• Tidak ada hasil yang ditemukan

PENGEMBANGAN TIMBANGAN BUAH ANALOG MENJADI DIGITAL BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA16 DAN TERINTEGRASI ANDROID

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2017

Membagikan "PENGEMBANGAN TIMBANGAN BUAH ANALOG MENJADI DIGITAL BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA16 DAN TERINTEGRASI ANDROID"

Copied!
84
0
0

Teks penuh

(1)

LAPORAN SKRIPSI

PENGEMBANGAN TIMBANGAN BUAH ANALOG

MENJADI DIGITAL BERBASIS MIKROKONTROLER

ATMEGA16 DAN TERINTEGRASI ANDROID

Disusun sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik program S-1 Pada Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik,

Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Disusun Oleh :

ELOK HARDIYATI RUSNINDYO 20140120123

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA

YOGYAKARTA

(2)

LAPORAN SKRIPSI

PENGEMBANGAN TIMBANGAN BUAH ANALOG

MENJADI DIGITAL BERBASIS MIKROKONTROLER

ATMEGA16 DAN TERINTEGRASI ANDROID

Disusun sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik program S-1 Pada Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik,

Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Disusun Oleh :

ELOK HARDIYATI RUSNINDYO 20140120123

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA

YOGYAKARTA

(3)

PERNYATAAN

Yang bertanda tangan di bawah ini :

Nama : Elok Hardiyati Rusnindyo NIM : 20140120123

Jurusan : Teknik Elektro

Menyatakan bahwa skripsi ini merupakan hasil karya tulis saya sendiri dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar sarjana di suatu perguruan tinggi. Dan sepanjang pengetahuan saya tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah dan disebutkan daftar pustaka.

Demikian surat pernyataan ini Saya buat agar dapat digunakan sebagaimana mestinya.

Yogyakarta, Juli 2016

(4)

PERSEMBAHAN

Skripsi ini kupersembahkan untuk:

Ibu dan Papa atas doa, dukungan, nasihat, perhatian, kesabaran, pengertian, dan

beribu kebaikan yang selalu ditanamkan kepadaku sejak aku kecil hingga

sekarang. Terima kasih. Semoga Ibu dan Papa selalu dilindungi Alloh.

Mbak Titis, the one and only sister, yang menjadi role model untuk adiknya, yang

selalu memberikan kritik dan saran yang benar-benar membangun. Cause I know

there is no better friend than sister and there is no better sister than you.

(5)

Motto

“Semakin banyak kita tahu,

Semakin kita tahu,

Betapa sedikit yang kita tahu.”

–Unknown-“Do the Best

And Let ALLOH do the rest”

–unknown-“Do your best before all in late”

–TAKW-“For indeed with hardship comes ease”

(6)

(94:5)-DAFTAR ISI

2.2.2 Konfigurasi pin ATmega16...10

2.2.3 Arsitektur ATmega16...13

2.3 Strain Gauge (Load Cell)...14

(7)

2.5 Liquid Crystal Display (LCD) 16x2...18

3.2.4 Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler...30

3.2.5 Penampil LCD 16x2...32

3.2.6 Bluetooth...33

3.2.7 Smartphone...33

3.3 Perancangan Perangkat Lunak...34

3.3.1 Program Mikrokontroler...34

3.3.1.1 Program Konversi Data ADC...36

3.3.1.2 Menampilkan ke LCD...38

3.3.2 Program Android...39

3.3.2.1 Perancangan Antarmuka Menu Utama Aplikasi Android...41

3.3.2.2 Program Pengukuran...42

3.3.2.3 Program Tambah List Buah...43

3.3.2.4 Program Cek Stock Buah...44

3.3.2.5 Program Tentang pada Aplikasi...44

BAB IV...46

(8)

4.1 Metode Pengujian...46

4.2 Pengujian Fungsional...46

4.2.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATmega16 dan LCD...47

4.2.2 Pengujian Load Cell...48

4.2.3 Pengujian Modul Penguat...50

4.2.4 Pengujian ADC Eksternal...53

4.2.5 Pengujian Bluetooth...56

4.2.6 Pengujian Beban Seluruh Sistem...56

4.2.7 Pengujian Aplikasi Android...60

4.2.8 Pengujian Seluruh Sistem dan Aplikasi...61

BAB V...65

PENUTUP...65

5.1 Kesimpulan ...65

5.2 Saran ...65

DAFTAR PUSTAKA...67

(9)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Konfigurasi kaki (pin) ATmega16 ...10

Gambar 2.2 Blok diagram fungsional ATmega16 ...13

Gambar 2.3 Strain gauge dalam sensor load cell ...14

Gambar 2.4 Load Cell ...15

Gambar 2.5 Strain gauge yang terpasang pada spring element load cell ...16

Gambar 2.6 Konfigurasi pin ADS7822 ...17

Gambar 2.7 LCD 16x2...18

Gambar 2.8 Konfigurasi pin AMP-04 ...20

Gambar 2.9 Blok Diagram Fungsi AMP-04...20

Gambar 2.10 Bluetooth HC-05...22

Gambar 3.1 Blok Diagram sistem...27

Gambar 3.2 Skematik rangkaian ADC eksternal...30

Gambar 3.3 Flowchart program mikrokontroler keseluruhan...35

Gambar 3.4 Flowchart program untuk pengambilan data ADC...36

Gambar 3.5 Flowchart pengolahan data dan tampilan...38

Gambar 3.6 Flowchart aplikasi android...40

Gambar 3.7 Antarmuka dan Flowchart tampilan menu utama...41

Gambar 3.8 Antarmuka dan flowchart sub-menu Mulai...42

Gambar 3.9 Antarmuka dan flowchart sub-menu Tambah List...43

Gambar 3.10 Antarmuka sub-menu Cek Stock Buah...44

Gambar 3.11 Antarmuka sub-menu Tentang...45

Gambar 4.1 Pengujian mikrokontroler dan LCD...47

(10)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Fungsi khusus Port B...11

Tabel 2.2 Fungsi khusus Port C...11

Tabel 2.3 Fungsi khusus Port D...12

Tabel 2.4 Konfigurasi LCD 16x2...19

Tabel 3.1 Konfigurasi pin ADS7822 dan ATmega16...29

Tabel 3.2 Konfigurasi pin LCD...32

Tabel 4.1 Pengukuran rangkaian sistem minimum...46

Tabel 4.2 Hasil pengukuran sensor load cell...47

Tabel 4.3 Hasil pengujian modul penguat...50

Tabel 4.4 Perbandingan tegangan keluaran load cell dan modul penguat...51

Tabel 4.5 Tegangan Keluaran ADC dan Hasil Konversi...52

Tabel 4.6 Perbandingan hasil pengukuran dan perhitungan nilai tegangan dan ADC...54

Tabel 4.7 Pengujian Koneksi Bluetooth...55

Tabel 4.8 Hasil pengujian beban keseluruhan...56

Tabel 4.9 Pengujian Aplikasi Android pada Device Lain...60

(11)
(12)

i

PENGEMBANGAN TIMBANGAN BUAH ANALOG MENJADI DIGITAL BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA16

DAN TERINTEGRASI ANDROID

INTISARI

Timbangan adalah salah satu alat ukur untuk mengukur berat beban. Timbangan digital dibuat untuk memudahkan user dalam pembacaan, serta

menghindari salah pembacaan dari hasil pengukuran.

Untuk melakukan proses penimbangan digunakan sebuah sensor berat yaitu Load Cell. Lalu tegangan keluaran load cell diubah menjadi data digital

menggunakan ADS7822. Kemudian data tersebut diolah menggunakan mikrokontroler ATmega16 agar hasil pengukurannya dapat ditampilkan ke LCD dalam satuan gram. Dan hasil penimbangannya dapat akses melalui aplikasi android yang bernama Fruit Scale. Aplikasi tersebut diprogram menggunakan App Inventor, dengan komunikasi via Bluetooth HC-05.

Berdasarkan pengukuran dari berat beban yang sudah ditentukan, hasil yang ditampilkan sudah sesuai dengan berat beban yang diberikan. Aplikasi dan timbangan dapat tersinkronisasi dengan baik, serta aplikasi dapat digunakan di beberapa device android dengan merk berbeda.

(13)

2

DEVELOPMENT OF FRUIT ANALOG SCALE TO DIGITAL SCALE BASED ON MICROCONTROLLER ATMEGA16 AND INTEGRATED TO

ANDROID DEVICE

ABSTRACT

A scale is used for measuring the load. The digital scale is developed to

help the user in reading the measurement and to avoid a mistaken measurement.

