan berat kotor yaitu tidak murni dari berat bayi. Presentase penyimpangan yang dihasilkan dari alat tersebut sebesar 4%, sedangkan presentase penyimpangan terhadap timbangan analog sebesar 4,57% (Widodo, 2013).
2.2 Dasar Teori
2.2.1 Berat Badan Bayi
Berat badan bayi yang sangat rendah atau jauh dari batas bawah bayi normal dapat menjadi indikasi bahwa bayi tersebut kurang gizi dan biasanya mengakibatkan beberapa penyakit seperti retardasi mental. Tetapi juga dapat menjadi indikasi bahwa anak terkena sindrom down (Pena, 2012). Oleh sebab itu penting sekali bagi orangtua bayi untuk terus memantau pertumbuhan dan terus memberikan gizi yang cukup. Untuk dapat mengetahui besaran atau berat badan bayi maka dibutuhkan suatu alat untuk mengukur yaitu timbangan bayi. Adapun Berat Badan Normal Bayi Berdasarkan Usia dan Jenis Kelamin adalah sebagai berikut:
Tabel 2.1 Berat Badan Bayi Normal Berdasarkan Usia dan Jenis Kelamin (World Health Organization) (Majalah Kesehatan, 2016).
Laki-Laki Usia Perempuan
2.2.2 Timbangan Bayi
Timbangan bayi adalah suatu bentuk alat yang dapat mengetahui hasil atau jumlah berat badan pada bayi. Timbangan bayi pada umumnya sangat diperlukan bagi setiap orang, guna untuk mengetahui perkembangan berat badan pada bayi.
Timbangan bayi memiliki bentuk dan jenis yang berbeda, ada timbangan bayi analog dan digital.
1. Timbangan Analog
Gambar 2.1 Timbangan Analog 2. Timbangan Bayi Digital
Timbangan Bayi digital memiliki tampilan berupa angka yang tercantum pada seven segment atau LCD dan biasanya pembacaan pada timbangan ini lebih akurat. 2.2.3 Mikrokontroler ATMega 8535
rendah. Mikrokontroler ATMega 8535 memiliki beberapa fitur atau spesifikasi yang menjadikannya sebuah solusi pengendali yang efektif untuk berbagai keperluan. Mikrokontroler juga merupakan minimum system yang memiliki fitur rangkaian power on reset yang akan bekerja ketika system dinyalakan (Chamim, Ahmadi & Iswanto, 2016). Fitur-fitur tersebut antara lain (Budiharto, 2011):
1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yang terdiri atas Port A, B, C dan D
2. ADC (Analog to Digital Converter)
3. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan perbandingan 4. CPU yang terdiri atas 32 register
5. Watchdog Timer dengan osilatorinternal 6. SRAM sebesar 512 byte
7. Memori Flash sebesar 8kb dengan kemampuan read while write
8. Unit Interupsi Internal dan External
9. Port antarmuka SPI untuk men-download program ke flash 10. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi 11. Antarmuka komparator analog
Mikrokontroler AVR ATMega memiliki 40 D. Diagram pin mikrokontroler dapat di lihat pada Tabel 2.2 berikut:
Tabel 2.2 Diagram Pin ATMega 8535 Vcc Tegangan suplai (5 volt)
GND Ground
RESET
Input reset level rendah, pada pin ini selama lebih dari panjang pulsa minimum akan menghasilkan reset walaupun clock sedang berjalan. RST pada pin 9 merupakan reset dari AVR. Jika pada pin ini diberi masukan low selama minimal 2 machine cycle maka sistem akan di-reset
XTAL 1 Input penguat osilator inverting dan input pada rangkaian operasi clock internal
XTAL 2 Output dari penguat osilator inverting
Avcc
Pin tegangan suplai untuk port A dan ADC. Pin ini harus dihubungkan ke Vcc walaupun ADC tidak digunakan, maka pin ini harus dihubungkan ke Vcc melalui low pass filter
Aref pin referensi tegangan analog untuk ADC
AGND
Gambar 2.2 berikut ini adalah konfigurasi pin ATMega8535
Gambar 2.2 Konfigurasi Pin ATMega 8535
Berikut ini adalah fungsi umum dan khusus dari masing-masing port yang terdapat pada ATMega 8535:
1. Port A
terlebih dahulu sebelum port A digunakan. Bit-bit DDRA diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port A yang disesuaikan sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, pin-pin pada port A juga memiliki fungsi-fungsi alternatif khusus seperti yang terlihat pada Tabel 2.3:
Tabel 2.3 Fungsi Khusus Pin pada Port A
Pin Fungsi Khusus
PA.7 ADC7 (ADC Input Channel 7) PA.6 ADC6 (ADC Input Channel 6) PA.5 ADC7 (ADC Input Channel 5) PA.5 ADC4 (ADC Input Channel 4) PA.3 ADC3 (ADC Input Channel 3) PA.2 ADC2 (ADC Input Channel 2) PA.1 ADC1 (ADC Input Channel 1) PA.0 ADC0 (ADC Input Channel 0)
