SKRIPSI
KHAIRUN NISA 160821008
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2018
SKRIPSI
Diajukan Untuk Melengkapi Tugas dan Memenuhi Syarat Mencapai Gelar Sarjana Sains
KHAIRUN NISA 160821008
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2018
PERNYATAAN
RANCANG BANGUN TIMBANGAN DAPUR MENGGUNAKAN LOAD CELL BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA 328
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Tg. Morawa, Agustus 2018
Khairun Nisa 160821008
PENGHARGAAN
Alhamdulillahirabbil’alamiin,
Segala puji dan syukur yang penulis senantiasa panjatkan kepada Allah SWT yang telah melimpahkan berkah, rahmat karuniaNya dan menganugerahkan petunjuk untuk memudahkan dan melancarkan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “Rancang Bangun Timbangan Dapur Menggunakan Load Cell Berbasis Mikrokontroller Atmega 328”. Tak lupa juga sholawat dan salam semoga senantiasa tercurahkan kepada Rasulullah SAW sang pembawa petunjuk dan selalu menjadi inspirasi dan teladan bagi penulis.
Demi kelancaran dalam penyelesaian laporan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak terutama kepada orang tua yaitu Dr. Ibnu Affan, S.H, M.Hum dan Hardini Hanum beserta saudara kandung penulis yaitu Nona Khairiah, Erry Chairunnas, Fikri Khaikal dan Khaira Assyifa Umairah yang telah memberikan bantuan moril maupun materil, semangat dan do’a yang begitu besar kepada penulis.
Penulis menyadari bahwa tersusunnya skripsi ini do’a, perhatian, bimbingan, motivasi dan dukungan berbagai pihak, sehingga dengan keikhlasan dan kerendahan hati pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Drs. Kurnia Brahmana, M.Si dan Drs. Herli Ginting, M.S sebagai dosen
pembimbing yang telah bekontribusi membantu penulis dalam memberikan ide, saran, kritik dan bimbingannya kepada penulis selama penulis mengerjakan skripsi ini.
2. Bapak Drs. Takdir Tamba, M.Eng.Sc sebagai dosen penguji yang telah memberikan kritik dan saran dalam pengerjaan skripsi ini.
3. Bang Johaiddin Saragih, M.Si, sebagai staf pegawai Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan saran dan masukan serta dukungan kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
4. Kepada Unit Pelaksana Teknis Daerah (UPTD) Metrologi Legal Kab. Deli Serdang, sebagai tempat penulis mengabdi dan semua pihak di kantor, Bapak Abdul Zanna Hutasuhut, S.Sos, Abang Asrul Hanafi Sipayung, S.Kom, Ibu Roswita Piliang, SP, Ibu Agustina M. Sitompul, ST, Kak Septi, Kak Nadira, Kak Wirda, Kak Yati, Bg Rizki, Bg Hadi, Bg Tri, Bg Wawan, Bg Sofyan, dan Bg Rahman, terimakasih sudah memberikan dukungan, semangat dan menghibur penulis serta mengijinkan saya menggunakan timbangan elektronik dan standard lainnya di kantor dalam mendukung skripsi ini.
5. Ladies Cendana ku, Isma Ilinda, Kak Yuyun Lestari, Aulia Rahmadhani, Desi Khairani, Ade Novita Sari, Mutiara Amelia Ray, terimakasih buat semangat, doa, dukungan, saran dan masukan serta bantuan yang selama ini tanpa lelah diberikan kepada penulis.
6. Cecans ku, Ganda Raya, Resa Sevtria, Septi Roshandayani, terimakasih buat semangat, doa, dukungan, saran dan masukan serta bantuan yang selama ini tanpa lelah diberikan kepada penulis.
7. Kepada Abang dan Kakak ku yaitu Bah Edy, Bah Erol, Bah Her, Bg Wahono, Bg Yatman, Kak Dewi, Kak Sri, Kak Fika terimakasih buat dukungannya dan semangatnya serta doa yang senantiasa tercurahkan buat penulis
8. Sahabat ku, Sarah Devi, Putri Anggimi, Rabiatul Adawiyah Pohan, Chatrine Virginia Tamara, M. Zerry Fadilla dan Aderian Suhada terimakasih buat dukungannya dan semangatnya serta doa yang senantiasa tercurahkan buat penulis 9. Bg Sastra Kelana, Dikin, Muslim, Ragil, dan Lukman terimakasih buat dukungan,
semangat dan masukan serta meluangkan waktunya dalam membantu pengerjan skripsi ini.
10. Teman – Teman seperjuangan Yosafat, Diah, Ridho, Desi, Deri, Fadhlan, Eko, Sallye, Kak Putri, Sahat dan Kak Melani yang sudah saling bantu membantu dalam penyelesaian skripsi ini.
11. Teman – Teman mahasiswa Ekstensi Fisika dan Instrumentasi 2016 yang telah memberikan motivasi dan arahan kepada penulis.
12. Dan semua pihak yang telah membantu penulis namun tidak dapat disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan dari para pembaca. Semoga hasil skripsi ini menjadi Ibadah bagi penulis dan bermanfaat bagi pembaca.
AamiinYa Rabbal’alamin.
Tg. Morawa, Agustus 2018 Hormat Saya
Penulis
RANCANG BANGUN TIMBANGAN DAPUR MENGGUNAKAN LOAD CELL BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA 328
ABSTRAK
Dalam hal pengukuran massa, pengukuran massa biasanya dilakukan secara manual yaitu dengan menggunakan timbangan manual. Defenisi Timbangan itu sendiri adalah sebuah alat bantu yang digunakan untuk mengetahui berat suatu benda. Dalam pemanfaatannya timbangan digunakan diberbagai tempat seperti halnya di dapur yang kebanyakan masih menggunakan timbangan manual.
Berdasarkan dari penjelasan diatas, maka dirancanglah suatu alat timbangan elektronik menggunakan mikrokontroler ATMega 328 sebagai pengendali. Alat ini dirancang untuk menimbang berat beban yang ada di dapur secara otomatis. Alat ini menggunakan satu buah sensor yaitu load cell. Sensor diletakkan ditengah agar alat dapat menimbang secara baik. Pada saat alat mendeteksi adanya beban, maka secara otomatis sensor akan membaca dan mengirimkan sinyak ke mikrokontroler yang kemudian berat beban tersebut ditampilkan oleh LCD.
Kata Kunci : Load Cell, Mikrokontroler ATMega 328, LCD, Timbangan Digital.
DESIGN BUILDING USE LOAD CELL BASED ON MICROCONTROLLER ATMEGA 328
ABSTRACT
In terms of mass measurements, the mass measurement is usually done manually, by using manual scales. Scales Denisi itself is a tool used to determine the weight of an object. In the utilization of scales used in various places as well as in the kitchen that mostly still use the manual scales.
Based on the explanation above, then designed a device using the electronic scales ATMega 328 microcontroller as the controller. This tool is designed to weigh the weight of the load in the kitchen automatically.This tool uses a single sensor is a load cell.
Sensors placed in the middle so that the tool can weigh well. When the tool detects a load, then the sensor will automatically read and send to the microcontroller which then syntax fruit weight is displayed by the LCD.
Key Words : Load Cell, Microcontroller ATMega 328, LCD, Digital Scales.