In this research, the measurement of load used a sensor, which is known

as Load Cell. As the result, the output voltage is then converted into digital data

by ADS7822. The resulted digital data is further processed by microcontroller

ATmega16, hence the data can be visibly displayed in the LCD screen along with

its gram unit. The data can be accessed by android apps named Fruit Scale. This

app is programed using App Inventor and it is connected using Bluetooth HC-05.

Based on the measurement of determined loads using the developed digital

scale, showed that the results was consistent with the weight of determined

samples. The apps and the scale are well synchronized, so the apps can be

installed in any other devices.

Keywords: Digital scale, Load Cell, ADS7822, microcontroller ATmega16,

(14)

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Teknologi sebagai hasil peradaban manusia yang semakin maju dirasakan sangat membantu dan mempermudah manusia dalam memenuhi kebutuhan hidupnya di zaman modern seperti sekarang ini. Berbagai peralatan beralih sistem dari analog ke sistem digital, begitu pula dengan alat ukur.

Dengan adanya alat ukur digital ini memberikan kemudahan dalam pembacaan dan dapat memperkecil kesalahan pembacaan alat ukur tersebut. Alat ukur digital yang saat ini tersedia di antaranya ada pengukur suhu (termometer), pengukur arus dan tegangan (amperemeter, voltmeter, dan multimeter), timbangan buah digital, dan alat ukur lainnya. Akan tetapi, dengan diubahnya menjadi sistem digital, bukan berarti tidak ada kesalahan yang timbul, walaupun kesalahan dalam pembacaan bisa diminimalisir masih ada pula yang dijadikan pertimbangan, seperti keakuratan hasil dari yang diukur, apakah hasilnya akan mengalami pergeseran dari nilai yang seharusnya tertampil atau tidak.

Pada Proyek Akhir ini, penulis mencoba membuat timbangan digital dengan membuat persentase kesalahan mendekati nol, sehingga apa yang ditampilkan adalah hasil sebenarnya dan akan ditampilkan dalam bentuk digital dengan menggunakan Liquid Crystal Display (LCD).

Timbangan digital ini juga akan diintegrasikan dengan sebuah smartphone

(15)

2

timbangan. Hal ini ditujukan untuk memudahkan penjual agar memiliki track

record buah-buahan apa saja yang laku terjual. Sehingga akan lebih memudahkan user ketika ingin membeli persediaan buah selanjutnya.

Pemilihan dalam menggunakan smartphone ditujukan untuk membuat

lebih sederhana bila dibandingkan dengan menggunakan sebuah komputer. Selain itu, smartphone lebih praktis dibawa kemana-mana dan akan memudahkan user

ketika akan membeli persediaan buah karena dapat diakses melalui smartphone

saat melakukan persediaan di luar toko.

Untuk pembuatan alat tersebut dibutuhkan sistem kontrol mikrokontroler yang akan mengatur hasil timbangan dan juga mengatur tampilan pada LCD. Sistem kontrol yang digunakan adalah mikrokontroler berbasis ATmega16 yang akan mengatur sensor berat, Load Cell 5 kg dan Liquid Crystal Display (LCD)

sebagai tampilan, serta untuk menghubungkan ke smartphone menggunakan

koneksi bluetooth. Untuk sensor berat, penulis menggunakan sensor load cell,

yang mengalami perubahan tegangan ketika diberikan beban dan terhubung pada ADC, dan information storage device yang sudah berupa satu IC saja sehingga

kita hanya mengaturnya melalui port-port dari mikrokontroler. Pada sistem

kontrol menggunakan mikrokontroler berbasis ATmega16 tidak memerlukan pernyataan matematis yang sulit dan rumit karena mengontrolnya melalui

port-port yang ada pada mikrokontroler tersebut. Dikarenakan kemudahan-kemudahan

itu maka dipilihlah sistem pengontrolan tersebut. Sedang untuk membuat User

(16)

3

1.2. Rumusan Malasah

Berdasarkan latar belakang yang telah disebutkan di atas, penulis merumuskan masalah sebagai berikut:

1. Bagaimana membuat timbangan digital yang meminimalkan kesalahan pembacaan?

2. Bagaimana membuat aplikasi android yang dapat mengalkulasi hasil timbangan dengan sebuah harga yang diinputkan?

1.3. Batasan Masalah

Dalam pelaksanaan Proyek akhir ini pokok permasalahan yang akan dibahas adalah mengenai:

1. Tinjauan umum tentang komponen penyusun Timbangan Buah Digital dengan Output Berbasis Mikrokontroler ATmega16.

2. Maksimal beban yang dapat ditimbang adalah 5 kilogram.

3. Memproses hasil pembacaan ADC eksternal dengan membaca tegangan keluaran sensor.

4. Menggunakan bahasa pemrograman C dengan CAVR.

5. Menggunakan Bluetooth sebagai penghubung sistem dengan device android.

6. Menggunakan App Inventor untuk merancang user interface pada

(17)

4

1.4. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk bisa merancang dan menganalisis unjuk kerja alat dengan menggunakan mikrokontroler ATmega16 sehingga sistem dapat bekerja secara otomatis dan terintegrasi dengan android.

1.5. Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penelitian ini adalah untuk dapat memberikan kemudahan pembacaan hasil timbangan kepada user.

1.6. Metodologi Penelitian

Metode yang digunakan dalam menyusun laporan Proyek akhir adalah: a. Metode Pustaka

Yaitu dengan cara mempelajari buku-buku literature yang

berhubungan dengan masalah yang dihadapi dalam pembuatan alat, baik karakteristik komponen, teknik penggunaannya, dan teknik merangkai komponen, serta teknik-teknik dasar yang digunakan dengan maksud untuk memperoleh data yang tepat.

b. Metode Browsing

Yaitu dengan mencari literature dari internet yang berhubungan

(18)

5

Yaitu dengan membuat desain hardware (terdiri dari rangkaian dan

pemodelan alat) dan software (terdiri dari program mikrokontroller dan

User Interface untuk smartphone) dari alat yang yang direncanakan.

d. Metode Pengujian

Yaitu dilakukan untuk menguji rangakaian yang dirancang sudah sesuai dengan keluaran yang diharapkan atau belum.

1.7. Sistematika Penulisan

Sistematika dalam penulisan laporan proyek akhir ini dapat dikelompokkan menjadi lima bab, dengan rincian sebagai berikut:

BAB I, PENDAHULUAN, membahas tentang judul proyek akhir, latar belakang, maksud dan tujuan, batasan masalah, metode pengumpulan data, dan sistematika penulisan.

BAB II, LANDASAN TEORI, membahas dasar teori tentang perangkat keras dan perangkat lunak yang digunakan dalam pembuatan dan penyelesaian Proyek akhir.

BAB III, PERANCANGAN SISTEM, membahas uraian mengenai perancangan perangkat keras dan perangkat lunak dari keseluruhan sistem.

(19)

6

(20)

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Mikrokontroler

Mikrokontroler berbentuk sebuah chip yang fungsinya dapat dianalogikan

dengan sebuah komputer. Karena di dalamnya sudah terdapat kebutuhan minimal agar mikroprosesor untuk dapat bekerja, seperti mikroprosesor, ROM, RAM, I/O, dan clock seperti yang dimiliki sebuah komputer. Dengan kemasannya yang

relatif lebih kecil dari CPU sebuah komputer, maka kemampuannya juga menjadi lebih rendah bila dibandingkan dengan komputer yaitu, kecepatan yang lebih rendah, kapasitas juga yang menjadi lebih kecil, begitu pula dengan fitur yang lainnya. Namun dengan keterbatasan kemampuannya, mikrokontroler mempunyai kelebihan, yaitu dengan kemasan yang kecil, mikrokontroler menjadi lebih praktis dan dapat serta mudah digunakan untuk sistem-sistem yang tidak membutuhkan beban komputasi yang tinggi.

Mikrokontroler memiliki banyak jenis seri dan dari keluarga sendiri-sendiri. Tergantung pada fitur yang dibutuhkan oleh user. Karena perusahaan

menciptakan berbagai jenis mikrokontroler dengan kompatibilitas yang berbeda pula. Namun untuk mikrokontroler dengan keluarga yang masih sama biasanya yang membedakan adalah kapasitas memorinya, baik itu memori program atau memori data, jumlah timer, clocknya, interupsi dan fitur lainnya. Sedangkan untuk

arsitektur sebagian besar sama.