2. Port B
terlebih dahulu sebelum port B digunakan. Bit-bit DDRB diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pinport B yang disesuaikan sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, pin-pin port B juga memiliki fungsi-fungsi alternatif khusus seperti yang terlihat pada Tabel 2.4:
Tabel 2.4 Fungsi Khusus Pin pada Port B
Pin Fungsi Khusus
PB7 SCK (SPI Bus Serial Clock) PB6 MISO (SPI Bus Master Input/ Slave
Output)
PB5 MOSI (SPI Bus Master Output/ Slave Input)
PB4 SS (SPI Slave Select Input)
PB3
AIN1 (Analog Comparator Negative Input) OC0 (Timer/Counter0 Output Compare
Match Output)
PB2 AIN0 (Analog Comparator Positive Input) INT2 (External Interrupt 2 Input) PB1 T1 (Timer/ Counter1 External Counter
Input)
PB0
Tabel 2.5 Fungsi Khusus Pin pada Port C
Pin Fungsi khusus
PC7 TOSC2 ( Timer Oscillator Pin2) PC6 TOSC1 ( Timer Oscillator Pin1) PC5 Input/Output
PC4 Input/Output PC3 Input/Output PC2 Input/Output
PC1 SDA ( Two-wire Serial Buas Data Input/Output Line)
PC0 SCL ( Two-wire Serial Buas Clock Line)
4. Port D
Pin 14 sampai dengan pin 20 merupakan pin dari port D. Port D (PortD0…PortD7) merupakan pin input/output dua arah dan pin fungsi khusus, seperti yang terlihat pada Tabel 2.6:
Tabel 2.6 Fungsi Khusus Pin pada Port D
Pin Fungsi khusus
PD7 OC2 (Timer/Counter Output Compare Match Output)
PD6 ICP (Timer/Counter1 Input Capture Pin) PD5 OC1A (Timer/Counter1 Output Compare
A Match Output)
PD4 OC1B (Timer/Counter1 Output Compare B Match Output)
2.2.3.2 Keunggulan ATMega8535 dibandingkan dengan AT89S52
Setelah dilakukan pengamatan tentang karakteristik dari ATMega8535 (AVR) dan AT89S52 (MCS51) dimana digunakan pada penelitian sebelumnya yang berjudul Perancangan Timbangan Berat Badan Bayi Digital Berbasis Mikrokontroller AT89S52 dapat ditarik kesimpulan bahwa Mikrokontroler ATMega 8535 merupakan generasi AVR yang memiliki kapabilitas yang amat maju namun dengan biaya ekonomis yang cukup minimal (Iswanto & Raharja, 2010), selain itu dapat dilihat juga dari berbagai perspektif diantaranya: 1. Menggunakan Fitur RISC
Mikrokontroler ATMega 8535 merupakan IC buatan Atmel yang menggunakan arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer), yang artinya prosesor tersebut memiliki set instruksi program yang lebih sedikit dibandingkan dengan MCS-51 yang menerapkan arsitektur CISC (Complex Instruction Set Computer) (Iswanto, Jamal & Setiady, 2011).
Untuk mengeksekusi 1 buah instruksi, mikrokontroller AVR hanya memerlukan 1 clock saja, sedangkan MCS51 yaitu AT89S52 memerlukan 12 clock. Jadi dalam hal ini AVR lebih cepat dari MCS51.
3. Memori yang lebih besar
Untuk keluarga mikrokontroler AVR sudah banyak yang memiliki memori internal yang relatif besar. Untuk seri ATMega 8535: 16 Kb (Flash memory), 512 Bytes (EEPROM), 1 Kb (RAM), sedangkan untuk AT89S52 memiliki 8 Kb (Flash memory), 256 bytes (RAM). Dari sini terlihat kapasitas memori AVR lebih besar daripada AT89S52. AVR juga memiliki EEPROM internal sehingga tidak perlu memakai EEPROM eksternal seperti pada AT89S52.
4. Efisiensi Perangkat Keras
diaktifkan sehingga tidak perlu memakai XTAL tambahan lagi. Untuk nilainya bisa dikalibrasi sendiri apakah 4 Mhz, 1 Mhz atau lainnya. Sebagai catatan untuk kebutuhan akurasi XTAL eksternal masih perlu diatur. Akan tetapi jika akurasi tidak terlalu signifikan, cukup XTAL internal saja yang digunakan. Bagi yang memerlukan ADC untuk konversi sinyal analog ke digital tidak perlu lagi memakai ADC eksternal (ADC 0804) karena untuk AVR seri ATMega 8535 sudah ada ADC internal 10 bit.
5. Fitur-fitur tambahan
Mikrokontroler AVR memiliki fitur-fitur tambahan lainnya yang tidak terdapat pada mikrokontroller MCS51. Diantaranya :
a. RTC dengan oscilator terpisah. b. PWM (Pulse Width Modulation). c. ADC 10 bit internal.
d. Master / slave SPI Serial interface. e. On chip analog comparator. 2.2.4 Sensor Loadcell
umumnya digunakan sebagai komponen utama pada sistem timbangan digital. Tingkat keakurasian timbangan bergantung dari jenis loadcell yang dipakai. Sensor loadcell apabila diberi beban pada inti besi maka nilai resistansi di strain gauge-nya akan berubah yang kemudian dikeluarkan melalui 4 buah kabel.
