BAB II
DASAR TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka
Hasal Alwi Azhari, 2013, dalam pembuatan karya ilmiah tentang Perancangan Sistem Pengukuran Tinggi Dan Berat Badan Untuk Wahana Permainan. Pengukuran tinggi dan berat badan pengunjung merupakan suatu proses yang biasa dilakukan oleh petugas wahana permainan. Permasalahan yang ada adalah kedua pengukuran tersebut masih menggunakan peralatan yang sederhana dan masih tersedia secara terpisah. Permasalahan lainnya adalah keterbatasan fisik seorang petugas yang tugasnya tidak hanya melakukakan pengukuran tinggi dan berat badan, akan tetapi masih terdapat pekerjaan lain seperti menghitung jumlah pengunjung yang memasuki area wahana permainan. Untuk mengatasi permasalahan tersebut adalah dengan merancang sebuah sistem otomatisasi pengukur tinggi dan berat badan. Sistem ini dapat dibangun dengan memanfaatkan Mikrokontroler ATmega8535 sebagai pengendali sistem. Keypad 4x3 sebagai set point batas tinggi dan berat badan serta jumlah maksimum pengunjung. Sensor ultrasonik PING sebagai pengukur tinggi badan. Sensor strain gage sebagai pengukur berat badan. infrared transmittter dan infrared receiver untuk menghitung jumlah pengunjung. Solenoid sebagai kunci pada pintu masuk wahana permainan.
Berbasis Mikrokontroler ATmega89S51. Telah dilakukan perancangan dan realisasi alat pengukur suhu tubuh digital skala celcius dengan keluaran suara. Alat ini dapat dimanfaatkan sebagai alternatif dalam pengukuran suhu tubuh terutama suhu tubuh orang yang mengalami cacat tunanetra. Perangkat keras alat ini terdiri dari sensor suhu LM35, penguat LM358, ADC0804, Mikrokontroler AT89S51, sevent segment, dan ISD1420. Alat ini bekerja seperti thermometer biasa yaitu mengukur derajat suhu tubuh pada skala celcius. Suhu tubuh akan terbaca oleh sensor, kemudian tegangan keluaran dari sensor akan dikuatkan oleh peguat yang selanjutnya akan diubah menjadi data digital oleh ADC0804. Data digital tersebut akan diproses oleh mikrokontroler dan ditampilkan kedalam peraga seven segment yang akan diikuti oleh keluaran suara.
mikrokontroler BS2P40 sebagai pengontrol kerja komponen lain dan pengolah data yang diterima dari setiap alat ukur dan Modul Embedded MP3 Module TDB380 sebagai komponen elektronik yang mengolah data pada mikrokontroler menjadi suara, dan memanfaarkan speaker untuk media keluarannya yaitu suara Penggunaan metode pengukuran tinggi dan suhu badan manusia seperti pada kedua jurnal ilmiah tersebut menjadi acuan pada pembuatan Tugas Akhir ini. Akan tetapi ada banyak hal yang berbeda, diantaranya dari segi komponen elektronik yang digunakan, konsep rangkaian yang berbeda, serta spesifikasi alat secara keseluruhan. Rancang bangun alat pengukur tinggi dan badan manusia pada Tugas Akhir ini menggunakan sensor HC-SR04 sebagai pengukur tinggi badan, sensor DS18B20 sebagai pengukur suhu badan, Raspberry Pi sebagai pusat pengatur dan pengendali, dan Monitor LCD sebagai tampilan hasil pengukuran.
2.2 Landasan Teori
2.2.1 Tinggi Badan dan Suhu Badan
Menurut tim anatomi Fakultas Ilmu Kesehatan Universitas Negeri Yogyakarta dalam diktat anatomi manusia tinggi tubuh atau tinggi badan adalah jarak maksimum dari vertek ke telapak kaki. Tinggi badan dapat ukur dari alas kaki ke titik tertinggi pada posisi tegak.
beberapa saat. Menurut Wahyudi (2011: 1) yang dikutip Catur baharudin (2007: 7) berpendapat bahwa tinggi badan diukur dalam posisi berdiri sikap sempurna tanpa alas kaki.
Suhu jaringan dalam tubuh (core temperature, suhu inti) tetap konstan dalam kisaran ± 1ºF (± 0,6ºC) meskipun suhu lingkungan berfluktuasi tajam. Suhu tubuh normal rerata diperkirakan antara 0.5ºF dan 98,6ºF jika diukur melalui mulut dan sekitar 1ºF lebih tinggi di rektum (Guyton dan Hall, 2009).