DAFTAR ISI
PERSETUJUAN i
PERNYATAAN ii
PENGHARGAAN iii
ABSTRAK vi
ABSTRACK vii
DAFTAR ISI viii
DAFTAR GAMBAR x
DAFTAR TABEL xi
DAFTAR LAMPIRAN xii
DAFTAR SINGKATAN xiii
BAB 1 PENDAHULUAN 1
1.1. Latar Belakang Masalah 1
1.2. Rumusan Masalah 2
1.3. Batasan Masalah 2
1.4. Tujuan Penelitian 2
1.5. Manfaat Penelitian 3
1.6. Sistematika Penulisan 3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 5
2.1. Timbangan 5
2.1.1 Timbangan Dapur 5
2.1.2 Timbangan Digital 6
2.2. Load Cell 10
2.3. Pengenalan Mikrokontroller 12
2.3.1 Sejarah Mikrokontroller 13
2.4. Konfigurasi Pin ATMega 328 15
2.4.1. Fitur ATMega 328 17
2.5. Buzzer 18
2.6. HX711 18
2.7. IC 7805 Regulator Tegangan 20
2.8. LCD (Liquid Crystal Display) 2 x 16 Karakter 21 2.8.1 Material LCD (Liquid Cristal Display) 21 2.8.2 Pengendali / Kontroler LCD (Liquid Cristal Display) 22
2.9. Push Button 23
2.10 . Transistor C945 24
2.11. Trimpot 25
BAB 3 METODE PENELITIAN 26
3.1. Diagram Blok Sistem 26
3.1.1 Fungsi Tiap Blok 27
3.2. Perancangan Mikrokontroler ATMega 328 27 3.3. Perancangan Rangkaian Power Supplay Adaptor (PSA) 28 3.4. Perancangan Rangkaian Liquid Crystal Display (LCD) 29
3.5. Perancangan Sensor 31
3.6. Penentuan Posisi Sensor dan Setting Nol Timbangan 32
3.7. Diagram Alir (Flowchat) 33
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 34
4.1. Hasil Pengujian Rangkaian ATMega 328 34 4.2. Hasil Pengujian Power Supplay Adaptor (PSA) 36 4.3. Hasil Pengujian Rangkaian Interfacing LCD 36
4.4. Hasil Pengujian Sensor 38
4.5. Pengujian Anak Timbangan Mengunakan Timbangan 39
4.5.1. Peralatan 39
4.5.2. Prosedur Pengujian Anak Timbangan Menggunakan
Timbangan Elektronik 39
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 40
5.1. Kesimpulan 40
5.2. Saran 40
DAFTAR PUSTAKA 41
LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
Gambar
1. Load Cell 10
2. Strain Gauge 12
3. Pin Mikrokontroller ATMega 328 15
4. Prinsip Operasi Rangkaian Strain Gauge 19
5. Hubungan Pin Antara Mikrokontroller Dengan Modul HX711 19
6. IC LM 7805 20
7. LCD 2 X 16 karakter 21
8. Push Button 24
9. Simbol Transistor Pnp 24
10. Trimpot 25
11. Diagram Blok Sistem 26
12. Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroller ATMega 328 27
13. Rangkaian PSA 28
14. Sistem Kerja Rangkaian LCD 29
15. Perancangan Sensor Load Cell 31
16. Peletakkan Sensor PadaTimbangan 32
17. Penunjukkan Setting Nol Pada LCD 32
18. Diagram Alir (Flowchart) 33
19. Pengujian Rangkaian Power Supply 36
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
Tabel
1. Pengujian Pin Mikrokontroller ATMega 328 34
2. Pengujian Pin Display LCD 37
3. Hasil Pengujian Timbangan Standar Dan Timbangan Dapur 38
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Judul Halaman
Lampiran
1. Program Keseluruhan 42
2. Rangkaian Keseluruhan 45
3. Foto Keseluruhan Alat 46
4. Foto Saat Pengujian Timbangan Dapur 47
5. Foto Saat Pengujian Timbangan Standar 48
6. Foto Anak Timbangan 49
7. Datasheet Mikrokontroller ATMega 328 50
8. Datasheet HX711 82
9. Sertifikat Kalibrasi Timbangan Elektronik 91
10. Sertifikat Kalibrasi Anak Timbangan 94
DAFTAR SINGKATAN
AT = Anak Timbangan
UTTP = Alat Ukur, Takar, Timbang dan Perlengkapannya
UPTD = Unit Pelaksana Teknis Daerah
LCD = Liquid Crystal Display
RISC = Reduce Intruction Set Computer
CISC = Completed Intruction Set Computer
EEEPROM = Electrically Erasable Programmable Read Only Memory
SRAM = Static Random Access Memory
PWM = Pulse Width Modulation
ADC = Analog to Digital Converter
NC = Normally Close
NO = Normally Open
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Kemajuan teknologi telah menuntut manusia untuk bekerja dengan cepat, terstruktur dan praktis. Seperti halnya dalam bidang pengukuran dimana pengukuran berperan penting untuk melindungi konsumen dan memastikan barang-barang yang beredar dalam dunia perdagangan sesuai dengan standarnya. Oleh karena itu, untuk menghasilkan barang-barang yang sesuai dengan standarnya diperlukan alat ukur yang juga memenuhi standar. Alat ukur takar, timbang dan perlengkapannya yang disingkat dengan UTTP merupakan peralatan yang banyak digunakan dalam dunia perdagangan. Namun, ada satu hal yang perlu diperhatikan dari UTTP ini yaitu nilai kebenarannya yang bisa berubah. Oleh karena itu, perlu dilakukan pengujian secara berkala pada UTTP dikarenakan untuk mendapatkan nilai pengukuran UTTP dengan standar akurasi yang tepat. Proses pengujian ini disebut kalibrasi atau juga proses tera maupun tera ulang. Contoh dari salah satu alat-alat UTTP adalah timbangan.
Timbangan adalah sebuah alat bantu yang digunakan untuk mengetahui berat suatu benda. Jenis timbangan yang digunakan bermacam-macam, mulai dari timbangan manual, timbangan mekanik hingga timbangan digital. Timbangan digital merupakan alat ukur untuk mengukur masa benda atau zat dengan tampilan digital. Dalam pemanfaatannya timbangan digunakan di berbagai bidang, dari bidang perdagangan, industri sampai dengan perusahaan jasa. Timbangan digital mempunyai tingkat ketelitian yang lebih baik dan pengoperasian yang lebih efisien dari pada timbangan analog. Pengguna hanya melihat angka yang tertera pada layar LCD (Liquid Crystal Display).
Perkembangan teknologi pada alat timbang sistem digital juga dilakukan dengan cara memadukan antara berat yang dihasilkan oleh pembacaan sensor load cell.
Banyaknya alat pengukur yang bekerja secara digital, mendasari pembuatan timbangan digital di pasaran dengan mekanika sensor load cell. Load cell adalah sebuah sensor yang memiliki tingkat presisi relatif tinggi yang mampu mengubah tekanan menjadi sinyal elektrik. Sebuah tingkat keakurasian / kepresisian pembacanan dari sensor load cell tidak lepas dari pengaruh komponen elektronik dan
desain mekanik, dimana komponen elektronik digunakan sebagai pengendali dan pengkalkulasi pembacaan dari sensor load cell.