Gambar 2.3 Bentuk Fisik Sensor Load Cell Keterangan Gambar 2.3:
1 (Merah) : Kabel eksitasi (+)
2 (Hijau) : Signal (+)
3 (Putih) : Signal (–)
Sebuah loadcell terdiri dari konduktor, strain gauge, dan jembatan wheatstone (wheatstone bridge). Sebuah konduktor atau kawat memiliki sejumlah resistansi. Tergantung pada diameternya. Semakin besar diameter, semakin rendah resistansinya, begitu pula sebaliknya (Anonym, 2015).
Gambar 2.4 Wheatstone Bridge
Rangkaian pada Gambar 2.4 adalah sebuah jembatan Wheatstone (Wheatstone bridge). Salah satu dari keempat sisi rangkaian ditempati oleh gauge dan sisi lainnya oleh sebuah gauge lain yang identik, yang disebut sebagai dummy. Gauge kedua ini (dummy) tidak dikenakan tekanan mekanis, namun dimaksudkan untuk mengimbangi perubahan tahanan pada gauge pertama yang diakibatkan oleh suhu. R2 adalah kombinasi seri antara sebuah resistor tetap dan sebuah resistor variabel.
sama dengan nol. Selanjutnya kita menghitung tahanan gauge dengan menggunakan persamaan:
(2.1)
Nilai-nilai R1 dan R2 diketahui. Tahanan dummy pada titik suhu yang baku dapat diketahui dari sebuah datasheet, sehingga kita dapat menghitung tahanan gauge, dibawah tekanan mekanis, yang belum diketahui. Langkah terakhir adalah menghitung gaya yang hendak diukur, dengan merujuk pada perubahan tahanan gauge. Biasanya rangkaian jembatan ini dikalibrasi dengan cara memberikan gaya dengan nilai-nilai yang telah diketahui besarnya, mengukur perubahan tahanan gauge, dan memplot hasil-hasil pengukuran ini dalam bentuk grafik yang menggambarkan gaya dan tahanan.
2.2.5 Pengkondisi Sinyal Analog
Sinyal keluaran dari sebuah sensor biasanya tidak sesuai dengan yang dibutuhkan, oleh sebab itu harus diproses terlebih dahulu supaya cocok untuk ditampilkan atau digunakan pada sistem kontrol atau kendali. Sebagai contoh, sinyal keluaran sensor mungkin terlalu kecil sehingga harus diperkuat terlebih dahulu, sinyal analog yang yang harus dikonversi ke sinyal digital maupun sebaliknya, perubahan nilai resistansi yang harus dibuat menjadi perubahan arus, perubahan nilai tekanan yang harus diubah menjadi perubahan arus, dan lain sebagainya (Herdiyanto, 2011).
Prinsip kerja sensor itu sendiri ialah mengubah suatu besaran non elektris yang terukur menjadi suatu besaran elektris. Untuk membentuk sensor tersebut kita memanfaatkan variabel dinamik yang mempengaruhi karakteristik suatu bahan. Oleh sebab itu pengkondisi sinyal analog berperan penting sebagai pengubah keluaran sensor ke suatu bentuk yang merupakan antarmuka dengan elemen-elemen lain pada suatu kontrol proses.
digunakan untuk aplikasi dengan baterai sebagai sumber daya atau aplikasi portable lainnya. AD620 juga sangat cocok untuk digunakan pada sistem yang membutuhkan ketelitian tinggi misalnya timbangan, aplikasi medikal seperti ECG dan pemonitoran tekanan darah (Prayoga, 2011).
Gambar 2.7 Schematic AD620 (Datasheet AD620)
Transistor input Q1 dan Q2 menyediakan sepasang differensial single input bipolar untuk menghasilkan presisi yang tinggi, belum menawarkan 10x input rendah arus semu berterimakasih kepada proses superbeta. Feedback yang melewati loop Q1-A1-R1dan loop Q2-A2-R2 mempertahankan arus kolektor konstan pada input Q1 dan Q2, dengan demikian akan mempengaruhi tegangan input yang melewati penguatan eksternal dengan mengatur resistor Rg. Hal ini menciptakan perbedaan tegangan dari input ke output A1/A2 diberikan dengan rumus:
G =
Pengurangan penguatan bersama, A3 menghilangkan beberapa common-mode signal, sehingga hasil akhir keluaran menunjuk pada potensial pin referensi.
Nilai Rg juga menentukan alih hantaran dari pre-amp. Seperti nilai Rg diturunkan untuk didapatkan penguatan yang lebih besar, alih hantaran meningkatkan asymptotical ke input transistor. Hal ini mempunyai 3 keuntungan penting yaitu:
1. Open-loop gain mendorong untuk meningkatkan penguatan yang diprogramkan, dengan demikian dapat mengurangi kesalahan hubungan penguatan
2. Hasil gain-bandwidth (ditentukan dengan C1 dan C2 dan alih hantaran pre-amp) meningkat dengan penguatan yang diprogramkan, dengan demikian akan mengoptimalkan respon frekuensi
3. Noise tegangan input dikurangi ke nilai 9 nV/√Hz, sebagian besar ditentukan oleh arus kolektor dan resistansi basis pada input
Resistor penguatan internal, R1 dan R2 diatur menjadi nilai yang mutlak yaitu 24,7 kΩ, dengan membiarkan penguatan diprogram secara akurat dengan satu resistor eksternal.