(21)

- Keluarga MCS-48 (Intel) - Keluarga MCS-51(Intel)

- Keluarga AT89 (Atmel, arsitektur Intel 8051)

- Keluarga AT90, ATtiny, ATmega (Atmel, arsitektur AVR) - Keluarga MC68HC05 (Motorola)

- Keluarga MC68HC08 (Motorola) - Keluarga MC68HC11 (Motorola) - Keluarga PIC 8 (Microchip) - Keluarga Z80 (Zilog)

2.2 Mikrokontroler ATmega16

Mikrokontroler adalah sebuah sistem microprosesor yang di dalamnya

sudah terdapat CPU, ROM, RAM, I/O dan peralatan internal lainnya yang sudah saling terhubung dan terorganisasi (teralamati) dengan baik oleh pabrik pembuatnya dan dikemas dalam satu chip yang siap pakai. Sehingga kita hanya

perlu memprogram isi ROM sesuai aturan penggunaan oleh pabrik yang membuatnya.

Mikrokontroler ATmega16 dengan tipe AVR mempunyai keunggulan dibanding dengan mikrokontroler lain, keunggulan mikrokontroler AVR yaitu AVR memiliki kecepatan eksekusi program yang lebih cepat karena sebagian besar instruksinya dieksekusi dalam waktu satu siklus clock.

2.2.1 Fitur ATmega16

(22)

1. Mikrokontroler AVR 8 bit yang memiliki kemampuan tinggi, dengan daya rendah

2. Arsitektur RISC dengan throughput mencapai 16 MIPS pada

frekuensi 16MHz

3. Memiliki kapasitas flash memori 16 KByte, EEPROM 512 Byte

dan SRAM 1 Kbyte

4. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan

Port D

5. CPU yang terdiri atas 32 buah register 6. Unit interupsi internal dan eksternal 7. Port USART untuk komunikasi serial

8. Fitur Peripheral

- Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan

- Real Time Counter dengan Oscillator tersendiri

- 4 channel PWN

- 8 channel, 10-bit ADC

- Byte-oriented Two-wire Serial Interface

- Programmable Serial USART

- Antarmuka SPI

- Watchdog Timer dengan oscillator internal

(23)

2.2.2 Konfigurasi pin ATmega16

Konfigurasi pin ATmega16 dengan kemasan 40 pin DIP (Dual In-line

Package) dapat dilihat pada gambar 2.1.

Gambar 2.1 Konfigurasi kaki (pin) ATmega16

Dari gambar tersebut dapat dijelaskan fungsi dari masing-masing pin

ATmega16 sebagai berikut:

1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai masukan catu daya

2. GND merupakan pin Ground

3. Port A (PA0..PA7) merupakan pin input/output dua arah dan pin

masukan ADC

4. Port B (PB0..PB7) merupakan pin input/output dua arah dan pin

(24)

Tabel 2.1 Fungsi khusus 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 Selected 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 T0 T1 (Timer/Counter0 External Counter Input)

XCK (USART External Clock Input/Output)

5. Port C (PC0..PC7) merupakan pin input/output dua arah dan pin

fungsi khusus, seperti dapat dilihat pada tabel 2.2

Tabel 2.2 Fungsi khusus Port C

Pin Fungsi Khusus

PC7 TOSC2 (Timer Oscillator Pin2)

PC6 TOSC1 (Timer Oscillator Pin1)

PC5 TDI (JTAG Test Data In)

PC4 TDO (JTAG Test Data Out)

(25)

PC2 TCK (JTAG Test Clock)

PC1 SDA (Two-wire Serial Bus Data Input/Output Line)

PC0 SCL (Two-wire Serial Bus Clock Line)

6. Port D (PD0..PD7) merupakan pin input/output dua arah dan pin

fungsi khusus, seperti dapat dilihat pada tabel 2.3

Tabel 2.3 Fungsi khusus Port D

Pin Fungsi Khusus

PD7 OC2 (Timer/Counter2 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)

PD3 INT1 (External Interrupt 1 Input)

PD2 INT0 (External Interrupt 0 Input)

PD1 TXD (USART Output Pin)

PD0 RXD (USART Input Pin)

7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset

mikrokontroler

8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal

9. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC

(26)

2.2.3 Arsitektur ATmega16

Pada Gambar 2.2 menjelaskan arsitektur yang dimiliki oleh mikrokontroler ATmega16 sebagai berikut:

Gambar 2.2 Blok diagram fungsional ATmega16

Dari blok diagram di atas dapat diketahui bahwa ATMega 16 memiliki arsitektur:

a. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D. b. CPU yang terdiri atas 32 register.

(27)

d. Flash memori 16 Kbyte.

e. Tiga buah Timer/Counter.

f. Unit interupsi eksternal dan internal.

g. Real Time Counter dengan Oscilator tersendiri.

h. Empat chanel PWM.

i. EEPROM 512 Byte dan SRAM 1 Kbyte.

j. Watchdog Timer dengan oscillator internal.

k. Komparator analog.

l. Antarmuka SPI (Serial Peripheral Interface).

m. Port USART (Universal Shynchronous Ashynchronous Receiver

Transmitter) untuk komunikasi serial.

2.3 Strain Gauge (Load Cell)

Strain gauge adalah bagian yang sangat penting dari sebuah load cell,

dengan fungsi untuk mendeteksi besarnya perubahan dimensi jarak yang disebabkan oleh suatu elemen gaya. Strain gauge secara umum digunakan dalam pengukuran presisi gaya, berat, tekanan, torsi, perpindahan dan kuantitas mekanis lainnya dan dikonversi menjadi ketegangan dalam anggota mekanis.

(28)

Load Cell merupakan komponen utama pada sistem timbangan digital. Load Cell adalah sebuah modul sensor berat yang telah dirancang sedemikan rupa

yang di dalamnya terdapat strain gauge (pengukur regangan). Sensor ini

dirancang untuk berat beban tertentu dan akan mengabaikan berat beban lain yang tidak sesuai. Hasil keluaran dari sensor ini berupa tegangan yang sangat kecil, sehingga diperlukan penguat khusus.

Dari gambar 2.4 dapat dilihat arah beban untuk sensor ini. Sensor ini juga dirancang untuk beban satu arah. Dapat juga diberikan beban dari arah yang berlainan atau berlawanan, namun sensitifitasnya akan berbeda, karena bagian operasi dari sensor ini akan mengalami tekanan.

Gambar 2.4 Load Cell

Prinsip kerjanya 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 atau negatif) dikonversikan kedalam sinyal elektrik oleh strain gauge yang

(29)

Gambar 2.5 Strain gauge yang terpasang pada spring element load cell

Strain gauge merupakan konduktor yang diatur dalam pola zigzag sebuah

membran. Pada konduktor dengan luas penamapang A dan panjang L yang terbuat dari material dengan resistivitas , maka resistansi dari konduktor tersebut dapat dituliskan sesuai dengan persamaan 2.1 di bawah. Ketika membran tersebut meregang, maka resistansinya akan meningkat. Dan sebaliknya, ketika strain

gauge mengalami pemepatan, maka nilai resistansinya akan berkurang dari nilai

normal.

………(2.1)

2.4 Analog to Digital Converter ADS7822

Rangkaian konversi analog ke digital (ADC) berfungsi mengubah hasil keluaran dari load cell yang masih berupa tegangan menjadi isyarat digital agar

mudah dibaca dan diproses oleh komputer.

(30)

75 kHz. Memiliki kemampuan resolusi sebesar 12-bit, artinya kemampuan ini dapat mengonversi sinyal analog dari 0,99 volt – 5 volt menjadi data digital 12 bit. ADS7822 memiliki kapasitor internal untuk memproses data sampling dan holding-nya dalam pengubahan ke digital. Proses digitalisasi pada sistem ADS7822 merupakan rangkaian konversi ke digital 12bit (212) = 4096 bits. Konfigurasi pin dari ADS7822 dapat dilihat pada gambar 2.6.

Gambar 2.6 Konfigurasi pin ADS7822 Fungsi dari setiap pin ADS7822 yaitu sebagai berikut:

1 VREF merupakan tegangan masukan referensi

2 +In merupakan non-inverting input atau masukan tidak membalik

3 –In merupakan inverting input atau masukan pembalik.

4 GND merupakan pin ground

5 CS/SHDN, Chip Select when LOW, Shutdown Mode when HIGH

6 DOUT merupakan pin keluaran

7 DCLOCK merupakan pin data clock yang telah disinkronisasi dengan serial

data transfer

(31)

2.5 Liquid Crystal Display (LCD) 16x2

LCD ( Liquid Crystal Display ) 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. Adapun bentuk fisik LCD 16x2 seperti pada Gambar 2.7.