1.2 Rumusan Masalah
Penelitian ini diarahkan pada permasalahan sebagai berikut :
1. Merancang dan membangun sebuah alat timbang berbasis mikrokontroller ATMega 328 menggunakan load cell sehingga dapat menghasilkan timbangan yang akurat.
2. Desain rangkaian elektronik untuk menampilkan keluaran mikrokontroller ATMega 328 secara digital pada LCD.
1.3 Batasan Masalah
Untuk memfokuskan penelitian ini, maka disusun batasan masalah yang akan diteliti yakni sebagai berikut :
1. Penilitian ini difokuskan pada pembuatan rancang bangun timbangan digital berbasis mikrokontroller ATMega 328.
2. Pada pembuatan alat timbang hanya menggunakan sensor load cell dengan kapasitas 10 kg sebagai sensor pembacaan berat benda.
3. Rancang bangun ini khusus membahas penggunaan mikrokontroller ATMega 328 sebagai komponen kendali.
1.4 Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk :
1. Menghasilkan sebuah timbangan dapur berbasis mikrokontroller ATMega328 dengan tampilan digital menggunakan LCD dan dilengkapi dengan tombol penyetingan.
2. Menghasilkan sebuah alat ukur yang memiliki ketelitian yang baik.
3. Melakukan pengujian terhadap anak timbangan (AT) .
1.5 Manfaat Penelitian
Penelitian ini memiliki manfaat yakni :
1. Dengan adanya rancang bangun timbangan dapur dengan menggunakan load cell dapat mempermudah mengetahui berat beban karena memiliki tombol setting beban.
2. Menggurangi kesalahan dalam mengetahui berat beban yang dibawah 10 kg.
1.6 Sistematika Penulisan
Untuk memberi gambaran dalam mempermudah serta memahami tentang sistematika kinerja dari alat “RANCANG BANGUN TIMBANGAN DAPUR MENGGUNAKAN LOAD CELL BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA 328” maka penulis menyusunnya dengan sistematika penulisan sebagai berikut:
BAB I : PENDAHULUAN
Dalam bab ini berisikan mengenai latar belakang, rumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, serta sistematika penulisan.
BAB II : TINJAUAN PUSTAKA
Dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian teori pendukung itu antara lain tentang Load Cell, mikrokontroller ATMega328, LCD, Buzzer dan lain- lain
BAB III : PERANCANGAN ALAT
Pada bab ini akan dibahas perancangan dari alat , yaitu diagram blok dari rangkaian, skematik dari masing-masing rangkaian dan diagram alir
BAB IV : HASIL DAN ANALISIS
Pada bab ini berisikan tentang pengujian alat dan juga analisa data yang diperoleh dari pengujian alat yang dibuat.
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini merupakan penutup yang meliputi tentang kesimpulan dari pembahasan yang dilakukan dari penelitian ini serta saran yang berkaitan dengan seluruh proses perancangan dan pembuatan tugas akhir ini.
BAB 2 LANDASAN TEORI
2.1 Timbangan
Timbangan adalah alat yang dipakai melakukan pengukuran berat suatu benda. Timbangan dikategorikan kedalam sistem mekanik dan juga elektronik.
Timbangan adalah suatu alat yang sangat penting keberadaannya dalam kehidupan sehari-hari kita, dan hal ini diperhatikan oleh Pemerintah dengan mendirikan Dinas Metrologi untuk mengelolanya. Tingkat keakurasian timbangan bergantung dari jenis Load Cell yang dipakai.
Timbangan diambil dari kata imbang yang artinya banding. Secara etimologi timbangan disebut dengan mizan artinya alat (neraca) untuk mengukur suatu massa benda. Timbang, sama berat atau tidak berat sebelah. Dari pengertian diatas dapat diartikan bahwa penimbangan adalah perbuatan menimbang sedangkan untuk melaksanakannya kita perlu alat, alat itulah yang disebut timbangan. Timbangan adalah alat untuk menentukan apakah satu benda sudah sesuai (banding) beratnnya dengan berat yang dijadikan standard. Timbangan mencerminkan keadilan, apalagi hasil penunjuk adil dalam praktek timbangan menyangkut hak manusia.
Timbangan merupakan salah satu alat ukur yang tertua di dunia disamping alat ukur panjang. Timbangan sangat penting dakam proses atau kegiatan dalam menentukan kuantitas barang untuk keperluan perdangangan, industri, penelitian, kesehatan, lingkungan hidup dan rumah tangga.
2.1.1 Timbangan Dapur
Timbangan dapur adalah salah satu dari jenis timbangan counting.
Timbangan yang memiki fungsi sangat beragam sehingga dapat digunakan setiap kegiatan sehari-hari. Disebut timbangan dapur dikarenakan timbangan ini digunakan untuk menimbang bahan makanan untuk keperluan di dapur, yang biasa digunakan adalah untuk membantu dalam pembuatan kue atau proses pembuatan suatu makanan.
Timbangan dapur ini biasa berjenis timbangan digital, karena salah satu dari timbangan digital adalah proses perhitungan yang cepat dan juga presisi yang akurat.
Karena dalam proses memasak yang berada di dapur memerlukan waktu yang cepat.
Berikut adalah keuntungan yang didapatkan dalam penggunaan timbangan dapur adalah:
1. Mempermudah dalam penentuan takaran bahan masakan 2. Mempercepat dalam proses masak-memasak
3. Rasa masakan akan menjadi lebih baik karena takaran yang digunakan tepat dan sesuai.
4. Meminimalisir penggunaan bahan makanan yang berlebih.
5. Memperkecil pengeluaran dalam pembelian bahan makanan.
6. Terhindar dari kecurangan penjual dalam mengurangi takaran timbangan.
Timbangan ini juga menggunakan layar digital sehingga dapat memudahkan dalam membaca proses penimbangan. Timbangan dapur juga memerlukan perawatan yang harus diperhatikan bertujuan agar timbangan dapur dapat digunakan hingga waktu yang lama.
2.1.2 Timbangan Digital
Merupakan piranti elektronik yang difungsikan untuk menimbang muatanTimbangan digital hadir dalam berbagai ukuran dan warna serta berasal dari bermacam-macam material. Timbangan Digital tidaksama dengan Timbangan manual karena Timbangan itu berguna berdasarkan prinsip teknologi sel muatan di mana sel beban elektronik mengukur bobot benda pada keadaan tertentu. Sesudah muatan ditimbang ditransfer ke sinyal digital atau elektronik dan kemudian ditunjukkan ke bentuk digital. Timbangan tersebut tersedia model, merek, ukuran, dan model yang berbeda, dan biasanya datang dengan baterai dan bobot kalibrasi, bantalan timbangan, serta nampan. Timbangan digital, seperti setiap tipe produk yang berbeda, bermacam-macam dalam harga dan kualitas.
Ada bermacam-macam jenis timbangan digital yang beredar di pasar.
Timbangan digital dikelompokkan berdasarkan bagaimana Timbangan digital
tersebut digunakan. Namun demikian, Timbangan satu tipe dapat difungsikan untuk kebutuhan lain juga. macam yang terpopuler ialah timbangan digital kamar mandi, timbangan digital dapur atau makanan, timbangan digital pos, timbangan digital point of skala, Timbangan digital saku dan Timbangan laboratorium digital. Baru- baru ini, Timbangan telah dibawa ke level berikutnya dan bisa membuat perhitungan lain berbeda dari bobot badan. Timbangan ini dimaknai sebagai Timbangan pintar serta bisa menghitung kalori dan informasi nutrisi lainnya.