Gain =
(2.3)
Rg =
(2.4)
Adapun penguat instrumentasi pada umumnya merupakan suatu rangkaian closed loop yang terdiri dari 3 Op-Amp yaitu penguat penyangga dan penguat diferensial. Penguat penyangga atau biasa disebut sebagai pengikut tegangan merupakan rangkaian dengan penguatan satu, sedangkan penguat diferensial merupakan penguat yang memiliki 2 input tegangan dan 1 output tegangan dimana tegangan outputnya proporsional terhadap perbedaan kedua tegangan inputnya.
Gambar 2.8 Penguat Instrumentasi
dan gain untuk sinyal masukan modus umum. Karena amplifier A1 dan A2 merupakan rangkaian loop tertutup inverting amplifier, maka kita bisa mendapatkan tegangan padaVa menjadi sama dengan tegangan V1 masukan. Demikian juga, tegangan pada Vb sama dengan nilai pada V2.
Sebagai op-amp maka tidak ada arus yang mengalir pada terminal input mereka (virtual ground), arus yang sama mengalir melalui tiga resistor yaitu R2, R1 dan R2 yang terhubung pada output op-amp. Kemudian ini berarti bahwa tegangan pada ujung atas R1 akan sama dengan V1 dan tegangan pada ujung bawah R1 untuk menjadi sama dengan V2. Ini menghasilkan jatuh tegangan resistor R1 yang sama dengan perbedaan tegangan antara input V1 dan V2, tegangan input diferensial, karena tegangan di persimpangan penjumlahan masing-masing penguat, Va dan Vb adalah sama dengan tegangan yang diterapkan pada input positif.
Tegangan output dari diferensial op-amp A3 bertindak sebagai pengurang, karena adanya perbedaan antara dua input (V2 - V1) dan yang diperkuat oleh keuntungan dari A3 (dengan asumsi bahwa R3 = R4). Kemudian didapat rumus umum untuk keuntungan tegangan keseluruhan dari penguat rangkaian instrumentasi sebagai berikut:
(2.5)
Karakteristik penguat instrumentasi dapat dijelaskan sebagai berikut (Bayihamka, 2013):
1. Impedansi input sangat tinggi. 2. CMRR tinggi.
3. Penguatan sangat besar dan presisi.
Konfigurasi dua buah penguat tak membalik pada bagian input dengan sebuah resistor umpan balikbersama (R1) selain memberikan impedansi input sangat tinggi juga menyebabkan rangkaian ini mempunyai CMRR yang cukup besar. Optimasi CMRR dapat dilakukan dengan menambahkan sebuah resistor variabel.
2.2.6 Liquid Crystal Display (LCD)
bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit. LCD berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik (Munandar, 2012).
Layar kristal cair (LCD) berbentuk tipis, layar datar
dibuat dari sejumlah warna atau pixel-pixel monokrom yang
disusun didepan sumber sinar atau reflector (pemantul). Oleh
para teknisi dianggap paling berharga karena menggunakan
elektrik power berukuran sangat kecil.
Gambar 2.9 LCD Display 2x16
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Perancangan Perangkat Keras 3.1.1 Diagram Blok Sistem
Diagram blok sistem merupakan salah satu bagian terpenting dalam perancangan dan pembuatan alat ini, karena dari diagram blok dapat diketahui prinsip kerja keseluruhan rangkaian. Tujuan lain diagram blok ini adalah untuk memudahkan proses perancangan dan pembuatan pada masing-masing bagian, sehingga akan terbentuk suatu sistem yang sesuai dengan perancangan sebelumnya.
Gambar 3.1 Blok Diagram Timbangan Bayi
34
Beban Load Cell PSA
Mikrokontroler ATMega 8535
ON/OFF Program
LCD
Cara Kerja Blok Diagram
Pertama, menekan tombol push ON untuk menghidupkan Power Bank. Pada saat tombol ON ditekan maka supply (baterai) memberikan tegangan ke setiap rangkaian. Kemudian apabila terdeteksi ada beban yang mengenai sensor loadcell maka sensor mengalami perubahan resistansi. Selanjutnya resistansi akan dikonversi menjadi tegangan oleh jembatan wheatstone yang terdapat dalam sensor loadcell itu sendiri. Keluaran dari sensor loadcell masih sangat kecil yaitu dalam orde milivolt sehingga harus dikuatkan terlebih dahulu oleh amplifier yang terintegrasi dalam penguat instrumentasi (PSA). Kemudian sinyal analog akan diubah menjadi sinyal digital oleh ADC yang berada di dalam mikrokontroller ATMega8535 dan data diolah sehingga dapat ditampilkan di LCD dalam besaran kilogram. Sedangkan fungsi dari tera adalah untuk me-nolkan hasil pada display apabila terdapat beban yang terdeteksi seperti berat selimut, box bayi dan lainnya sebelum dilakukan pengukuran berat bayi.