Gambar 2.7 LCD 16x2

LCD dibagi menjadi dua bagian yaitu bagian depan panel LCD yang terdiri dari banyak dot atau titik LCD dan mikrokontroler yang menempel pada

bagian belakang panel LCD yang berfungsi untuk mengatur titik-titik LCD sehingga dapat menampilkan huruf, angka, dan simbol khusus yang dapat terbaca. Huruf, angka, dan simbol khusus yang akan ditampilkan di LCD dikirim dalam bentuk kode ASCII. Konfigurasi pin LCD ASCII diterima dan diolah LCD menjadi titik - titik LCD yang terbaca sebagai huruf, angka, dan simbol khusus.

LCD 16x2 adalah tipe LCD yang terdiri dari dua baris dan dapat menampilkan 16 karakter untuk tiap barisnya, satu karakter ditampilkan pada dot

(32)

matriks 5x8. LCD 16x2 ini terdapat 16 pin yang memiliki fungsi yang berbeda yaitu sebagai VSS, VCC, V kontras, Rs, R/W, E, D0...D7, V+BL dan V-BL.

Untuk lebih jelasnya berikut adalah Tabel konfigurasi LCD 16x2 yang ditunjukkan pada tabel 2.4.

Tabel 2.4 Konfigurasi LCD 16x2 Pin

Number Symbol Function

1 Vss Ground

2 Vdd +3V or +5V

3 Vo Contrast Adjustment

4 Rs H/L Register Select Signal

15 A/Vee +4.2V for LED/Negative Voltage Output

16 K Power Supply for B/L (0V)

2.6 Penguat Instrumentasi AMP-04

AMP-04 merupakan sebuah penguat instrumentasi dengan

(33)

hingga +15 volt. Penguatannya dapat diatur oleh sebuah resistor dan dapat menguatkan hingga seribu kali. Gambar 2.8 adalah gambar konfigurasi pin dari

AMP-04 ini.

Gambar 2.8 Konfigurasi pin AMP-04

Komponen ini dapat diaplikasikan dengan strain gauge, thermocouples,

Resistance Temperature Devices (RTDs), medical instrumentation, dan beberapa

sensor yang lain juga. Selain sebagai penguat instrumentasi, di dalam komponen ini juga terdapat sebuah low-pass filter yang hanya dapat meloloskan frekuensi

rendah, sehingga dapat mengurangi noise dari masukannya. Rangkaian low-pass

filternya dapat dilihat pada gambar 2.9 di bawah ini.

(34)

2.7 Bluetooth

Bluetooth merupakan sebuah teknologi komunikasi nirkabel yang beroperasi pada pita frekuensi 2,4 GHz unlicensed ISM (Industrial, Scientific, and Medical) dengan menggunakan sebuah frekuensi hopping tranceiver yang mampu

menyediakan layanan komunikasi data dan suara secara real-time antara host-host bluetooth dengan jarak jangkauan layanan yang terbatas (sekitar 10 meter).

Pada dasarnya bluetooth diciptakan bukan hanya untuk menggantikan atau menghilangkan penggunaan kabel di dalam melakukan pertukaran informasi, tetapi juga mampu menawarkan fitur yang baik untuk teknologi mobile wireless dengan biaya yang relatif rendah, konsumsi daya yang rendah, interoperability yang menjanjikan, mudah dalam pengoperasian dan mampu menyediakan layanan yang bermacam-macam.

2.8 Bluetooth HC-05

Bluetooth HC-05 merupakan salah satu jenis dari seri Bluetooth HC, dan sangat mudah digunakan dengan mikrokontroler untuk membuat koneksi derta komunikasi nirkabel. Bluetooth ini memiliki dua buah mode yang dapat digunakan, yaitu mode master dan slave. Interface yang digunakan dalam Bluetooth ini mencakup TXD, RXD, VCC, dan GND.

Tegangan input antara 3.6 V – 6 V. Arus saat unpaired sekitar 30mA, dan

saat paired (terhubung) sebesar 10mA. 4 pin interface 3.3V dapat langsung

(35)

makin berkurang. Adapun bentuk fisik dari HC-05 ini dapat dilihat pada gambar 2.10 di bawah.

Gambar 2.10 Bluetooth HC-05

2.9 Smartphone

Ponsel pintar atau yang lebih populer dengan smartphone merupakan

sebuah ponsel yang memiliki OS (Operating System) yang terdiri atas kombinasi

dari fitur sebuah PC (Personal Computer) dan fitur yang terdapat pada ponsel

juga tentunya. Sebagian besar smartphone dapat digunakan untuk mengakses

internet, dengan layar sentuh, dan dilengkapi dengan kamera.

Mobile Operating System yang digunakan untuk smartphone terdiri dari

beberapa jenis, yaitu: 1. Android 2. iOS

(36)

4. Blackberry 5. Firefox OS 6. Sailfish OS 7. Tizen

8. Ubuntu Touch

2.9.1 Android

Android adalah sebuah operating system yang digunakan untuk menjalankan sebuah smartphone. Android pada awalnya dikembangkan oleh

Android Inc., yang kemudian dibeli oleh google pada tahun 2005 setelah

diberikan dukungan secara finansial oleh google. Sistem operasi android

tersebut secara resmi dirilis pada tahun 2007, bersamaan dengan didirikannya sebuah perusahaan Open Handset Alliance, konsorsium dari beberapa perusahaan-perusahaan perangkat keras, perangkat lunak, serta telekomunikasi yang memiliki tujuan untuk memajukan standar terbuka dari perangkat seluler.

Android adalah sistem operasi yang bersifat open source, yang berarti,

(37)

Sejak tahun 2008, Android mulai secara bertahap melakukan sejumlah pembaruan atau update untuk meningkatkan kinerja dari sistem operasi

tersebut dengan menambahkan fitur baru, memperbaiki bug pada versi android yang sebelumnya. Setiap versi yang dirilis dinamakan secara alfabetis dengan berdasarkan nama sebuah makanan pencuci mulut, seperti cupcake, donut, dan sebagainya. Berikut nama-nama versi android:

a. Android (1.0) b. Cupcake (1. 2 - 1. 5)

c. Donut (1.6) d. Éclair (2.0 – 2.1) e. Froyo (2.2 – 2.2.3) f. Gingerbread (2.3 – 2.3.7) g. Honeycomb (3.0 – 3.2.6)

h. Ice Cream Sandwich (4.0 – 4.0.4) i. Jelly Bean (4.1 – 4.3)

j. Kit Kat (4.4+) k. Lollipop (5.0) l. Marshmallow (6.0)

2.9.2 Device Android

Device android yang digunakan untuk penelitian skripsi ini adalah ponsel pintar dengan merk Asus dengan tipe Zenfone5 dan menggunakan OS

(38)

2.10 App Inventor

Android saat ini merupakan sistem operasi yang paling banyak digunakan karena kebijakan yang diterapkannya sebagai software bebas dan terbuka (open

source), sehingga siapapun dapat menggunakannya untuk menjalankan ponsel

mereka.

Sebagai OS terbuka, pihak Google sebagai pengembang Android juga menyediakan aplikasi yang berbasis web untuk membuat aplikasi Android dengan nama App Inventor. Dengan aplikasi ini, membuat aplikasi Android menjadi lebih menarik seolah sedang memasang puzzle.

App inventor merupakan bahasa pemrograman berbasis visual. Bahkan bisa dibilang hampir keseluruhan pembuatan aplikasi dilakukan hanya dengan menge-drag dan menge-drop saja. Untuk dapat mengakses dan membuat aplikasi

(39)

26

BAB III

PERANCANGAN SISTEM

3.1 Gambaran Umum

Pada bab ini membahas tentang perancangan sistem yang mencakup perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software). Perangkat keras ini

meliputi sensor load cell, modul rangkaian penguat, modul ADC eksternal, sistem

minimum ATmega16, dan penampil LCD. Sedangkan perangkat lunak meliputi program dan diagram alir (flowchart).