Kemajuan teknologi yang begitu pesat membuat hidup kita lebih mudah dan sederhana. Berbagai macam penemuan-penemuan dan ide-ide yang telah diaplikasikan untuk penggunaan praktis sehari-hari telah terbukti dapat menghemat waktu dan energi, Seperti halnyaTimbangan Digitaltelah jelas memiliki manfaat yang jauh lebih besar dibandingkan dengan model timbangan analog.
Manfaat terbesar dari Timbangan Digital adalah tingkat akurasi yang lebih tinggi dibanding timbangan analog. Timbangan Digital dapat mengukur berat elemen-elemen yang kecil seperti satu butir pasir dengan akurasi yang menakjubkan, sementara kebanyakan timbangan analog tidak cukup sensitif untuk mencatat beban rendah seperti ini. Hal ini membuat Timbangan Digital banyak dipakai di laboratorium dan tempat-tempat lain di mana bahkan partikel yang paling kecil dapat diukur. Akurasi tidak saja terbatas pada penimbangan yang kecil, Timbangan Digital juga lebih akurat untuk menunjukkan berat keseluruhan.
Pada umumnya Timbangan satu tipe dapat difungsikan untuk kebutuhan lain juga. macam yang terpopuler ialah timbangan digital kamar mandi, timbangan digital dapur atau makanan, timbangan digital pos, timbangan digital point of skala, Timbangan digital saku dan Timbangan laboratorium digital. Baru-baru ini, Timbangan telah dibawa ke level berikutnya dan bisa membuat perhitungan lain berbeda dari bobot badan. Timbangan ini dimaknai sebagai Timbangan pintar serta bisa menghitung kalori dan informasi nutrisi lainnya.
Pada umumnya, ruang makan, turunkan badan, serta timbangan gizi diperlukan untuk menghitung banyaknya makanan yang dikonsumsi seseorang, serta oleh karena itu, memungkinkan penjumlahan asupan kalori. tipe timbangan digital
tersebut difungsikan oleh semua orang yang melihat apa dan berapa jumlah yang mereka konsumsi dan ukuranya bermacam-macam, dan tentunya detail serta harga juga. macam timbangan digital tersebut menyertai piranti teknologi perhitungan multi fitamin lainnya.
Timbangan Mandi digital ialah ukuran berat yang difungsikan buat menghitung volume badan seseorang.Timbangan itu adalah sejajar perubahan timbangan kamar mandi manual kuno serta dimanfaatkan untuk mendapatkan informasi yang akurat dari volume tubuh seseorang. tipe timbangan yang disebut sebagai timbangan kamar mandi karena mereka paling kerap disimpan dalam kamar mandi sebuah rumah.
Timbangan pos diartikan ukuran berat yang digunakan untuk menimbang volume benda-benda berbentuk kecil, menengah serta disebut sebagai pos karena mereka secara luas dimanfaatkan di kantor pos untuk mengukur berat tubuh surat serta paket. Kebanyakan timbangan pos digital yang tersedia di pasar diprogram dengan cara yang mengukur upah kirim yang akurat yang digunakan buat ukuran surat tertentu dan berat objek ke tujuan tertentu. Mereka ialah timbangan cerdas, seperti beberapa Timbangan makanan digital lainnya. dengan cara timbangan tersebut dibuat dengan informasi tarif pos. Hal itu membantu timbangan tersebut buat menyesuaikan nilai setiap kali evolusi nilai serta buat menampilkan jumlah yang jelas untuk layanan pos.
Timbangan bayi digunakan di rumah sakit dan dunia kedokteran untuk mengukur pertumbuhan bayi secara teratur.Timbangan Makanan, digunakakan untuk mengetahui jumlah asupan makanan serta susunan gizi dari makanan. Diet dan binaragawan menggunakan Timbangan Badan dan orang-orang yang sadar tentang berat badan mereka. Timbangan kamar mandi membantu dalam pemantauan berat badan dan juga datang dengan fungsi tambahan seperti pengukuran lemak tubuh.
Timbangan laboratorium digunakan untuk menimbang jumlah yang sangat kecil atau akurat.Mereka digunakan dalam sekolah-sekolah, laboratorium medis dan juga di laboratorium komersial dan industri. Timbangan gantung biasanya tergantung
dari crane. Ketika item tersebut diangkat oleh crane berat ini kemudian ditampilkan.
Timbangan crane digunakan di bagian belakang truk dan di gudang besar.
Jembatan timbang yang digunakan untuk menimbang truk, Kadang-kadang mereka disebut Timbangan truk. Jembatan timbang sangat penting karena membantu pemerintah daerah dalam mengawasi berat truk yang melintas dan meminimalkan kerusakan jalan.
Timbangan Hitung / Counting Scale yang digunakan untuk menghitung barang-barang seperti mur dan baut atau koin. Mereka digunakan dalam gudang dan toko-toko perangkat keras.
Timbangan Digital juga dapat mengurangi tingkat kesalahan manusia pada saat membaca ukuran berat. Sementara timbangan analog menggunakan garis-garis untuk menandai kenaikan berat, Timbangan Digital selalu menampilkan digit. Oleh karena itu jika Anda membaca sesuatu yang beratnya 5 1/3 pon dan garis-garis pada timbangan analog hanya mencatat dalam 1/4, jadi kemungkinan besar apa yang Anda baca di timbangan analog tidak 100% akurat.
Tentu saja, seberapa mudah Timbangan Digital untuk dibaca akan tergantung pada ukuran layar LED, lampu pada layar dan besarnya angka pada layar LED tersebut. Namun, model-model baru dari Timbangan Digital memiliki layar yang cukup besar dan pencahayaan yang baik sehingga untuk membaca ukuran berat tidak menjadi masalah.
Timbangan Digital juga memiliki manfaat yang mampu mendistribusikan informasi untuk beberapa orang sekaligus di lokasi yang berbeda, lebih cepat dari timbangan analog. Beberapa Timbangan Digital dapat dihubungkan langsung ke komputer, jadi ketika sebuah benda ditimbang bisa dibaca oleh beberapa orang yang terletak di lokasi yang berbeda secara bersamaan.
Timbangan Digital telah menjadi pilihan banyak orang atau industri, dimana mengukur berat menjadi sesuatu yang penting, baik dalam skala kecil ataupun industri besar. Kantor pos, bank, toko-toko perhiasan dan industri makanan semua
menggunakan Timbangan Digital kecil, sementara perusahaan manufaktur banyak menggunakan model Floor Scale. Timbangan Digital telah terbukti akurat, mudah dibaca dan digunakan, membuat Timbangan Digital menjadi pilihan yang tepat kapan pun Anda perlu untuk mengukur berat.
2.2 Load Cell
Load Cell merupakan komponen utama pada sistem timbangan digital.
Bahkan tingkat ke-akurasian suatu timbangan digital tergantung dari jenis dan tipe Load Cell yang dipakai.