3.1.2 Rancang Bangun Timbangan Bayi
Gambar 3.3. Rancang Bangun Alat Tampak Depan
Gambar 3.4. Rancang bangun Alat Tampak Belakang Keterangan :
= Display LCD = Tombol Tera = Tombol ON/OFF
3.1.3 Modul Rangkaian Minimum System
Rangkaian minimum system adalah rangkaian yang berfungsi sebagai kontrol atau otak dari alat yang dibuat. Mikrokontroler memiliki peran utama dalam sistem ini. Semua aktifitas sistem dikendalikan dengan program yang ada dalam mikrokontroler ini (Iswanto, Raharja & Subardono, 2009). Adapun spesifikasi yang diperlukan rangkaian ini diantaranya:
1. Membutuhkan tegangan 4,5 -5,5 VDC dan ground
2. Membutuhkan sambungan MISO, MOSI, SCK, dan RESET sebagai jalur transfer data
5. Membutuhkan LCD sebagai display
6. Membutuhkan multiturn sebagai pengatur kecerahan LCD Jadi didapatkan rangkaian seperti Gambar 3.5 berikut ini:
Gambar 3.5. SchematikMinimum System ATMega8535
3.1.3.1 Alat yang digunakan
Berikut ini adalah alat yang dibutuhkan dalam pembuatan Minimum System ATMega8535
7. Adaptor 8. Bor 9. Gergaji
3.1.3.2 Bahan yang digunakan
Berikut ini adalah alat yang dibutuhkan dalam pembuatan Minimum System ATMega8535
1. ATMega8535 2. SocketIC
3. Papan PCB Fiber 4. Pin sisir
5. Push button
6. Capasitor 22pF dan 1uF 7. Resistor330 Ω dan 10 KΩ 8. Led
9. Multiturn 10 K dan 5 K 10. Crystal 16 MHz
11. LCD Character 2x16 12. Jumper
3.1.4 Modul Rangkaian Pengondisi Sinyal Analog (PSA)
1. Sebuah sensor loadcell yang memiliki 4 kabel keluaran yaitu 2 kabel eksitasi dan 2 kabel input
2. Input tegangan 5 VDC, -5VDC dan ground untuk AD620
3. Input tegangan 5 VDC dan ground untuk sensor loadcell
Jadi didapatkan rangkaian seperti Gambar 3.6:
Gambar 3.6 Schematik Pengondisi Sinyal Analog
3.1.4.1 Alat yang digunakan
Berikut ini adalah alat yang dibutuhkan dalam pembuatan PSA (Pengondisi Sinyal Analog)
5. Tang potong 6. Gerenda 7. Adaptor 8. Bor 9. Gergaji
3.1.4.2 Bahan yang digunakan
Berikut ini adalah alat yang dibutuhkan dalam pembuatan PSA (Pengondisi Sinyal Analog)
1. IC AD620 2. SocketIC
3. Resistor220 Ω dan 30 Ω 4. Led
5. Pin Sisir
6. Jumper
3.2 Perancangan Perangkat Lunak 3.2.1 Diagram Alir Sistem
Untuk mengetahui bagaimana urutan cara kerja alat, ditunjukkan dengan Diagram Alir Sistem dan cara kerja di bawah ini:
kemudian hasil penguatan tersebut dibaca oleh ADC pada port A.1 untuk diubah menjadi signal digital lalu diproses oleh mikrokontroler. Setelah diproses oleh mikrokontroler maka data berupa berat akan ditampilkan di LCD. Ketika tombol tera ditekan maka proses kembali ke pembacaan sensor pada ADC, sedangkan ketika tombol tera tidak ditekan maka proses selesai. Tombol tera disini ditekan oleh user apabila terdapat beban yang terukur sebelum beban bayi.
Gambar 3.7 Diagram Alir Sistem
No Yes
Pembacaan sensor
pada ADC
Data diproses oleh mikrokontroler
Mulai
Selesai
Menampilkan berat pada LCD
Inisialisasi LCD
Tekan Tera?
3.2.2 Listing Program
1. Memanggil Library yang akan digunakan #include <mega8535.h>
Tabel 3.1 Listing Program Library yang Digunakan 2. Melakukan inisialisasi data
float tera=0,data, tegangan, Kg, rata, total=0;
unsigned char temp[6], temp2[6],temp3[5]; int i;
Tabel 3.2 Listing Program Penginisialisasian Data 3. Mengaktifkan ADC internal supaya mikrokontroler
dapat bekerja dengan mengubah data analog menjadi data digital.