Untuk mengetahui alur alat yang dibuat,dapat dilihat pada blok diagram sistem Gambar 3.1. Cara kerja rangkaian secara keseluruhan pada alat ini yaitu dengan memberikan inputan buah langsung pada sensor load cell dan kemudian

keluaran dari sensor ini berupa tegangan akan dihubungkan ke rangkaian penguat. Keluaran dari rangkaian penguat ini kemudian masuk ke rangkaian ADC (Analog

to Digital Converter) agar keluaran yang masih berupa tegangan tadi dapat diolah

oleh rangkaian sistem minimum sedemikian rupa sehingga menjadi data digital. Lalu rangkaian ADC eksternal tadi dihubungkan langsung ke rangkaian sistem minimum untuk dibaca data hasil konversinya serta diolah lagi dan akhirnya akan ditampilkan ke LCD dalam bentuk pembacaan berat buah dalam satuan gram.

(40)

27

3.2 Perancangan Perangkat Keras

Dalam perancangan perangkat keras sistem ini terdiri dari rangkaian mikrokontroler, modul sensor load cell, modul rangkaian penguat, rangkaian ADC eksternal dan penampil LCD. Gambar 3.1 merupakan blok diagram dari perancangan perangkat keras dari sistem ini.

Gambar 3.1 Blok Diagram sistem

Penjelasan blok diagram sistem di atas, yaitu: 3.2.1 Sensor Load Cell

Komponen utama pada perangkat keras ini adalah sebuah sensor load cell. Jika sensor ini diberikan buah maka hasil keluarannya adalah berupa tegangan, akan tetapi karena besarnya tegangan keluaran saat buah maksimal sangat kecil, maka masih harus dikuatkan dahulu menggunakan rangkaian penguat.

Sensor ini akan bekerja apabila diberikan tegangan masukan sebesar 5 volt. Sensor ini memiliki empat keluaran yang sudah berbentuk kabel yang terdiri dari empat warna pula, yakni warna merah untuk tegangan masukan dan warna hitam untuk groundingnya. Dua kabel lain lagi adalah berwarna hijau

untuk keluaran sinyal positif dan kabel putih untuk keluaran negatif (ground). ADC Eksternal

Sensor Load Cell Penampil LCD

Bluetooth Smartphone

(41)

28

3.2.2 Modul Penguat

Rangkaian penguat ini dapat menguatkan hingga seribu kali, sehingga dapat disesuaikan sesuai kebutuhan akan dikuatkan berapa kali. Cara mengatur penguatannya adalah saat kalibrasi. Berikut adalah cara mengalibrasi modul ini:

a. Keluaran sensor dihubungkan ke masukan rangkaian ini. Kabel merah dari sensor terhubung ke E+, kabel putih terhubung ke S-, kabel hijau terhubung ke S+ dan kabel hitam terhubung ke E-.

b. Mengatur tegangan keluaran agar sama dengan nol : sensor dibiarkan tanpa beban kemudian VR1 dan VR3 diatur agar nilai yang ditampilkan sesuai keinginan

c. Mengatur tegangan keluar agar maksimal : sensor diberikan beban maksimal, dalam kasus ini, buah maksimal yang bisa diterima sensor ini adalah lima kilogram. Setelah itu VR2 diatur agar sesuai kebutuhan berapa kali penguatannya.

Rangkaian ini bekerja pada tegangan 9 volt dan tegangan keluaran yang dihasilkan berkisar antara 0 hingga 4.3 volt. Modul ini dapat menguatkan karena di dalam rangkaiannya terdapat IC yang mempunyai fitur sebagai penguat instrumentasi. Dan juga hasil keluarannya sudah terbebas dari noise

(42)

29

3.2.3 ADC Eksternal

Bagian ini berfungsi untuk mengubah hasil keluaran dari sensor yang masih analog yaitu berupa tegangan menjadi data digital agar bisa diolah mikrokontroler. ADC eksternal ini diperlukan agar pembacaan data dari buah yang diberikan lebih akurat karena menggunakan ADS7822 yang berkapasitas 12-bit.

Keluaran dari rangkaian penguat tadi dihubungkan ke J1 yaitu pin 2 ADS sebagai non-inverting input. Keluaran dari ADS ini dihubungkan

langsung ke rangkaian sistem minimum ATmega16 seperti ditunjukkan pada gambar 3.2 di bawah. Komunikasi yang digunakan untuk menghubungkan mikrokontroler dan ADC eksternal ini adalah SPI (Serial Peripheral Interface)

dengan konfigurasi seperti pada tabel 3.1.

Tabel 3.1 Konfigurasi pin ADS7822 dan ATmega16 Pin ADS7822 Pin ATmega16

5 CS 5 SS

6 Dout 7 MISO

(43)

30

Gambar 3.2 Skematik rangkaian ADC eksternal

Dalam pengaplikasiannya, ADS7822 ini membutuhkan tegangan Vcc sebesar 2.7 hingga 3.6 volt. Sedangkan tegangan referensinya (Vref) disesuaikan dengan inputan yaitu sebesar 5 volt.

3.2.4 Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler

Rangkaian pengendali utama pada sistem ini adalah rangkaian pengendali mikrokontroler ATmega16 yang merupakan suatu piranti yang mampu menangani berbagai operasi aritmatika seperti penjumlahan, pengurangan, perkalian, pembagian, perbandingan, serta menangani pengendalian peralatan melalui port-port yang dimilikinya.

Mikrokontroler ATmega16 digunakan sebagai pengendali utama untuk kemudian ditampilkan ke LCD. Keluaran akan bergantung pada masukan dari sensor load cell, setelah itu data dari inputannya diolah dan akan

ditampilkan ke LCD.

(44)

31

Rangkaian ini dilengkapi dengan beberapa komponen pendukung lainnya, seperti crystal yang berfungsi sebagai clock mikrokontroler dengan tambahan

dua buah kapasitor keramik sebesar 22 pF. Sebuah saklar digunakan untuk mereset mikrokontroler jika ingin mengulang proses mikrokontroler dari awal. Led juga digunakan sebagai indikator aktif atau tidaknya rangkaian sistem minimum mikrokontroler ini.

Perancangan sistem ini menggunakan hampir seluruh port mikrokontroler. Hampir semua port pada mikrokontroller digunakan. Berikut deskripsinya:

1. Port B digunakan untuk pemrograman IC. Pin yang digunakan untuk pemrograman IC yaitu portB.5, portB.6, portB.7 yaitu MOSI, MISO, dan SCK ditambah dengan RESET dan GND. Selain untuk pemrograman, port B juga digunakan untuk menghubungkan dengan ADC eksternal karena menggunakan komunikasi SPI. Pin yang digunakan adalah portB.4 SS, portB.6 MISO, dan portB.7 SCK.

2. Port C digunakan sebagai data bus 4 bit display LCD dan juga kontrol

pin RS dan E pada display LCD. Untuk data bus 4 bit display LCD

digunakan PortC.4 hingga PortC.7. Untuk PortC.0 digunakan untuk kontrol RS dan portC.1 untuk kontrol E display LCD.

3. Port D digunakan untuk menghubungkan ke komponen Bluetooth. Pin

(45)

32

3.2.5 Penampil LCD 16x2

LCD merupakan penampil yang akan memberikan informasi suatu sistem, hasil keluaran dari data yang diolah mikrokontroler merupakan sumber informasi yang ditampilkan. LCD yang digunakan adalah yang bertipe 16x2 yaitu terdiri dari 2 baris yang dapat menampilkan 16 karakter pada setiap barisnya. LCD ini nantinya yang akan menampilkan berapa berat buah yang ditimbang dalam satuan kilogram.

Prinsip kerja LCD dengan mikrokontroler secara umum adalah dengan pengiriman data bus 4-bit atau 8-bit. Pengiriman data bus 8-bit adalah data

yang ditulis atau dibaca oleh mikrokontroler kea tau dari LCD dilakukan dalam sekali proses. Sedangkan data bus 4-bit pengiriman datanya dilakukan dua kali

agar memenuhi 8-bit, yang pertama mengirim 4-bit MSB baru kemudian mengirim 4-bit LSB. Pada alat ini menggunakan sistem antarmuka 4-bit. Sistem antarmuka 4-bit ini minimal hanya membutuhkan 7-bit, yaitu 3 pin untuk control dan 4 pin untuk data, berikut konfigurasinya di tabel 3.2.

Tabel 3.2 Konfigurasi pin LCD

No Pin LCD Nama Pin LCD Terhubung ke

1 Vss GROUND

2 Vdd +5V

3 Vo Resistor Variabel

4 RS PortC.0

(46)

33

6 E PortC.2

7 DB0 -

8 DB1 -

9 DB2 -

10 DB3 -

11 DB4 PortC.4

12 DB5 PortC.5

13 DB6 PortC.6

14 DB7 PortC.7

15 A/VEE +5V

16 K GROUND

3.2.6 Bluetooth

Modul Bluetooth HC-05 adalah piranti yang digunakan sebagai antarmuka mikrokontroler dengan ponsel android. Data yang ditampilkan pada LCD akan dikirimkan ke ponsel android oleh Bluetooth. Pin TXD Bluetooth akan dihubungkan dengan pin PD1.RXD mikrokontroler. Sedangkan pin RXD Bluetooth dihubungkan dengan pin PD0.TXD pada mikrokontroler.

