Timbangan Digital Berbasis Arduino Uno
TUGAS AKHIR II
ANDI FEBRIAN INDHARMAS 152411043
PROGRAM STUDI D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2019
Timbangan Digital Berbasis Arduino Uno
TUGAS AKHIR II
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Memperoleh Ahli Madya Diploma
ANDI FEBRIAN INDHARMAS 152411043
PROGRAM STUDI D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2019
PERSETUJUAN
Judul : Timbangan Digital Berbasis Arduino Uno
Kategori : Tugas Akhir
Nama : Andi Febrian Indharmas
NIM : 152411043
Program Studi : Diploma (D3) Metrologi dan Instrumentasi
Departemen : Fisika
Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Disetujui di Medan, 24 Juli 2019
Disetujui oleh :
Program Studi D3 Metrologi danInstrumentasi FMIPA USU
Ketua, Pembimbing
Awan Maghfira S.Si,M.Si
NIP .197909022010121004
PERNYATAAN
Timbangan Digital Berbasis Arduino Uno
PROJEK AKHIR I
Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing masing di sebutkan sumbernya.
Medan,24 Juli 2019
Andi Febrian Indharmas 152411043
ABSTRAK
Timbangan Digital Berbasis Arduino Uno
Timbangan merupakan salah satu alat ukur berat yang sering digunakan oleh masyarakat. Sejak adanya penemuan teknologi baru di bidang elektronik, para ilmuan mengembangkan timbangan mekanik menjadi timbangan elektronik atau digital.Timbangan digital merupakan timbangan yang hasil pembacaannya menggunakan sistem angka.Dari hasil pembacaan pengukuran juga dapat pula memproses data harga dari benda yang ditimbang untuk menghasilkan perkalian antara berat dengan harga persatuan berat yang dimasukkan dari keypad,timbangan digital lebih mudah dalam hal pembacaan dibandingkan timbangan mekanik.Berdasarkan permasalahan di atas muncul suatu ide untuk merancang dan membuat timbangan digital dimana sensor yang diggunakan menggunakan sensor Load Cell, dalam tugas akhir ini dibuat ‗‘Timbangan Digital Berbasis Arduino Uno‘‘ Hal ini dikarenakan Arduino Uno dapat diaplikasikan sesuai dengan kebutuhan dan pengaplikasiannya seuai dengan kebutuhan untuk mengolah sinyal sensor sehingga menjadi tampilan hasil pengukuran dalam bentuk data di LCD.
ABSTRACT
Digital Scales Based on Arduino Uno
Scales are one of the heavy measuring instruments that are often used by the public.
Since the discovery of new technology in the field of electronics, scientists developed mechanical scales into electronic or digital scales. Digital scales are scales whose reading results use a numerical system. From reading the measurements can also process price data from objects weighed to produce multiplication between weights with the price of heavy unity inserted from the keypad, digital scales are easier in terms of readings than mechanical scales.
Based on the above problems an idea arises to design and create digital scales where sensors are used using Load Cell sensors, in this final assignment "Scales" Digital Based on Arduino Uno '' This is because Arduino Uno can be applied according to the needs and its application according to the need to process sensor signals so that it becomes the display of measurement results in the form of data on the LCD.
PENGHARGAAN
Alhamdulillah puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas segala karuniaNya yang telah diberikan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik dalam meperoleh gelar Ahli Madya pada Program D3 Metrologi Dan Instrumentasi.
Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan rasa hormat dan ucapan terima kasih yang sebesar- besarnya kepada keluarga tercinta kepada saya untuk menyesaikan segala sesuatunya dengan baik, terima kasih Ayah dan Bunda atas kasih sayang dan kepercayaan yang telah kalian berikan kepada anak kalian ini.
Serta Orang-orang yang mendukung sehingga penulis dapat menyelesaikan proyek Tugas Akhir ini. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih banyak kepada :
1. Yth.Bapak Dekan Dr. Kerista Sebayang,MS. beserta jajarannya di lingkungan FMIPA USU
2. Ibu Dr. Diana Alemin Barus M,Sc, selaku Ketua Program Studi D3 Metrologi dan Instrumentasi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
3. Bapak Dekan Dr. Kerista Sebayang yang juga selaku dosen pembimbing,penulis dalam penyelesaian project akhir 1 ini. Penulissangat berterima kasih untuk setiap bimbingan,masukan ,saran bahkan waktu yang senantiasa diberikan kepada penulis sampai pada akhir penyelesaian tugas akhir ini.