#define ADC_VREF_TYPE 0x00
// Read the AD conversion result
unsigned int read_adc(unsigned char adc_input)
{
ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff); // Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage
delay_us(10);
// Start the AD conversion ADCSRA|=0x40;
// Wait for the AD conversion to complete while ((ADCSRA & 0x10)==0);
ADCSRA|=0x10; return ADCW;
Tabel 3.3 Listing Program Pengaktifan ADC
4. Program pembacaan ADC dalam fungsi baca_Kg dengan mengubah data analog menjadi digital pada PORT A.1 dengan rumus
dilakukan looping sebanyak 300 kali untuk mencari rata-rata hasil supaya hasil yang terbaca stabil.
void baca_Kg()
tegangan=(data*3.45/1024); rata=rata+tegangan;
}
Tabel 3.4 Listing Program Baca ADC
5. Program untuk menampilkan berat dalam fungsi baca_kg menggunakan rumus persamaan garis yaitu
total=rata/300;
Kg=(5.775*total) - 4.43;
Kg=Kg+tera;
Tabel 3.5 Listing Program Baca Kg
6. Program untuk mengatur tata letak atau posisi tulisan pada tampilan LCD.
Tabel 3.6 Listing Program Tampilan LCD
void hitung_tera()
Tabel 3.7 Listing Program Tombol Tera
8. Program untuk memanggil setiap fungsi yang dibuat yaitu fungsi baca_Kg dan fungsi hitung_tera dengan melakukan looping secara terus menerus ketika logika benar.
Penelitian dan pembuatan alat ini dengan menggunakan design pre eksperimental dengan jenis penelitian adalah “after only design” karena perlakuan dibandingkan dengan alat pembanding anak timbangan.
Paradigma dalam penelitian eksperimen model ini dapat digambarkan sebagai berikut:
(3.1)
X O
Non Random ---
X = Treatmen/perlakuan yang diberikan perlakuan berat (variabel Independen)
0 = Observasi dalam hal ini berupa sensor berat loadcell untuk mengukur berat (variabel dependen)
( - ) = Kelompok control di sini menggunakan timbangan. 3.4 Variabel Penelitian
1. Variabel Bebas
Sebagai Variabel Bebas yaitu berat badan 2. Variabel Tergantung
Sebagai Variabel Tergantung yaitu sensor Loadcell 3. Variabel Terkendali
Variabel terkendali yaitu IC Mikrokontroler ATMega 8535. 3.5 Definisi Operasional Variabel
Variabel Definisi
Setelah dilakukan pengukuran pada modul yang dibuat, dibutuhkan rumus statistik untuk membuktikan apakah modul yang telah dibuat layak digunakan atau tidak. Berikut rumus-rumus yang digunakan:
1. Rata – rata
2. Standar Deviasi
Adalah suatu nilai yang menunjukkan tingkat (derajat) variasi kelompok data atau ukuran standard penyimpangan dari rata-ratanya. Jika standard deviasi semakin kecil maka data tersebut semakin presisi. Rumus Standart Deviasi adalah :
(3.3)
Dimana:
SD = Standar deviasi X’ = Rata-rata X1,..,Xn = Nilai data
N = Banyak data
3. Simpangan
Simpangan adalah selisih dari rata–rata nilai harga yang dikehendaki dengan nilai yang diukur. Berikut rumus dari simpangan: (3.4)
Dimana :
X = Data X’ = Rata-rata
4. Nilai Error
Error (Rata–rata Simpangan) adalah selisih antara mean terhadap masing – masing data. Rumus Error adalah :
(3.5)
Dimana:
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Spesifikasi Alat
1. Nama : Timbangan Bayi
2. Jenis : Timbangan Bayi Digital
3. Berat : 5 Kg menyupplay semua rangkaian sehingga alat siap digunakan. Sensor bekerja dengan menggunakan supply 5V dan ground melalui kabel merah dan hitam, serta memberikan keluaran berupa tegangan pada kabel hijau dan putih. Ketika ada beban terdeteksi, maka sensor akan bekerja sehingga menghasilkan tegangan keluaran yang kemudian masuk ke pengondisi sinyal analog. Beban yang terdeteksi akan berbanding lurus dengan tegangan keluaran sensor, hal ini dikarenakan adanya perubahan resistansi pada sensor sehingga apabila berat bertambah maka tegangan juga semakin besar. Keluaran sensor akan dikuatkan oleh pengondisi sinyal analog yang di dalamnya terdapat rangkaian AD620, dikarenakan output tegangan sensor masih sangat kecil sehingga tidak bisa terbaca oleh mikrokontroler. AD620 ialah amplifier yang mampu menguatkan sinyal hingga 10.000 kali. Pada percobaan kali ini digunakan penguatan sebesar
1647,66 kali dengan Rgain sebesar 30 Ω. Penguatan tersebut dapat diubah
berdasarkan Rgain yang digunakan. Penguatan didapatkan dari rumus: Gain=
(4.1)
Setelah tegangan dikuatkan oleh pengondisi sinyal analog sehingga dapat dibaca oleh mikrokontroler, maka selanjutnya tegangan (sinyal analog) tersebut akan diubah menjadi sinyal digital oleh Analog to Digital Converter (ADC) yang merupakan salah satu arsitektur dari mikrokontroler ATMega8535. Tujuan dari diubahnya sinyal analog menjadi sinyal digital adalah supaya data tersebut dapat diolah oleh mikrokontroler menggunakan program yang selanjutnya data berupa besaran kilogram akan tertampil di LCD. Data yang tertampil di LCD seharusnya adalah data berat bayi murni yang terukur, sehingga apabila terdapat bantal, box bayi dan lainnya yang bukan merupakan berat bayi atau yang menunjukan nilai berat sebelum bayi akan di nol-kan terlebih dahulu menggunakan tombol tera.