3.2.7 Smartphone

Smartphone yang digunakan untuk penelitian skripsi ini adalah adroid dengan merk Asus dengan tipe Zenfone5 dan menggunakan OS dengan versi

(47)

34

lebih mudah digunakan untuk menghubungkan dengan mikrokontroler melalui koneksi Bluetooth.

Smartphone ini juga terinstal sebuah aplikasi yang dijadikan sebagai antarmuka bluetooth dari timbangan yang dikoneksikan.

3.3 Perancangan Perangkat Lunak

Perancangan perangkat lunak digunakan sebagai dasar acuan untuk membuat program yang akan ditanamkan pada mikrokontroler ATmega16. Pada alat ini mikrokontroler diprogram menggunakan sebuah perangkat lunak CodeVision AVR dengan bahasa C dengan bentuk file ekstensi *.c, kemudian

dicompile menjadi file heksadesimal dalam bentuk ekstensi *.hex. Sedangkan

untuk memprogram android digunakan sebuah perangkat lunak, yaitu App Inventor.

3.3.1 Program Mikrokontroller

Gambar 3.3 merupakan flowchart atau rancangan dari program

(48)

35

Gambar 3.3 Flowchart program mikrokontroler keseluruhan

Berdasarkan diagram alir program terdiri dari 2 bagian utama, yaitu : 1. Program Mikrokontroler

a. Program ADC

b. Menampilkan ke LCD 2. Program Android

a. Tampilan menu utama aplikasi b. Program pengukuran

c. Program list buah

Mulai

Inisialisasi SPI, LCD, Bluetooth

Ambil data ADC

Kirim data ke ponsel via bluetooth Olah data

Selesai Tampilkan ke

(49)

36

d. Program cek stock buah e. Tentang aplikasi

Program pertama kali akan menginisialisasi penggunaan ADC, dan Bluetooth. Kemudian ketika diberikan beban, ada tegangan yang dihasilkan sensor load cell yang dikonversi menggunakan ADC. Setelah dikonversi menjadi data digital, data tersebut diolah sehingga dapat ditampilkan pada LCD sesuai dengan berat beban dalam satuan gram. Data yang tertampil pada LCD tersebut, selanjutnya akan dikirim ke android via Bluetooth.

3.3.1.1 Program Konversi Data ADC

Program bagian ini berfungsi untuk mengonversi data ADC untuk kemudian diubah agar tertampil menjadi bentuk dengan satuan kilogram. Gambar 3.4 berikut merupakan flowchart untuk program pengambilan data

(50)

37

Gambar 3.4 Flowchart program untuk pengambilan data ADC

Berikut di bawah adalah potongan program untuk flowchart

pengambilan data ADC :

AKTIFKAN_ADS; data_high=0; data_low=0;

data_high=kirim_SPI(0x0F); data_high&=0b0000111111; data_low=kirim_SPI(0xFF); MATIKAN_ADS;

result=((data_high<<8)|data_low); result=(result/2);

if (result<=16) { result=0; }

hasil=((result/4095)*5000);

Dari potongan program terdapat perintah untuk mengirimkan data ADC, yaitu pengiriman data high dan data low. Kemudian kedua data

tersebut digabungkan menggunakan fungsi or dan menjadi data ADC yang

(51)

38

result. Untuk mengonversi hasil ADC agar menjadi satuan kilogram menggunakan rumus yang disimpan dalam variabel hasil.

3.3.1.2 Menampilkan ke LCD

Gambar 3.5 adalah flowchart untuk program pengolahan data dan

menampilkan hasil ke LCD.

Gambar 3.5 Flowchart pengolahan data dan tampilan

Program pada bagian ini akan mengonversikan data analog menjadi data digital, sehingga dapat diproses oleh mikrokontroler untuk ditampilkan berat beban dalam satuan gram.

Hasil akhir dari program secara keseluruhan ini adalah menampilkan berat buah dalam satuan gram pada LCD. Berikut di bawah merupakan potongan program untuk menampilkan pada LCD.

Mulai

Inisialisasi LCD

Selesai Tampilkan ke

LCD

(52)

39

while(1){

hitung();

tampil_lcd(0,0,"Berat %.0f gram", RPS); delay_ms(50);

3.3.2 Program Android

Gambar 3.7 merupakan flowchart pemrograman pada android. Flowchart tersebut merupakan alur kerja dari pemrograman untuk aplikasi android.

Hal yang dilakukan pertama adalah memasang aplikasi MIT AI2 Companion. Aplikasi ini merupakan fitur dari App Inventor untuk memasang aplikasi yang dibuat pada ponsel android. Setelah memasang aplikasi tersebut, kita dapat memindai QR Code dari aplikasi yang kita buat melalui kamera

ponsel agar dapat terpasang pada ponsel.

Untuk dapat menjalan aplikasi, terlebih dahulu kita mengaktifkan Bluetooth ponsel dan mem-pairing dengan Bluetooth pada timbangan. Pin

1234 digunakan untuk mem-pairing Bluetooth.

(53)

40

Diagram alir untuk aplikasi android dapat dilihat pada gambar 3.6.

Gambar 3.6 Flowchart aplikasi android

Mulai

Aktifkan bluetooth pairing sandi 1234

Terima data berat dari timbangan

Selesai Buka Aplikasi

Masukkan database harga buah

Hubungkan bluetooth

Pilih buah

(54)

41

3.3.2.1 Perancangan Antarmuka Menu Utama Aplikasi Android

Main menu adalah menu halaman utama yang pertama kali

ditampilkan dalam aplikasi Timbangan Buah ini. Menu utama aplikasi ini berisi beberapa tombol pilihan untuk mengakses menu yang dibutuhkan. Antarmuka menu utama dari aplikasi android ini bisa dilihat pada gambar 3.7(a) dan flowchart dari menu utama pada gambar 3.7(b) di bawah.

(a)

(b)

Gambar 3.7 Antarmuka dan Flowchart tampilan menu utama

(55)

42

3.3.2.2 Program Pengukuran

Program pengukuran merupakan sub-menu dari aplikasi ini. Sub-menu ini berisi; tampilan data berat dari timbangan, pilihan buah, tampilan harga buah per kilogram, dan tampilan harga total buah. Gambar 3.8(a) menunjukkan antarmuka dan 3.8(b) flowchart sub-menu Mulai Pengukuran.

(a) (b)

Gambar 3.8 Antarmuka dan flowchart sub-menu Mulai Pengukuran

Mulai

Menerima data berat dari timbangan

Pilih buah

Hitung harga

Selesai Mulai pengukuran

Aktif dan koneksikan dengan bluetooth HC-05

tampilkan data berat buah dari timbangan

(56)

43

3.3.2.3 Program Tambah List Buah

Tambah List Buah merupakan sub-menu dari aplikasi timbangan buah android ini. Sub-menu ini berfungsi untuk memasukkan nama buah dan harga buah dalam satuan Rupiah/kilogram, serta jumlah stoknya. Artinya, harga yang dimasukkan merupakan harga yang berlaku tiap satu kilogram.

Jika ingin membarui harga buah, cukup dengan memasukkan nama buah yang ingin diperbarui serta harganya, maka list penyimpanan harga buah akan otomatis membarui. Gambar 3.9(a) di bawah merupakan antarmuka sebelum Buah dan Harga Buah dimasukkan, gambar 3.9(b) ketika Buah dan Harga Buah telah dimasukkan, akan ada pop-up “Success”, dan gambar 3.9(c) flowchart sub-menu Tambah List Buah.

(a) (b) (c)

Gambar 3.9 Antarmuka dan flowchart sub-menu Tambah List Buah

Tambah list buah

masukkan nama buah

masukkan harga buah per kilogram

(57)

44

3.3.2.4 Program Cek Stock Buah

Sub-menu lainnya yang terdapat pada aplikasi Fruit Scale ini bernama Cek Stock Buah. Sub-menu ini berfungsi sebagai media penyimpanan harga buah serta stoknya dalam tampilan list.

Harga buah yang telah dimasukkan pada sub-menu Tambah List Buah dapat dengan mudah dicek pada sub-menu ini. Flowchart dan antarmuka aplikasinya ditunjukkan oleh gambar 3.10 di bawah.