4. Awan Maghfirah S.Si MSi, selaku penguji dalam projek akhir 1. Penulis berterima kasih dalam kesempatam dalam menguji projek akhir 1.
5. Seluruh Dosen dan Karyawan Program Studi D-3 Metrologi Dan Instrumentasi Departemen Fisika FMIPA USU
6. Kepada Para teman teman seperjuangan dan senioryang sudah membantu memberikan ilmunya untuk pelajaran program yang membuat kepala saya pusingdan meluangkan waktunya untuk mengerjakan projek akhir ini. Terima kasih atas support, kesabaran, ilmu, motivasi, yang begitu luar biasa kepada teman-teman sampai pada akhir Tugas akhir ini.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan tugas akhir ini ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun dalam penyempurnaan tugas akhir ini.
Semoga laporan tugas akhr ini menjadi ibadah yang baik bagi penulis dan menjadi ilmu yang bermanfaat bagi pembaca.
Medan, 24 Juli 2019
Penulis,
Andi Febrian Indharmas
DAFTAR ISI
PERSETUJUAN ... i
PERNYATAAN ... ii
PENGHARGAAN………...iii
ABSTRAK ... ...iv
DAFTAR ISI ………...vi
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ... 11.2. Rumusan Masalah ... 2
1.3. Tujuan Masalah ... .2
1.4. Batasan Masalah...2
1.5. Sistematika Penulisan ...2
BAB II LANDASAN TEORI
2.1. Timbangan Digital ...42.2. Arduino Uno... ...5
2.3. Load Cell ...6
2.4. LCD ... 8
2.5. Modul HX711 ...8
2.6. Bahasa C………...……….………...8
BAB III PERANCANGAN SISTEM
3.1. Perancangan Dalam Rangkaian………...………….……...93.2. Blok Diagram………...…….……….……….9
3.6. Flowchart Program………...……….……...11
3.7. Rangkaian Timbangan Digital Berbasis Arduino Uno...…...…….……...11
BAB IV ANALISA DATA
4.2. Analisa………...…………....17BAB VKESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan………...…………..185.2. Saran………..…………..18
DAFTAR PUSTAKA
………....….………..……….…...…….19LAMPIRAN………..………...20
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Seiring perkembangan teknologi semua aplikasi yang berhubungan dengan kegiatan manusia telah didesain sesuai dengan fungsi dan manfaat yang diinginkan dengan semakin efisiennya waktu yang digunakan dan maksimal manfaat yang didapatkan,ini terbukti banyak sekali peralatan-peralatan dalam kehidupan sehari-hari menggunakan sistem elektronik. Hal ini dapat dilihat pada penggunaan elektronik itu sendiri pada kantor-kantor, pabrik, rumah sakit maupun perorangan. Sejalan dengan perkembangan elektronik banyak sekali instrumen- instrumen menggunakan sistem elektronik, karena dengan sistem ini menghasilkan instrumen yang jauh lebih baik dibandingkan menggunakan instrumen analog, begitu juga halnya dengan sistem timbangan. Sistem timbangan elektronik menggantikan sisitem timbangan analog. Alat penakar yang sekarang ini digunakan adalah timbangan, baik yang manual atau konvensional sampai dengan yang digital. Pada penimbangan selalu dilakukan penambahan atau pengurangan sampai diperoleh berat yang sesuai. Waktu yang dibutuhkan cukup lama sehingga mengurangi waktu produksi karena masih dilakukan secara manual. Alat penakar berat otomatis masih sangat jarang ditemui bahkan mungkin belum banyak dijual dipasaran.
Untuk saat ini timbangan analog masih banyak digunakan di masyarakat umum, ini dikarenakan timbangan digital harganya masih sangat mah mahal, padahal menggunakan timbangan analog banyak sekali kekurangannya.
Pembacaan skala tergantung ketelitian mata.
Tidak memiliki resolusi skala yang lebih besar.
Berat yang di ukur tidak sesuai dengan anak timbangan.
Sistem instrument timbangan digital menggunakan Arduino Uno memungkinkan untuk memproses data yang lebih baik, tampilan lain yang mendukung sistem keseluruhan sehingga penggunaan dapat memudahkan dalam pengoperasian instrumen itu sendiri. Bertolak dari hal di atas maka tugas akhir ini dibuat suatu instrument timbangan digital berbasis Arduino Uno.