Setelah proses pengukuran selesai, alat dapat dimatikan dengan menekan tombol power untuk menghemat baterai.
4.3 Pengujian alat dan Hasil pengujian 4.3.1 Pengukuran Test Point PSA
Keluaran PSA merupakan hasil penguatan dari output sensor loadcell.
Tabel 4.1. Tabel Pengukuran Tegangan PSA
Tabel 4.1 menjelaskan perubahan berat badan bayi yang menyebabkan perubahan terhadap keluaran sensor yang selanjutnya dikuatkan oleh PSA sehingga didapatkan tegangan keluaran PSA. Perubahan tegangan tersebut didapat dari pengukuran masukan ADC pada Port A.0 dengan ground.
Ketika tanpa beban, output sensor sebesar 0,2 mV sedangkan pengukuran keluaran tegangan PSA sebesar 0,30 Volt. Secara teori, Tegangan keluaran PSA dapat dihitung sebagai berikut:
Vout = Vin x Penguatan = 0,2 mV x 1647,66 = 0,329 V
Gambar 4.1. Grafik Perubahan Tegangan Terhadap Perubahan Berat Bayi
Grafik pada Gambar 4.1 menunjukan perubahan tegangan keluaran terhadap berat badan bayi. Semakin bertambah berat badan bayi maka semakin besar pula tegangan keluaran PSA. Grafik tersebut menggambarkan kelinieran sehingga dapat disimpulkan bahwa sensor loadcell yang dipakai masih dalam keadaan baik.
4.3.2 Pengukuran Berat
Beban (Kg) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Tabel data pengukuran berat badan bayi 4.2 diperoleh dari hasil pengukuran terhadap modul berat yang dibuat, dengan melakukan pengukuran sebanyak 30 kali di beberapa titik tempat bayi diletakkan. Hal ini dilakukan karena luas penampang bayi dan anak timbangan berbeda sehingga tekanan yang diberikan juga berbeda.
Gambar 4.2. Grafik Berat Terhadap Display Modul 1.00
Grafik Beban terhadap display modul
Grafik data berat badan bayi pada gambar 4.2 menggambarkan perbandingan antara berat badan bayi dengan display pengukuran dari modul yang dibuat. Dari grafik tersebut tidak terlihat perbedaan yang cukup jauh antara berat bayi sesungguhnya dengan display dari modul tersebut, yaitu antara 0,01 sampai 0,09 dari berat sesungguhnya. Hal ini dipengaruhi oleh kurang baiknya mekanik alat sehingga beban tidak merata.
4.3.3 Perhitungan Data
Data perhitungan statistik berat badan bayi terdiri dari perhitungan rata-rata, simpangan, standar deviasi, ketidakpastian dan error dari modul tersebut. Sehingga dapat diketahui apakah modul yang penulis buat layak digunakan atau tidak.
Tabel 4.3 Data Statistik Pengukuran
Beban
(Kg) Rata-rata Simpangan Error
Standar Deviasi
1 1.00 0.00 0.17 0.04
2 2.00 0.00 0.07 0.03
3 3.04 -0.04 -1.36 0.03
4 4.04 -0.04 -1.02 0.04
5 5.00 0.00 -0.08 0.06
6 6.01 -0.01 -0.09 0.04
Beban
(Kg) Rata-rata Simpangan Error
Standar Deviasi
8 8.00 0.00 0.00 0.05
9 9.07 -0.07 -0.80 0.04
10 10.04 -0.04 -0.44 0.04
11 11.06 -0.06 -0.58 0.03
12 12.03 -0.03 -0.28 0.04
13 13.09 -0.09 -0.66 0.02
14 14.07 -0.07 -0.50 0.05
15 15.06 -0.06 -0.41 0.03
Rata-rata Error -0.42
Dari hasil pengukuran berat badan menggunakan modul yang penulis buat sebanyak 30 kali, dapat disimpulkan bahwa rata-rata setiap pengukuran akan menghasilkan simpangan, standar deviasi dan error yang bermacam-macam. Error terbesar didapatkan ketika beban 3 Kg yaitu sebesar 1,36% dan tanpa error ketika beban 8 Kg. Kemudian, rata-rata error yang didapatkan selama pengukuran dari 1 kg-15 kg adalah 0,42%.
sisi berbeda ketika beban yang diukur memiliki luas penampang yang kecil karena beban tidak merata.
Pada dasarnya, sensor loadcell yang digunakan masih dalam kondisi baik melihat hasil pengukuran yang linier seiring bertambahnya beban. Akan tetapi, perlu diperbaiki mekanik dan desain alat sehingga lebih ekonomis, efektif, efisien dan menghasilkan pengukuran yang akurat.