(a) (b)

Gambar 3.10 Flowchart dan antarmuka sub-menu Cek Stock Buah

3.3.2.5 Program Tentang pada Aplikasi

Aplikasi Fruit Scale ini terdapat sebuah sub-menu “Tentang” yang berisi kredit dari aplikasi yang dibuat. Antarmuka aplikasinya dapat dilihat pada gambar 3.11 berikut.

Mulai

Selesai Cek stok buah

(58)

45

(59)

46

BAB IV

PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Metode Pengujian

Bab ini membahas tentang pengujian berdasarkan perancangan sistem yang telah dibuat. Tujuan dari pengujian ini adalah untuk mengimplementasikan apakah sistem sudah dapat bekerja berdasarkan spesifikasi yang telah dibuat. Dan hasil dari pengujian ini akan dimanfaatkan untuk menyempurnakan kinerja sistem, dan sekaligus digunakan dalam pengembangan lebih lanjut.

Metode pengujian yang digunakan meliputi dua macam, yaitu pengujian sistem secara fungsional dan pengujian sistem secara keseluruhan. Pengujian fungsional ditujukan apakah bagian-bagian yang membentuk sistem ini sudah dapat menjalankan fungsi sesuai yang telah direncanakan. Sedangkan pengujian sistem secara keseluruhan bertujuan untuk memperoleh hasil dari sistem yang telah dibuat dan untuk memperoleh beberapa parameter untuk pengembangan jika nantinya akan dilakukan.

4.2 Pengujian Fungsional

Pengujian fungsional dilakukan di masing-masing bagian yang membentuk sistem ini. Pengujian bagian demi bagian dari sistem ini:

1. Pengujian rangkaian mikrokontrolerATmega16 dan LCD 2. Pengujian load cell

(60)

47

4. Pengujian ADC eksternal 5. Pengujian Bluetooth

Berikut hasil pengujian masing-masing bagian fungsional:

4.2.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATmega16 dan LCD

Pengujian pada rangkaian mikrokontroler ATmega16 ini dilakukan dengan memberikan teganan sebesar 5 volt kemudian diukur tegangannya di beberapa pin tertentu, untuk memastikan apakah rangkaian sistem minimum mikrokontroler ini sudah mendapatkan aliran tegangan sesuai kebutuhan, sehingga dapat digunakan. Tabel 4.1 di bawah merupakan hasil pengukuran tegangan pada rangkaian sistem minimum.

Tabel 4.1 Pengukuran rangkaian sistem minimum

Untuk pengujian LCD dilakukan dengan memasang LCD di port C, karena port C diatur sebagai keluaran. Jika rangkaian sistem minimum ini sudah dapat bekerja saat diberikan tegangan, maka LCD akan menyala. Tidak cukup hanya dengan menyala, LCD ini akan menampilkan karakter yang diinginkan melalui program berikut;

Void main() { While (1) {

No Titik Pengukuran Hasil (Volt)

1. Vcc 4.8

2. GND 0

(61)

48

DDRC=0xFF; // semua pin port C adalah keluaran lcd_init(16); kolom modul lcd 16

lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf(Bismillah”); delay_ms(200); } }

Gambar 4.1 Pengujian mikrokontroler dan LCD

4.2.2 Pengujian Load Cell

Pengujian sensor load cell ini dilakukan dengan memberikan berat beban tertentu pada sensor kemudian nilai tegangan keluarannya diukur. Pengujian ini dilakukan dengan menghubungkan bagian keluaran ke avometer digital, untuk dapat diukur berapa besar tegangan keluaran dari setiap beban yang diberikan, dan memberikan tegangan masukan sensor sebesar 5 volt agar dapat bekerja. Hasil pengukuran dapat dilihat pada tabel 4.2.

Tabel 4.2 Hasil pengukuran sensor load cell Beban

(kg)

Tegangan Keluaran (mV) Nilai rata-rata (mV) Pengujian I Pengujian II Pengujian III

0 0 0 0 0

0,5 0,5 0,5 0,51 0,503

1 0,98 0,99 0,98 0,983

(62)

49

Grafik tegangan keluaran dengan

beban masukan

Dari tabel 4.2 didapatkan bentuk grafik seperti gambar 4.2 berikut

Gambar 4.2 Grafik hasil pengukuran tegangan keluaran dengan beban masukan

(63)

50

sempurna. Perubahan tegangan dari setiap beban yang diberikan besarnya hampir sebanding. Dapat diamati pula, semakin besar berat beban maka besar tegangannya semakin besar pula dan perubahan besar tegangan dari masing-masing berat beban cenderung konstan.

4.2.3 Pengujian Modul Penguat

Pengujian rangkaian modul penguat ini dilakukan dengan menghubungkan keluaran sensor, yaitu kabel merah masuk ke E+, kabel putih terhubung ke S-, kabel hijau dihubungkan dengan S+ dan kabel hitam masuk ke E-. Tegangan masukannya sebesar 9 volt. Sedangkan keluaran dari penguat ini dihubungkan ke avometer, S terhubung ke avometer positif dan G dihubungkan ke ground. Sebelum menggunakan modul ini disarankan untuk

melakukan kalibrasi terlebih dahulu, yaitu untuk mengatur besar tegangan keluaran minimal dan maksimal. Tegangan keluaran saat beban minimal (tanpa beban) sebesar 0,007 volt, sedangkan saat beban maksimal 5 kg tegangan keluarannya sebesar 3,27 volt. Tegangan saat beban maksimal diberikan sebesar 3,27 volt karena untuk mengimbangi besarnya tegangan pada rangkaian ADC eksternal.

(64)

51

Tabel 4.3 Hasil pengujian modul penguat Beban

(kg)

Tegangan Keluaran (Volt) Nilai rata-rata (Volt) Pengujian I Pengujian II Pengujian III

0 0,007 0,007 0,007 0,007

0,5 0,25 0,25 0,25 0,25

1 0,59 0,59 0,59 0,59

1,5 0,93 0,93 0,93 0,93

2 1,26 1,26 1,26 1,26

2,5 1,6 1,6 1,59 1,596

3 1,93 1,93 1,93 1,93

3,5 2,26 2,26 2,26 2,26

4 2,61 2,61 2,61 2,61

4,5 2,95 2,95 2,94 2,946

5 3,27 3,27 3,27 3,27

(65)

52

Tabel 4.4 Perbandingan Tegangan Keluaran Load Cell Dan Modul Penguat Beban

(kg)

Tegangan Keluaran Penguatan (kali) Pengujian I Pengujian II

0 0,00 0,00 0

0,5 0,503 0,25 497

1 0,983 0,59 600

1,5 1,446 0,93 643

2 1,92 1,26 656

2,5 2,4 1,596 665

3 2,88 1,93 670

3,5 3,34 2,26 676

4 3,82 2,61 683

4,5 4,28 2,946 688

5 4,75 3,27 688

(66)

53

4.2.4 Pengujian ADC eksternal

Pengujian bagian ADC eksternal ini dilakukan dengan menghubungkan keluaran dari modul penguat dengan pin 2 sebagai non-inverting input. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah rangkaian ADC eksternal ini sudah melakukan fungsinya dengan benar atau belum. IC ADC yang digunakan adalah yang berkapasitas 12-bit, yaitu berarti ada 212 – 1 = 4095 banyaknya cacahan maksimal yang didapatkan dari ADS7822 ini.

Dalam pengujian ini, angka yang harus ditampilkan adalah di antara 0 hingga 4095. 0 untuk nilai tanpa beban, sedangkan 4095 untuk nilai dengan beban penuh. Angka tersebut merupakan nilai ADC yang telah dikonversi ke bentuk digital tetapi dalam bilangan desimal. Tabel 4.5 adalah nilai keluaran ADC.