Setiap timbangan harus lulus legalisasi oleh badan Direktorat Metrologi, yaitu suatu badan yang berwenang untuk melegalisasikan atau men-sahkan timbangan melalui sistem tera. Setiap timbangan diharuskan melakukan tera maksimal satu tahun sekali, karena semua timbangan dalam proses pemakaiannya pada jangka waktu tertentu akan mengalami deformasi mekanis pada frame timbangan, ini akan berpengaruh terhadap tingkat ke-akurasian dari loadcell pada timbangan.
Load Cell merupakan sensor berat, apabila load cell diberi beban pada inti besinya maka nilai resitansi di strain gauge akan berubah. Umumnya Load cell terdiri dari 4 buah kabel, dimana dua kabel sebagai eksitasi dan dua kabel lainnya sebagai sinyal keluaran.
Gambar 1. Load Cell
Keterangan gambar :
Kabel merah adalah input tegangan sensor
Kabel hitam adalah input ground sensor
Kabel hijau adalah output positif sensor
Kabel putih adalah output ground sensor
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 menggaunakan sensor regangan atau Strain Gauge.
Load cell terdiri dari beberapa tipe, diantaranya adalah Load Cell Double Ended Beam, Load Cell Single Ended Beam, Load Cell S Beam, Load Cell single Point, Load Cell type Canister, dan sebagainya.Load Cell yang paling sederhana adalah load cell yang terdiri dari Bending beam dan strain gauge.
Load Cell Bendig Beam adalah tipe load cell yang paling banyak digunakan dalam timbangan. Selama proses penimbangan, beban yang diberikan mengakibatkan reaksi terhadap elemen logam pada load cell yang mengakibatkan perubahan bentuk secara elastis. Gaya yang ditimbulkan oleh regangan ini (positif dan negatif) di conversikan kedalam sinyal listrik oleh strain gauge (pengukur regangan) yang terpasang pada spring element.
Load cell yang paling sederhana adalah load cell yang terdiri dari bending beam dan strain gauge. Sering kali komponen tersebut dilengkapi dengan elemen tambahan (housing, sealing, dll) untuk melindungi elemen strain gauge.
Strain gauge merupakan konduktor yang diatur dalam pola zigzag pada permukaan sebuah membrane. Ketika membrane tersebut meregang, maka resistansinya akan meningkat.
Gambar 2. Strain Gauge
Strain Gauge merupakan sensor yang digunakan untuk mengukur berat atau beban dari suatu benda dalam ukuran besar. Sensor strain gauge ini banyak diaplikasikan pada jembatan timbang mobil/truk atau alat ukur berat dalam skala besar. Sensor strain gauge adalah grid metal foil tipis yang dilekatkan pada permukaan dari Load Cell. Apabila Load cell di beri beban, maka terjadi strain dan kemudian ditransmisikan ke foil grid. Tahanan foil grid berubah sebanding dengan strain induksi beban.
Sensor strain gauge pada umumnya adalah tipe metal foil, dimana konfigurasi grid dibentuk oleh proses photoeching. Karena prosesnya sederhana, maka dapat dibuat bermacam-macam ukuran gauge dan bentuk grid. Untuk macam gauge terpendek yang tersedia adalah 0.20mm, dan yang terpanjang 102 mm. Tahanan gauge standar adalah 120 mm dan 350Ω, bahkan untuk keperluan khusus gauge ada juga yang tersedia dengan tahanan 500Ω, 1000Ω dan 10kΩ.
2.3 Pengenalan Mikrokontroller
Mikrokontroler adalah sebuah komputer kecil ("special purpose computers") di dalam satu IC yang berisi CPU, memori, timer, saluran komunikasi serial dan paralel, port input/output, dan Analog Digital Converter. Mikrokontroller digunakan untuk suatu tugas dan menjalankan suatu program.
Mikrokontroller adalah ilmu terapan yang pengaplikasiaannya dapat kita temui di kehidupan sehari-hari seperti jam digital, televisi, sistem keamanan rumah,
dan lain-lain. Mikrokontroller juga sangat banyak digunakan dalam penelitian dan pengembangan yang dilakukan oleh peneliti, dosen, guru, bahkan sekarang banyak mahasiswa yang mengangkat judul tesis atau skripsi/tugas akhir dengan berbasiskan mikrokontroller.
Mikrokontroller adalah komponen yang sangat umum dalam sistem elek- tronika modern. Penggunaannya sangat luas, dalam kehidupan kita sehari-hari baik dirumah, kantor, rumah sakit, bank, sekolah, industri, dan lain-lain. Mikrokontroller digunakan dalam sejumlah besar sistem elektronika seperti: sistem manajemen mesin mobil, keyboard komputer, alat ukur elektronik multimeter digital, synthesizer frekuensi, dan osiloskop ), televisi, radio, telepon digital, mobile phone, microwave oven, printer, scanner, kulkas, pendingin ruangan, CD/DVD player, kamera, mesin cuci, PLC (programmable logic controller ), robot, sistem otomasi, sistem akuisisi data, sitem keamanan, sistem EDC ( Electronic Data Capture ), mesin ATM, modem, router, dan lain-lainnya.
2.3.1 Sejarah Mikrokontroler
Sejarah mikrokontroler tidak terlepas dari sejarah mikroprosesor dan komputer. Diawali dengan ditemukannya mikroprosesor, kemudian ditemukan komputer, setelah itu ditemukan mikrokontroller.berikut ini sejarah mik-rokontroler:
Tahun 1617, John Napier menemukan sistem untuk melakukan perkalian dan pembagian berdasarka logaritma.
Tahun 1694, Gottfriend Wilhelm Leibniz membuat mesin mekanik yang dapat melakukan operasi +, -, * , / dan akar kuadrat.
Tahun 1835, Charles Babbage mengusulkan komputer digital (Digital Computer ) pertama didunia menggunakan punched card untuk data dan instruksi, serta program control ( looping and branching ) dengan unit aritmatik dan unik penyimpanan.
Tahun 1850, George Boole mengembangkan symbolic logic termasuk operasi binary ( AND, OR, dll ).
Tahun 1946, Von Neumann menyarankan bahwa instruksi menjadi ko-de numerik yang disimpan pada memori. Komputer dan semua mikrokontroler didasarkan pada komputer Von Neumann.
Tahun 1948, ditemukannya transistor, dengan dikembangkannya kon-sep sofware ,pada tahun 1948 mulai adanya perkembangan hardware penting seperti transistor.
Tahun 1959, pertama kali dibuatnya IC ( Integrated Circuit).
Tahun 1971 intel membuat mikroprosesor intel 4004 mikroprosesor ini merupakan mikroprosesor pertama yang dikembangkan oleh intel (Integrated Electronics). Mikroprosesor ini terdiri dari 2250 transitor. Intel 4004 merupakan mikroprosesor 4 bit. kemudian pdan tahun 1974, intel membuat mikroprosesor generasi kedua ( intel 8008), intel 8008 merupakan mikroprosesor 8 bit.semakin besar ukuran bit berarti mikroprosesor dapat memproses lebih banyak data. IC mikroprosesor intel 4004 dan intel 8008 ini dikemas dalam bentuk DIP ( Dual Inline Package ) seperti pada gambar dibawah ini.