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Setelah dilakukan pengujian dan perhitungan data maka dapat disimpulkan bahwa:
1. Sensor loadcell dapat digunakan sebagai sensor berat dengan hasil yang baik dan didapatkan error yang kecil, yaitu setelah dilakukan percobaan sebanyak 30 kali pada setiap titik beban didapatkan error sebesar 0,42%.
2. Karena output sensor yang masih sangat kecil, maka penulis menggunakan IC penguat AD620 dengan penguatan 1647,66 kali sehingga output dari sensor dapat diproses oleh mikrokontroler.
3. Penggunaan baterai sebagai supply utama menghasilkan pengukuran yang baik karena noise yang rendah serta alat menjadi efisien karena alat bisa digunakan tanpa sumber PLN dan dilakukan charge kembali ketika baterai habis.
5.2 Saran
1. Memperbaiki mekanik dan desain box dari timbangan bayi digital sehingga dapat mengurangi nilai error dan mempermudah user untuk dibawa karena dalam alat yang penulis buat, masih berat dan susah untuk dibawa.
2. Melakukan pengembangan dengan menambahkan tampilan normal dan tidak normal bayi berdasarkan jenis kelamin dan umur bayi.
Aritonang, I., 2000. Pemantauan Pertumbuhan Balita. Yogyakarta:Kanisius
Bayihamka. 2013. Differential Op Amp.
http://rangkaianelektronika2.blogspot.co.id/2013/10/differential-op-amp.html. (diakses Rabu, 27 Agustus 2016)
Bolton, W., 2006. Sistem Instrumentasi dan Sistem Kontrol. Jakarta:Erlangga Budiharto, W., 2011. Aneka Proyek Mikrokontroler. Yogyakarta:Graha Ilmu Chamim, A.N.N., Ahmadi, D. & Iswanto, 2016. ‘Atmega16 Implementation As
Indicators Of Maximum Speed’. International Journal of Applied Engineering Research ISSN, 11(15), pp.8432–8435.
Dinata, Martha. 2008. ‘Perancangan Timbangan Berat Badan Bayi Digital Berbasis Mikrokontroller AT89S52’. Yogyakarta
Fajri, N & Wildian., 2014. ‘Rancang Bangun Alat Ukur Tinggi Dan Berat Badan Bayi Berbasis Mikrokontroler Atmega8535 Dengan Sensor
Fototransistor’. Vol. 3, No. 3.
Hardiyanto, Zaldi. 2011. Sensor Gaya, Strain Gauge, dan Load Cell.
http://www.elektronikabersama.web.id/2011/09/sensor-gaya-strain-gauge-load-cell.html. (diakses Rabu, 20 Januari 2016)
Iswanto,I & Raharja, N.M., 2015. Mikrokontroller: Teori dan Praktek ATMega 16 dengan Bahasa C. Yogyakarta:Deepublish
Iswanto, I. & Raharja, N.M., 2010. ‘Sistem monitoring dan peringatan dini tanah longsor’. In Simposium Nasional RAPI IX 2010. pp. 54–62.
Iswanto, I., Jamal, A. & Setiady, F., 2011. ‘Implementasi Telepon Seluler sebagai Kendali Lampu Jarak Jauh’. Jurnal Ilmiah Semesta Teknika, 14(1), pp.81– 85.
badan-lahir.html. (diakses pada Kamis, 21 Januari 2016) Munandar, Aris. 2012. Liquid Crystal Display (LCD).
http://www.leselektronika.com/2012/06/liguid-crystal-display-lcd-16-x-2.html. (diakses Kamis, 21 Januari 2016)
Prasetyo, E.W., 2013. ‘Instrumentasi Pengukuran Berat Badan dan Lingkar Kepala Bayi Berbasis ATMega 16’, Surakarta.
Prayoga, B., 2011. ‘Rancang Bangun Sistem Deteksi Gizi Buruk Pada Balita Usia Dini Di Posyandu Berdasar Berat Badan Dan Tinggi Badan Yang
Terhubung Dengan Pc Berbasis Internet Gateway’. Surabaya. Sadad, R.T.A., Iswanto & Sadad, J.A., 2011. ‘Implementasi Mikrokontroler
Sebagai Pengendali Lift Empat Lantai’. Jurnal Ilmiah Semesta Teknika, 14(2), pp.160–165.
Sadad, R.T.A. & Iswanto, 2010. ‘Implementasi Mikrokontroler Sebagai Pengendali Kapasitor Untuk Perbaikan Faktor Daya Otomatis pada Jaringan Listrik’. SEMESTA TEKNIKA, 13(2), pp.181–192.
Suripto, S. & Iswanto, 2012. ‘Desain And Implementation Of Fm Radio Waves As Distance Measuring Ac Voltage’. International Journal of Mobile Network Communications & Telematics (IJMNCT), 2(5), pp.13–24.
Utomo, A. T., Syahputra, R & I., 2011. ‘Implementasi Mikrokontroller Sebagai Pengukur Suhu Delapan Ruangan’. Pengukur Suhu, 4(Pengukur Suhu Delapan Ruangan), pp.153–159.
Wawi, Ika. http://ikawawi.blogspot.co.id/2013/05/pengertian-dan-perbedaan-pertumbuhan.html. (diakses 20 Agustus 2016)