Tabel 4.5 Tegangan Keluaran ADC dan Hasil Konversi

Beban (kg)

Tegangan

Keluaran (V) ADC

0 0,007 0

0,5 0,25 325

1 0,59 740

1,5 0,93 1147

2 1,26 1547

2,5 1,596 1998

3 1,93 2417

(67)

54

4 2,61 3282

4,5 2,946 3688

5 3,27 4095

Dari hasil ADC yang sudah didapatkan melalui pengukuran, kita juga dapat menghitungnya agar dapat dibandingkan dengan hasil pengukuran, apakah terdapat error atau tidak saat pengukuran. Untuk menghitung besarnya nilai ADC dapat menggunakan persamaan (4.1):

Nilai ADC =

……… (4.1)

Sedangkan untuk menghitung besar tegangan dari nilai ADC yang terukur dapat menggunakan persamaan (4.2):

Tegangan keluaran =

…………...….(4.2)

(68)

55

Tabel 4.6 Perbandingan Hasil Pengukuran Dan Perhitungan Nilai Tegangan dan ADC

Berat Beban

(kg)

Nilai Terukur Nilai Terhitung Error (%) Tegangan

(69)

56

4.2.5 Pengujian Bluetooth

Pengujian bluetooth dilakukan untuk mengetahui seberapa jauh jarak yang dapat dicapai untuk bisa terhubung antara device android dengan sistem pada timbangan ini.

Tabel 4.7 Pengujian Koneksi Bluetooth Jarak (m) Koneksi Bluetooth

1 Terhubung

2 Terhubung

3 Terhubung

4 Terhubung

5 Terhubung

6 Terhubung

7 Terhubung

8 Terhubung

9 Terhubung

10 Terhubung

11 Tidak terhubung

4.2.6 Pengujian Beban Seluruh Sistem

(70)

57

mikrokontroler digunakan untuk komunikasi SPI dengan ADS7822, sedangkan ADS7822 mendapatkan inputan langsung dari rangkaian penguat yang sudah terhubung dengan sensor load cell.

Tabel 4.8 Hasil pengujian beban keseluruhan Berat

Beban (gram)

Pengujian I Pengujian II Pengujian III

(71)

58

1500 1514 1516 1517 1515,667 1,04

1600 1615 1617 1616 1616 1

1700 1717 1718 1719 1718 1,05

1800 1818 1819 1820 1819 1,05

1900 1919 1920 1921 1920 1,05

2000 2029 2029 2029 2029 1,45

2100 2130 2131 2132 2131 1,47

2200 2233 2234 2234 2233,667 1,53

2300 2333 2334 2335 2334 1,47

2400 2435 2436 2437 2436 1,5

2500 2536 2537 2536 2536,333 1,45

2600 2637 2638 2640 2636,333 1,47

2700 2740 2742 2744 2742 1,55

2800 2842 2844 2844 2843,333 1,54

2900 2944 2945 2946 2945 1,55

3000 3046 3047 3049 3047,333 1,57

3100 3149 3152 3156 3151,333 1,68

3200 3252 3255 3256 3254,333 1,69

3300 3355 3357 3356 3356 1,69

3400 3456 3457 3457 3456,667 1,67

3500 3559 3561 3560 3560 1,71

(72)

59

3700 3763 3765 3764 3764 1,72

3800 3866 3868 3867 3867 1,76

3900 3971 3970 3969 3970 1,79

4000 4070 4070 4069 4069,667 1,74

4100 4172 4170 4173 4171,667 1,74

4200 4273 4274 4275 4274 1,76

4300 4374 4375 4376 4375 1,74

4400 4476 4478 4478 4477,333 1,75

4500 4578 4580 4580 4579,333 1,76

4600 4680 4681 4682 4681 1,76

4700 4782 4785 4784 4783,667 1,78

4800 4883 4884 4885 484884 1,75

4900 4987 4986 497 4986 1,76

5000 5038 5038 5038 5038 0,76

Besarnya faktor kesalahan dapat dihitung dengan menggunakan rumus

Faktor kesalahan =

………(4.3)

Dari tabel 4.8 dapat dibuat grafik untuk melihat linieritas hasil

(73)

60

Gambar 4.3 Grafik hasil pengujian keseluruhan

Dapat diamati dari gambar 4.3, setelah dilakukan tiga kali proses pengambilan data, didapatkan nilai rata-rata dari tiga kali pengujian tersebut tidak terlalu berbeda dengan nilai sebenarnya. Dan besar faktor kesalahan masing-masing pengujian tiap beban tidak mencapai 5%.

4.2.6 Pengujian Aplikasi Android

Pengujian aplikasi android dilakukan untuk mengecek apakah aplikasi dapat berjalan normal pada device lain. Table 4.9 merupakan device yang

digunakan untuk pengecekan aplikasi Fruit Scale ini.

y1 = 1.0175x - 5.3241

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

B

(74)

61

Tabel 4.9 Pengujian Aplikasi Android pada Device Lain

(75)

62

4.2.7 Pengujian Seluruh Sistem dan Aplikasi

Pengujian seluruh sistem dan aplikasi merupakan pengujian akhir dari penelitian skripsi ini. Dimana pada aplikasi Fruit Scale pada android akan menampilkan hasil pembacaan berat dari timbangan serta melakukan perhitungan harga dari buah yang ditimbang. Tabel 4.10 berikut merupakan hasil pengujian akhir.

Tabel 4.10 Hasil pengujian seluruh sistem dan aplikasi android Beban timbangan

(gram)

LCD Timbangan Tampilan Android

500

(76)

63

1500

2000

(77)

64

Pengujian dilakukan lima kali dengan tiga pemilihan buah berbeda. Buah melon pada pengujian pertama, buah alpukat pada pengujian dua dan tiga, dan buah anggur merah pada dua pengujian terakhir.

(78)

65

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Setelah melakukan perancangan, percobaan, pengukuran serta analisis data dari proyek akhir PENGEMBANGAN TIMBANGAN BUAH DIGITAL BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA16 DAN TERINTEGRASI ANDROID ini, maka dapat diambil beberapa kesimpulan, yaitu:

1. Timbangan digital berbasis mikrokontroler ATmega16 merupakan alat yang mengombinasikan beberapa piranti, yaitu sebuah sensor load cell,

rangkaian sistem minimum ATmega16, rangkaian penguat, ADC eksternal, dan Bluetooth.

2. Ketelitian dari timbangan digital yang dibuat ini mendekati akurat. Persentase faktor kesalahannya di antara 0.00 hingga 2.33 %

3. Aplikasi android selain untuk display berat buah yang ditimbang, dapat juga untuk mengalkulasi harga buah yang ditimbang

4. Aplikasi android dapat dipasang dan digunakan di beberapa device ponsel pintar berbasis android dengan berbagai merk.

5.2 Saran

Beberapa saran yang dapat disampaikan adalah sebagai berikut:

(79)

66

2. Untuk sensor yang akan digunakan dapat menggunakan yang berkapasitas maksimal 10 kilogram agar lebih banyak yang dapat ditimbang.

3. Aplikasi android dapat dikembangkan dengan menambah fitur lain atau tampilannya dapat dibuat sesuai keinginan.

(80)

67

DAFTAR PUSTAKA

Bejo, Agus, 2008, Rahasia Kemudahan Bahasa C dalam Mikrokontroler ATMega8535, edisi 1, Graha Ilmu, Yogyakarta.

Setyawan, A., A., 2012, Cara Kerja Load Cell Timbangan,

http://load-cell.blogspot.com/, diakses tanggal 10 Januari 2014.

Purnama, Agus, 2012, Sensor Strain Gauge,

http://elektronika-dasar.web.id/komponen/sensor-tranducer/sensor-strain-gauge/, diakses

tanggal 10 Januari 2014.

Computer, Wahana, 2013, Membuat Aplikasi Android Tanpa Coding dengan APP Inventor, Elex Media Komputindo, 2013.

Yovi, Muhammad, 2014, Sejarah Android dan Nama-nama Versi Android,

http://woocara.blogspot.co.id/2015/02/sejarah-android-dan-nama-nama-versi-android.html, diakses 28 Februari 2016.

Teacher, App Inventor, 2015, App Inventor 2 How to Create And Store Files On Your Phone, https://www.youtube.com/watch?v=YbIwITeex5s,

diakses 18 Maret 2016.

CodedSteele, 2014, AppInventor-Tutorial #7-Utilizing a web database,

https://www.youtube.com/watch?v=QCFq8US838I, diakses 18 Maret

2016.

Indonesia, Elektro, 2001, BLUETOOTH : Teknologi Komunikasi Wireless untuk Layanan Multimedia dengan Jangkauan Terbatas,

http://www.elektroindonesia.com/elektro/khu36.htm, diakses 22 Maret 2016.

CS, Enjoy, 2016, App Inventor #3 Writing to and Reading from A Database,

Gambar

Gambar 2.6 Konfigurasi pin ADS7822
Gambar 2.10 Bluetooth HC-05
Gambar 3.3 Flowchart program mikrokontroler keseluruhan
Gambar 3.4 Flowchart program untuk pengambilan data ADC
+7

Referensi

Dokumen terkait