Biasanya, nilai normal untuk suhu oral manusia adalah 37ºC (98,6ºF), tetapi pada sebuah penelitian besar terhadap orang-orang muda normal, suhu oral pagi hari rerata adalah 36,7ºC dengan simpang baku 0,2ºC. Suhu rektum dapat mencerminkan suhu pusat tubuh (core temperature). Suhu oral pada keadaan normal 0.5ºC lebih rendah daripada suhu rektum, tetapi suhu ini dipengaruhi oleh banyak faktor, termasuk makanan/minuman panas atau dingin, mengunyah permen karet, merokok, dan bernafas melalui mulut (Ganong, 2008).
2.2.2 Sensor Ultrasonik
Sensor ultrasonik adalah alat elektronika yang kemampuannya bisa mengubah dari energi listrik menjadi energi mekanik dalam bentuk gelombang
suara ultrasonik. Sensor ini terdiri dari rangkaian pemancar ultrasonik yang
padat, cair maupun gas. Gelombang ultrasonik adalah gelombang rambatan energi dan momentum mekanik sehingga merambat melalui ketiga element tersebut sebagai interaksi dengan molekul dan sifat enersia medium yang dilaluinya.
Ada beberapa penjelasan mengenai gelombang ultrasonik. Sifat dari gelombang ultrasonik yang melalui medium menyebabkan getaran partikel dengan medium amplitudo sama dengan arah rambat longitudinal sehingga menghasilkan partikel medium yang membentuk suatu rapatan atau biasa disebut Strain dan tegangan yang biasa disebut Strees. Proses yang menyebabkan terjadinya rapatan dan regangan di dalam medium disebabkan oleh getaran partikel secara periodik selama gelombang ultrasonik lainya. Gelombang ultrasonik hanya bisa didengar oleh makhluk tertentu seperti kelelawar dan ikan paus. Kelelawar menggunakan gelombang ultrasonik untuk berburu di malam hari sementara paus menggunakanya untuk berenang di kedalaman laut yang gelap.
Pada suhu udara 15 derajat celsius bunyi dapat merambat di udara bebas pada kecepatan 340 meter perdetik. Perhitungan waktu yang diperlukan untuk menerima pantulan pada jarak tertentu mempunyai persamaan 2.1:
Keterangan:
S = Jarak antara sensor ultrasonik dengan obyek yang terdeteksi (Cm) V = Cepat rambat gelombang bunyi di udara dengan kecepatan normal (340 m/s).
2.2.3 SensorSuhu
Sensor suhu adalah komponen yang biasanya digunakan untuk merubah panas menjadi listrik untuk mempermudah dalam menganalisa besarannya. Untuk membuatnya ada dua cara yaitu dengan menggunakan bahanlogamdan bahansemikonduktor. Bahan logam akan bertambah besar hambatannya terhadap arus listrik jika panasnya bertambah. Logam dapat dikatakan sebagai muatan positif yang berada di dalam elektron yang bergerak bebas. Jika suhu bertambah, elektron-elektron tersebut akan bergetar dan getarannya semakin besar seiring dengan naiknya suhu. Dengan besarnya getaran tersebut, maka gerakan electron akan terhambat dan menyebabkan nilai hambatan dari logam tersebut bertambah.
Bahan semikonduktor mempunyai sifat terbalik dari logam, semakin besar suhu nilai hambatan akan semakin turun di karenakan elektron pada semikonduktor akan berpindah ke tingkat yang paling atas dan dapat bergerak dengan bebas sehingga nilai hambatan tersebut berkurang. Untuk mendapatkan sinyal listrik yang baik dapat digunakan jembatan Wheatstone dan rangkaian lock in amplifier.
Karakteristik sensor suhu ditentukan dari sejauh mana sensor tersebut memiliki kemampuan yang baik dalam mendeteksi setiap perubahan suhu yang ingin dideteksinya. Kemampuan mendeteksi perubahan suhu meliputi:
inkubator bayi yang dilengkapi dengan sensor yang memiliki sensitifitas yang tinggi
2. Waktu respon dan waktu recovery, yaitu waktu yang dibutuhkan sensor untuk memberikan respon terhadap suhu yang dideteksinya. Semakin cepat waktu respon dan waktu recovery maka semakin baik sensor tersebut.
3. Stabilitas dan daya tahan, yaitu sejauh mana sensor dapat secara konsisten memberikan besar sensitifitas yang sama terhadap suhu , serta seberapa lama sensor tersebut dapat terus digunakan.
2.2.4 Layar Monitor
Layar monitor adalah display adaptor yang menampilkan informasi yang diproses oleh kartu video (video card) komputer. Ketika kartu video atau kartu grafis mengubah informasi biner dari 1s dan 0s menjadi gambar, gambar ini ditampilkan ke monitor yang terhubung secara langsung. Ada berbagai jenis monitor, termasuk cathode ray tube (CRT) dan liquid crystal display (LCD). Monitor memiliki fungsi layar yang terdiri dari tombol power, pengontrol kecerahan, kontras dan posisi.