Tahun 1972, mikrokontroler yang dibuat adalah TMS 1000. TMS 1000 merupakan mikrokontroler 4-bit buatan Texas Instrument (TI). Mik- rokontroler TMS 1000 dibuat oleh Gary Boone dari Texas Intrumen. Boone merancang IC yang dapat menampumg hampir semua kompo-nen yang membentuk kalkulator, hanya layar dan keypad yang tidak dimasukkan. TI menawarkan mikrokontroler ini untuk dijual kepada industri elektronik pada tahun 1983, sebanyak 100 juta IC mikrokon-troler TMS 1000 telah dijual.
Tahun 1974, beberapa pabrikan IC menawarkan mikroprosesor dan pe- ngendali menggunakan mikroprosesor. Mikroprosesor yang ditawarkan pada saat itu yaitu Intel 8080, 8085, Motorola 6800, Signetics 6502, Zilog Z80, Texas Instrumen 9900 (16 bit)
Tahun 1975, mikrokontroler PIC dikembangkan dan dibuat pertama kali di Universitas Harvard. PIC mulai diperkenalkan kepada publik oleh Microchip pada tahun 1985. PIC merupakan kependekan dari Peripheral Interface Controller atau bisa juga kependekan dari Programmable Intelligent Computer.
Tahun 1976, dibuat Intel 8048, yang merupakan mikrokontroler intel pertama.
Tahun 1978, mikroprosesor 16 bit menjadi lebih umum digunakan yaitu Intel 8086, Motorola 68000 dan Zilog Z8000. Sejak saat itu pabrikan mikroprosesor terus mengembangkan mikroprosesor dengan berbagai keistimewaan dan arsitektur. Mikroprosesor yang dikembangk-an termasuk mikroprosesor 32 bit seperti Intel Pentium, Motorola DragonBall, dan beberapa mikrokontroler yang menggunakan ARM
Tahun 1980,Intel 8051 atau lebih dikenal dengan keluarga mikrokon-troler yang paling populer. Vendor lain yang mengadopsi mikrokontro-ler Intel 8051 yaitu : Philips, Siemens, Atmel ATMEL juga membuat Mikrokontroler MCS 51 yaitu mikrokontroler Atmel seri AT89xxx, mi-salnya : AT89S51 dan AT89S52.
Tahun 1996, Atmel AVR adalah salah satu keluarga mikrokontroler pertama yang menggunakan on-chip ash memory untuk penyimpanan program.
2.4 Konfigurasi Pin ATMega 328
ATMega 328 merupakan mikrokontroler keluarga AVR 8 bit. Beberapa tipe mikrokontroler yang sama dengan ATMega8 ini antara lain ATMega 8535, ATMega 16, ATMega 32, ATmega 328, yang membedakan antara mikrokontroler antara lain adalah, ukuran memori, banyaknya GPIO (pin input/output), peripherial (USART, timer, counter, dll). Dari segi ukuran fisik, ATMega328 memiliki ukuran fisik lebih kecil. Namun untuk segi memori dan periperial lainnya ATMega328 tidak kalah dengan yang lainnya karena ukuran memori dan periperialnya relatif sama dengan ATMega 8535, ATMega 32, hanya saja jumlah GPIO lebih sedikit .
Gambar 3. Pin Mikrokontroler ATMega 328
ATMega 328 memiliki 3 buah PORT utama yaitu PORTB, PORTC, dan PORTD dengan total pin input/output sebanyak 23 pin. PORT tersebut dapat difungsikan sebagai input/outputdigital atau difungsikan sebagai periperal lainnya.
1. Port B
Port B merupakan jalur data 8 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output.
Selain itu PORTB juga dapat memiliki fungsi alternatif seperti di bawah ini.
a. ICP1 (PB0), berfungsi sebagai Timer Counter 1 input capture pin.
b. OC1A (PB1), OC1B (PB2) dan OC2 (PB3) dapat difungsikan sebagai keluaran PWM (Pulse Width Modulation).
c. MOSI (PB3), MISO (PB4), SCK (PB5), SS (PB2) merupakan jalur komunikasi SPI.
d. Selain itu pin ini juga berfungsi sebagai jalur pemograman serial (ISP).
e. TOSC1 (PB6) dan TOSC2 (PB7) dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuktimer.
f. XTAL1 (PB6) dan XTAL2 (PB7) merupakan sumber clock utama mikrokontroler.
2. Port C
Port C merupakan jalur data 7 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output digital. Fungsi alternatif PORTC antara lain sebagai berikut.
a. ADC6 channel (PC0,PC1,PC2,PC3,PC4,PC5) dengan resolusi sebesar 10 bit.
ADC dapat kita gunakan untuk mengubah input yang berupa tegangan analog menjadi data digital
b. I2C (SDA dan SDL) merupakan salah satu fitur yang terdapat pada PORTC. I2C digunakan untuk komunikasi dengan sensor atau device lain yang memiliki komunikasi data tipe I2C seperti sensor kompas, accelerometer nunchuck.
3. Port D
Port D merupakan jalur data 8 bit yang masing-masing pin-nya juga dapat difungsikan sebagai input/output. Sama seperti Port B dan Port C, Port D juga memiliki fungsi alternatif dibawah ini.
a. USART (TXD dan RXD) merupakan jalur data komunikasi serial dengan level sinyal TTL. Pin TXD berfungsi untuk mengirimkan data serial, sedangkan RXD kebalikannya yaitu sebagai pin yang berfungsi untuk menerima data serial.
b. Interrupt (INT0 dan INT1) merupakan pin dengan fungsi khusus sebagai interupsihardware. Interupsi biasanya digunakan sebagai selaan dari program, misalkan pada saat program berjalan kemudian terjadi interupsi hardware/software maka program utama akan berhenti dan akan menjalankan program interupsi.
c. XCK dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuk USART, namun kita juga dapat memanfaatkan clock dari CPU, sehingga tidak perlu membutuhkan external clock.
d. T0 dan T1 berfungsi sebagai masukan counter external untuk timer 1 dan timer 0.
e. AIN0 dan AIN1 keduanya merupakan masukan input untuk analog comparator.
2.4.1 Fitur ATMega 328
ATMega 328 adalah mikrokontroler keluaran dari atmel yang mempunyai arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang mana setiap proses eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer).
Mikrokontroler ini memiliki beberapa fitur antara lain:
1. Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 1 KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanen karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan.
2. Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2 KB.
3. Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width Modulation) output.
4. 32 x 8-bit register serba guna.
5. Dengan clock 16 MHz kecepatan mencapai 16 MIPS.
6. 32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader.
7. 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock.
2.5 Buzzer
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).
Sebuah buzzer atau pager adalah perangkat sinyal audio, yang mungkin mekanis, elektromekanik, atau piezoelektrik. Penggunaan umum buzzers dan beepers termasuk perangkat alarm, pengatur waktu, dan konfirmasi input pengguna seperti klik mouse atau keystroke.
2.6 HX711
HX711 merupakan sebuah komponen terintegrasi dari “avia semiconductor”
dengan kepresisian 24-bit analog to digital converter (ADC) yang didesain untuk sensor timbangan digital dan aplikasi industrial control yang terkoneksi dengan sensor jembatan atau sensor model jembatan wheatstone. HX711 adalah modul timbangan, yang memiliki prinsip kerja mengkonversi perubahan yang terukur dalam perubahan resistansi dan mengkonversinya ke dalam besaran tegangan melalui rangkaian yang ada.