Monitor berfungsi sebagai output dari memori komputer atau central processing unit berupa biner. Ini harus diubah menjadi bahasa manusia dan ditampilkan ke monitor sehingga bisa dibaca oleh pengguna.
Semua monitor memiiki jenis resolusi yang digunakan untuk menampilkan gambar. Ukuran inci LCD memberitahu apa jenis resolusi yang tersedia. Sebuah layar monitor 17-inci dapat memiliki resolusi 1024×768, sedangkan layar 20-inci akan memiliki 1600×1200. Jumlah dalam inci adalah ukuran layar monitor diagonal, sementara resolusi adalah lebar pixel dengan tinggi pixel. Meskipun laptop memiliki built-in monitor, beberapa laptop tersedia dengan port S-Video, yang memungkinkan kabel S-Video untuk plug ke televisi tertentu. Ketika televisi berubah ke input yang tepat, akan bertindak sebagai cloning. (pacarita: layar monitor, 2013)
2.2.5 Raspberry Pi
diperuntukan bagi anak-anak ataupun penggemar hobi elektronika untuk belajar pemrograman dengan biaya yang cukup murah, jika dibandingkan harus membeli sebuah PC. Untuk menjalankannya, setidaknya diperlukan sistem operasi yang ada dalam sebuah memory card.
2.2.5.1 Spesifikasi Raspberry Pi
Raspberry Pi tipe B memiliki spesifikasi sebagai berikut:
1. The Broadcom BCM2835 ARM11 (The one that you find in most smartphones) 700MHz ‘System on Chip’ Processor (Similar performance to a 300MHz Pentium 2 Processor)
2. Integrated Videocore 4 Graphics Processing Unit (GPU) capable of playing Full 1080p High Definition Blu-Ray Quality Video (Roughly equivalent graphical processing power of an Xbox 1)
3. Upgrade to 512 MB RAM
4. The free, versatile, and highly developer friendly Debian GNU/Linux Operating System
5. 2 x USB Ports 6. HDMI Video Output 7. RCA Video Output
8. 3.5mm Audio Output Jack
9. 10/100Mb Ethernet Port for Internet Access 10. 5V Micro USB Power Input Jack
12. 26-pin 2.54mm Header Expansion Slot (Which allow for peripherals and expansion boards)
13. Power: 5 VDC, 700 mA (via micro USB) 14. 8 pin GPIO
Gambar 2.1 Raspberry Pi tipe B
2.2.5.2 Instalasi Raspberry Pi
Ada banyak cara untuk menginstal Raspberry Pi. Tetapi yang terpenting harus menyiapkan memori SD Card dengan kapasitas minimal 4 GB, karena ukuran file software Raspberry Pi yang akan diekstrak memiliki ukuran lebih dari 2 GB. Setelah semua komponen hardware yang diperlukan telah tersedia, seperti contohnya: Raspberry Pi, memori SD Card, micro USB DC Adaptor Power Supply, mouse USB, keyboard USB, layar monitor, dan kabel HDMI.
Tahap selanjutnya adalah download software raspbian pada situs resmi www.raspberrypi.org/download.
Gambar 2.4 Download Raspbian.zip
Software Win32DiskImager yang berguna untuk mengekstrak file
raspbian.zip sebelum dimasukkan ke dalam memori SD Card (pada gambar 2.5). Setelah semua file raspbian.zip telah diekstrak menggunakan software
Win32DiskImager dan dipindahkan ke dalam memori SD Card, maka Raspberry Pi akan secara otomatis menginstal.
2.2.6 Pemrograman Bahasa Python
Untuk menggunakan Python, bisa memilih dua cara yang umum digunakan, yaitu lewat Python Interpreter Prompt dan mengeksekusi file Python dari command line. Bisa menggunakan interpreter prompt untuk sekedar menulis program kecil, atau menguji coba modul–modul yang dimiliki Python. Untuk menggunakannya jika sistem operasi sudah di-install Python, coba panggil perintah python melalui command line.
Untuk keluar dari mode interpreter prompt, gunakan kombinasi ctrl+d atau ctrl+z kemudian tekan enter. Lalu jika ingin menggunakan Python tanpa melalui interpreter prompt, dapat pula menggunakan text editor yang yang sering digunakan dan simpan file Python dengan ekstensi file*.py. Kemudian atur jarak tab pada text editor tersebut sebanyak empat satuan dan isi tab tersebut diganti dengan spasi atau memilih menu “replace by space”.
Output digunakan pada program untuk memberikan feedback dan keadaan sebuah program, missal hasil perhitungan, pertanyaan, daftar pengguna, dan grafik. Tapi dalam sebuah program konsol, output biasanya berupa teks yang dicetak dengan menggunakan function tertentu pada sebuah bahasa pemrograman. Di Python untuk mencetak teks ke layar digunakanlah function print. Function
print ini akan mencetak string yang diinginkan. Ada banyak cara dalam menggunakan print, berikut adalah contoh penggunaan print dalam sebuah program konsol:
#menc et ak l angs ung s ebuah oper as i bi l angan
Hambat an = 200
Ar us = 10
pr i nt “ Tegangan = Hambat an* Ar us ”
#menc et ak s ebuah v ar i abl e dengan menggunak an k oma di c et ak
di ak hi r
pr i nt “ Res i s t ans i ” , Hambat an
pr i nt “ Ar us ” , Ar us
#menc et ak v ar i abl e dengan f or mat s t r i ng
Vol t = Hambat an* Ar us
pr i nt “ Tegangan adal ah%d” %( Vol t )
Jika kode diatas dieksekusi, akan tampil output seperti Gambar 2.6:
Biasanya jika tidak menggunakan file, hasil pemrosesan data hanya akan disimpan di main memory. Setelah program dihentikan atau tiba-tiba komputer mati, semua data akan hilang. Maka dari itu untuk menyimpan data agar bisa diproses dikesempatan selanjutnya, misal komputer dimatikan kemudian dinyalakan lagi. Kita butuh sebuah penyimpanan yang bersifat resident dan disimpan di secondary storage seperti harddisk. Python sendiri menyediakan beberapa media penyimpanan yang bisa digunakan oleh programmer Python, ada file, shelve, marshal, pickle, dan sqlite3.
Pembahasan mengenai file berupa txt File di Python bisa berupa txt, csv, atau jenis lainnya. File txt merupakan contoh file yang sering digunakan. File jenis ini berisi plain text. File jenis ini menyimpan karakter ASCII standard yang diterima dari user.
Pada pembuatan file terdapat beberapa metode dalam manipulasi file. Berikut daftar metode manipulasi file tersebut:
Tabel 2.1 Metode manipulasi file Keterangan
mbuka file dan hanya untuk pembacaan saja. Pointer file akan ditempatkan di awal file. Jika pada saat pembukaan file tidak disertakan mode manipulasi file, maka mode ini secara default dipakai untuk manipulasi file
w
mbuka file dan hanya untuk penulisan saja. Jika file yang dibuka sudah ada dan menggunakan mode ‘w’, maka file tersebut akan ditimpa. Jika file tidak ada maka akan dibuatkan file baru
b
ode ini ditambahkan masing-masing pada mode r, w, a menjadi rb, wb, ab. Dengan menambahkan mode b pada setiap mode manipulasi standar. Maka pembacaan file akan dilakukan dalam format biner
de ini ditambahkan kedalam mode r, w, a
- r+ : baca dan tulis
- w+ : tulis dan baca
- a+ : tambah dan baca
Seperti pada bahasa pemrograman lainnya, Python memiliki mekanisme pengulangan untuk menjalankan pekerjaan-pekerjaan yang berulang. Pada umumnya pengulangan terdiri dua jenis. Ada pengulangan yang terbatas dan tidak terbatas. Pengulangan terbatas biasanya dilakukan pengulangan dari 1 hingga kesekian kali (n kali). Perulangan terbatas menggunakan for. Sedangkan pengulangan tidak terbatas menggunakan while. Dalam pengulangan menggunakan while, pengulangan akan terus dilakukan selama kondisional dalam perulangan while tetap dalam keadaan true, jika dalam keadaan false maka pengulangan while akan berhenti.
t r y :
s ebuah_f i l e = open( “ abs en. t x t ” , ’ w’ )
pr i nt “ nama f i l e y ang t adi di buat : ” , s ebuah_f i l e. name pr i nt “ mode pembac aan f i l e: ” , s ebuah_f i l e. mode
pr i nt “ apak ah f i l eny a udah di t ut up?: ” , s ebuah_f i l e. c l os ed
s ebuah_f i l e. c l os e( )
pr i nt “ apak ah f i l eny a udah di t ut up?: ” , s ebuah_f i l e. c l os ed ex c ept I OEr r or , e:
pr i nt “ pr os es gagal k ar ena: ” , e
Ketika sudah membuka sebuah file dan terbentuk objek file. Dapat mengakses method dan atribut pada objek file tersebut. Atribut yang sering diakses untuk pemrosesan file antara lain: name, mode, closed. Atribut name
adalah nama file tersebut, mode adalah mode manipulasi file tersebut, dan closed
menyatakan apakah file tersebut sudah ditutup atau belum. Sedangkan method yang diakses diatas adalah close(), yang digunakan untuk menutup file setelah penggunaan file selesai. Dengan menutup file, penggunaan memori utama akan dihemat. Jika tidak pernah menutup file dalam jumlah yang banyak bisa menyebabkan memory leak.