Kelebihan struktur yang sederhana, mudah dalam penggunaan, hasil yang stabil dan reliable, memiliki sensitivitas tinggi, dan mampu mengukur perubahan dengan cepat.
Prinsip kerja sensor regangan ketika mendapat tekanan beban. Ketika bagian lain yang lebih elastic mendapat tekanan, maka pada sisi lain akan mengalami perubahan regangan yang sesuai dengan yang dihasilkan oleh strain gauge, hal ini terjadi karena ada gaya yang seakan melawan pada sisi lainnya. Perubahan nilai resistansi yang diakibatkan oleh perubahan gaya diubah menjadi nilai tegangan oleh rangkaian pengukuran yang ada. Dan berat dari objek yang diukur dapat diketahui dengan mengukur besarnya nilai tegangan yang timbul.
Gambar 4. Prinsip Operasi Rangkaian Strain Gauge.
Gambar 5. Hubungan Pin Antara Mikrokontroller Dengan Modul HX711
2.7 IC 7805 Regulator Tegangan
Voltage regulator IC adalah IC yang digunakan untuk mengatur tegangan . IC 7805 adalah Regulator 5 Volt Voltage yang membatasi output tegangan 5V dan menarik 5 Volt diatur power supply. Muncul dengan ketentuan untuk menambahkan heatsink .Nilai maksimum untuk input ke regulator tegangan 35 Volt. Hal ini dapat memberikan aliran tegangan stabil konstan 5 Volt untuk input tegangan yang lebih tinggi sampai batas ambang 35 Volt. Jika tegangan dekat 7.5 Volt maka tidak menghasilkan panas dan karenanya tidak perlu untuk heatsink. Jika input tegangan lebih , maka kelebihan listrik dibebaskan sebagai panas dari 7805. Ini mengatur output stabil 5V jika tegangan input adalah marah dari 7.2Volt ke 35 Volt. Oleh karena itu untuk menghindari kehilangan daya mencoba mempertahankan input ke 7.2 Volt.
Dalam beberapa fluktuasi tegangan sirkuit fatal ( untuk misalnya Microcontroller ), untuk situasi semacam itu untuk memastikan tegangan konstan IC 7805 Voltage Regulator digunakan . Untuk informasi lebih lanjut tentang spesifikasi dari 7805 Voltage Regulator silakan lihat lembar data di sini (IC 7805 Voltage Regulator Data Sheet). IC 7805 adalah serangkaian 78XX regulator tegangan. Ini standar, dari nama dua digit terakhir menunjukkan 05 jumlah tegangan yang mengatur. Oleh karena itu 7805 akan mengatur 5V dan 7806 akan mengatur 6 Volt dan seterusnya. Skema yang diberikan di bawah ini menunjukkan bagaimana menggunakan IC 7805, ada 3 pin di IC 7805, pin 1 mengambil tegangan input dan pin 3 menghasilkan tegangan output. The GND dari kedua input dan out yang diberikan ke pin 2.
Gambar 6. IC LM 7805
2.8 LCD (Liquid Crystal Display) 2 x 16 Karakter
Liquid Crystal Display (LCD) adalah komponen yang digunankan untuk menampilkan informasi dalam bentul layar sederhana. LCD yang didukung oleh ArduBlock adalah LCD teks yang hanya digunakan untuk menampilkan teks. LCD dalam bentuk paralel berukuran 2 x 16 karakter yaitu angka 2 menyatakan jumlah baris dan angka 16 menyatakan jumlah kolom.
Layar LCD merupakan suatu media penampilan data yang sangat efektif dan efisien dalam penggunaannya.Untuk menampilkan sebuah karakter pada layar LCD diperlukan beberapa rangkaian tambahan.Untuk lebih memudahkan para pengguna, maka beberapa perusahaan elektronik menciptakan modul LCD.
Gambar 7. LCD 2 x 16 Karakter
Display elektronik adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit. LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik.
2.8.1 Material LCD (Liquid Cristal Display)
LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen. Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan dan polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan lapisan reflektor.
Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul yang telah menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan membentuk karakter data yang ingin ditampilkan.
2.8.2 Pengendali / Kontroler LCD (Liquid Cristal Display)
Dalam modul LCD (Liquid Cristal Display) terdapat microcontroller yang berfungsi sebagai pengendali tampilan karakter LCD (Liquid Cristal Display).
Microntroller pada suatu LCD (Liquid Cristal Display) dilengkapi dengan memori dan register. Memori yang digunakan microcontroler internal LCD adalah :
DDRAM (Display Data Random Access Memory) merupakan memori tempat karakter yang akan ditampilkan berada.
CGRAM (Character Generator Random Access Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana bentuk dari karakter dapat diubah-ubah sesuai dengan keinginan.
CGROM (Character Generator Read Only Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana pola tersebut merupakan karakter dasar yang sudah ditentukan secara permanen oleh pabrikan pembuat LCD (Liquid Cristal Display) tersebut sehingga pengguna tinggal mangambilnya sesuai alamat memorinya dan tidak dapat merubah karakter dasar yang ada dalam CGROM.
Register control yang terdapat dalam suatu LCD diantaranya adalah.
Register perintah yaitu register yang berisi perintah-perintah dari mikrokontroler ke panel LCD (Liquid Cristal Display) pada saat proses penulisan data atau tempat status dari panel LCD (Liquid Cristal Display) dapat dibaca pada saat pembacaan data.
Register data yaitu register untuk menuliskan atau membaca data dari atau keDDRAM. Penulisan data pada register akan menempatkan data tersebut keDDRAM sesuai dengan alamat yang telah diatur sebelumnya.
Pin, kaki atau jalur input dan kontrol dalam suatu LCD (Liquid Cristal Display) diantaranya adalah :
Pin data adalah jalur untuk memberikan data karakter yang ingin ditampilkan menggunakan LCD (Liquid Cristal Display) dapat dihubungkan dengan bus data dari rangkaian lain seperti mikrokontroler dengan lebar data 8 bit.
Pin RS (Register Select) berfungsi sebagai indikator atau yang menentukan jenis data yang masuk, apakah data atau perintah. Logika low menunjukan yang masuk adalah perintah, sedangkan logika high menunjukan data.
Pin R/W (Read Write) berfungsi sebagai instruksi pada modul jika low tulis data, sedangkan high baca data.
Pin E (Enable) digunakan untuk memegang data baik masuk atau keluar.
Pin VLCD berfungsi mengatur kecerahan tampilan (kontras) dimana pin ini dihubungkan dengan trimpot 5 Kohm, jika tidak digunakan dihubungkan ke ground, sedangkan tegangan catu daya ke LCD sebesar 5 Volt.
2.9 Push Button
Push Button adalah saklar tekan yang berfungsi sebagai pemutus atau penyambung arus listrik dari sumber arus ke beban listrik. Suatu sistem saklar tekan push button terdiri dari saklar tekan start, stop reset dan saklar tekan untuk emergency. Push button memiliki kontak NC (normally close) dan NO (normally open).
Prinsip kerja Push Button adalah apabila dalam keadaan normal tidak ditekan maka kontak tidak berubah, apabila ditekan maka kontak NC akan berfungsi sebagai stop (memberhentikan) dan kontak NO akan berfungsi sebagai start (menjalankan) biasanya digunakan pada sistem pengontrolan motor – motor induksi untuk menjalankan mematikan motor pada industri – industri.
Push button dibedakan menjadi beberapa tipe, yaitu:
a. Tipe Normally Open (NO)
Tombol ini disebut juga dengan tombol start karena kontak akan menutup bila ditekan dan kembali terbuka bila dilepaskan. Bila tombol ditekan maka kontak bergerak akan menyentuh kontak tetap sehingga arus listrik akan mengalir.
b. Tipe Normally Close (NC)
Tombol ini disebut juga dengan tombol stop karena kontak akan membuka bila ditekan dan kembali tertutup bila dilepaskan. Kontak bergerak akan lepas dari kontak tetap sehingga arus listrik akan terputus.
c. Tipe NC dan NO
Tipe ini kontak memiliki 4 buah terminal baut, sehingga bila tombol tidak ditekan maka sepasang kontak akan NC dan kontak lain akan NO, bila tombol ditekan maka kontak tertutup akan membuka dan kontak yang membuka akan tertutup.
Gambar 8. Push Button
2.10 Transitor C945
Transistor adalah komponen aktif semikonduktor yang berfungsi sebagai penguat arus dan sebagainya saklar. transistor dapat sobat temui pada amplifier, tone control, preamp, dan lain sebagainya. Bentuk fisik transistor adalah mempunyai 3 kaki namun ada juga yang mempunyai 4 kaki namun jarang sekali digunakan.
Fungsi transistor yang paling utama adalah sebagai penguat arus dan sebagai saklar. Transistor sebagai penguat arus sering dipakai di amplifier sedangkan Transistor sebagai saklar sering ditemukan pada rangkaian lampu otomatis
Gambar 9. Simbol Transistor Pnp
2.11 Trimpot
Trimpot adalah sebuah resistor variabel kecil yang biasanya digunakan pada rangkaian elektronika sebagai alat tuning atau bisa juga sebagai re-kalibrasi. Seperti potensio juga, Trimpot juga mempunyai 3kaki selain kesamaan tersebut sistem kerja/cara kerjanya juga meyerupai potensio hanya saja kalau potensio mempunyai gagang atau handle untuk memutar atau menggeser sedangkan Trimpot tidak. Lalu bagaimana cara merubah nilai resistansi sebuah Trimpot?, jawabannya adalah dengan cara mengetrimnya menggunakan obeng pengetriman. Dalam rangkaian elektronika Trimpot disimbolkan dengan huruf VR.
Trimpot adalah resistor yang nilai hambatannya dapat dirubah secara manual.
Secara fungsi sama dengan potensiometer yang sering kita jumpai, namun bentuk dan dimensi trimpot ini lebih kecil. Cara mengubah nilai hambatannya adalah dengan cara ditrim dengan menggunakan obeng trim. Trimpot biasa dipakai untuk mengatur sinyal yang masuk. Fungsi dari pada Trimpot juga memiliki kesamaan layaknya Potensio, namun adakalanya berbeda karena Trimpot seringnya dipasang pada pcb langsung. Contoh penggunaan Trimpot sering kita temukan pada rangkaian RGB sebagai tuning warna pada televisi berwarna dan sebagai tuning subbrigth serta contras.
Gambar 10. Trimpot
Pemangkas adalah komponen listrik yang dapat disesuaikan miniatur. Ini dimaksudkan untuk diatur dengan benar ketika dipasang di beberapa perangkat, dan tidak pernah dilihat atau disesuaikan oleh pengguna perangkat. Pemangkas dapat berupa resistor variabel, kapasitor variabel, atau induktor yang dapat dipangkas.
BAB 3 METODE PENELITIAN
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 ATMega 328 Sensor
Load Cell Buzzer
Display
Pengkondisian Sinyal
Tombol Setting Beban
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 oleh Mikrokontroller ATMega 328.
1. Pin 1 dan 2
Merupakan sambungan catu daya, Vss, dan Vdd. Pin Vdd dihubungkandengan tegangan positif catu daya, dan Vss pada 0 volt atau ground.
2. Pin 3
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)
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATMega 328
Pemrograman menggunakan mode ISP (In System Programming) mikrokontroler harus dapat diprogram langsung pada papan rangkaian dan rangkaian mikrokontroler harus dapat dikenali oleh program downloader. Pada pengujian ini berhasil dilakukan dengan dikenalinya jenis mikrokontroler oleh program downloader yaitu ATMega8. Pengujian ATMega 328.
ATMega 328 menggunakan kristal dengan frekuensi 8 MHz, apabila Chip Signature sudah dikenali dengan baik dan dalam waktu singkat, bisa dikatakan rangkaian mikrokontroler bekerja dengan baik dengan mode ISP-nya. Pengujian pin ATmega 328 dengan mengukur tegangan tertera pada tabel 1.
Tabel 1. Pengujian Pin Mikrokontroler ATMega 328
Pin Tengagan Keluaran (V)
1 4,98
2 1,37
3 4,98
4 0,003
5 4,98
6 0,050
7 4,98
8 0
9 2,5
10 2,5
11 4,95
12 0,004
13 1,38
14 4,97
15 4,95
16 4,96
17 4,95
18 0,004
19 0,017
20 4,98
21 4,98
22 0
23 0,001
24 0,001
25 0,001
26 0,001
27 4,98
28 4,98
-Berikut ini adalah list program untuk pengujian mikrokontroler ATMega 328
void setup() {
pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
delay(1000);
}
4.2. Hasil Pengujian Power Supply Adaptor (PSA)
Pengujian rangkaian power supply ini bertujuan untuk mengetahui tegangan yang dikeluarkan oleh rangkaian tersebut, dengan mengukur tegangan keluaran dari power supply menggunakan multimeter digital. Setelah dilakukan pengukuran maka diperoleh besarnya tegangan keluaran sebesar 5,01 volt. Dengan begitu dapat dipastikan apakah terjadi kesalahan terhadap rangkaian atau tidak. Jika diukur, hasil dari keluaran tegangan tidak murni sebesar +5 Volt Hasil tersebut dikarenakan beberapa faktor, diantaranya kualitas dari tiap-tiap komponen yang digunakan nilainya tidak murni.Selain itu, tegangan jala-jala listrik yang digunakan tidak stabil.
Pada pengujian Power Suplay, tegangan yang kita butuhkan sebesar 5 volt, pertama masuk tegangan AC sebesar 220 volt dari PLN, kemudian disalurkan ke travo sehingga tegangan menjadi 12 volt AC, disaring lagi ke diode sehingga menjadi 12 volt DC, kemudian di hubungkan dengan IC 7805 sehingga tegangan menjadi 5 volt.
Gambar 19. Pengujian Rangkaian Power Supply
4.3. Hasil Pengujian Rangkaian Interfacing LCD
Rangkaian LCD dihubungkan ke PB.0 sampai PB7, yang merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu sebagai timer/counter, komperator analog dan mempunyai fungsi khusus sebagai pengiriman data secara serial. Sehingga nilai yang akan tampil pada LCD display akan dapat dikendalikan oleh mikrokontroller ATMega 328.
Pada bagian ini, mikrokontroller dapat memberi data langsung ke LCD. Pada LCD sudah terdapat driver untuk mengubah ASCII output mikrokontroller menjadi tampilan karakter.