1.2. Rumusan Masalah
1. Bagaimana menggunakan Arduino Uno sebagai penunjuk akhir hasil ditimbang dengan tampilan LCD?
2. Bagaimana mengukur berapa resolusi dan error yang didapat.?
2 1.3. Batasan Masalah
Adapun batasan –batasan masalah tersebut adalah : 1. Arduino Uno digunakan sebagai pengolah data.
2. Sensor yang digunakan adalah load cell.
3. Data dimasukkan melalui keypad 4x4.
4. Data masukan dan hasil ditampilkan pada LCD 2x16.
5. Batasan berat yang diteliti : minimal 0kg dan berat maksimal 5 kg 6. Sensor yang digunakan adalah load cell.
1.4. Tujuan
1. Untuk mengetahui kegunaan pada pengujian alat ini
2. Untuk mengetahui kegunaan sensor load cell pada pengujian alat ini 3. Untuk mengetahui pengaruh Module HX71 pada sensor load cell
1.5 Sistematika Penulisan
Adapun sistematika penulisan dari penelitian ini adalah:
BAB I : PENDAHULUAN
Terdiri dari latar belakang, tujuan, batasan masalah, dan sistematika penulisan tugas akhir ini.
BAB II : LANDASAN TEORI
Tinjauan pustaka berisikan tentang teori yang berhubungan dan mendukung masalah yang diambil.
BAB III : PERANCANGAN SISTEM
Terdiri atas hal-hal yang berhubungan dengan pelaksanaan perancangan prosedur pembuatan dan diagram alir pelaksanaan dari program.
BAB IV : ANALISA DATA
Berisikan analisa dari data-data yang diperoleh setelah pengujian.Serta hal-hal yang perlu dibahas selama pengujian.
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
Berisikan hal-hal yang dapat disimpulkan dan saran-saran yang ingin disampaikan dari penelitian ini.
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
3
BAB II
LANDASAN TEORI
Timbangan adalah suatu alat yang digunakan untuk menentukan ukuran berat dari suatu barang. Timbangan itu sendiri berbagai macam ragamnya antara lain: Timbangan duduk, timbangan gantung, timbangan emas dan lain sebagainya.Timbangan mempunyai kemampuan menimbang dan ketelitian yang berbeda-beda. Semakin teliti dan semakin besar kemampuan menimbangnya maka akan semakin mahal harganya. Dalam segi perangkat keras dan dua macam timbangan yaitu timbangan analog dan timbangan elektronik, untuk timbangan analog biasanya dilihat dari proses kesetimbangan, sehingga ada istilah anak timbangan yaitu benda penyeimbang dengan benda yang akan kita timbang lain halnya dengan timbangan elektronik, timbangan ini menggunakan transfer berat yang dapat merubah perubahan beban dengan perubahan sinyal listrik dalam hal ini berupa tegangan. Sinyal tegangan ini kemudian dirubah menjadi sinyal digital menggunakan Arduino Uno, yang selanjutnya diproses sehingga dapat membaca berat dari timbangan berupa tampilan digital.
Timbangan elektronik ini tentunya mempunyai banyak kelebihan dibandingkan dengan timbangan analog diantaranya : mempunyai ketelitian yang spesifik, pembacaan data yang lebih baik dan dapat pula memproses data lain dari benda yang ditimbang. Dalam segi perangkat keras dan dua macam timbangan yaitu timbangan analog dan timbangan elektronik, untuk timbangan analog biasanya dilihat dari proses kesetimbangan, sehingga ada istilah anak timbangan yaitu benda penyeimbang dengan benda yang akan kita timbang lain halnya dengan timbangan elektronik
2.1. Timbangan Digital
Gambar 2.1 Timbangan Digital
Timbangan Digital merupakan alat yang digunakan sebagai pengukuran untuk mengukur suatu berat atau beban maupun massa pada suatu zat. Alat ini membutuhkan
4 sumber daya dan tidak benar-benar akurat, namun biasanya cukup akurat ketika digunakan dalam jangka waktu yang panjang. Skala digital digunakan dengan berbagai tujuan mulai dari pengukuran bahan di dapur dan untuk pengukuran tepat dari bahan di laboratorium. Skala digital sangat bervariasi namun berdasarkan tujuan yang digunakannya. Timbangan yang sering digunakan untuk mengukur suatu berat umumnya tidak perlu tepat sebagai perbedaan antar gram dengan beberapa lainnya, bahkan dalam beberapa pound tidak sangat signifikan.
Timbangan juga dibutuhkan pada sebuah toko yang memiliki nilai harga item, seperti memproduksi hal ini karena orang membayar uang berdasarkan sesuai banyak skala berat suatu benda. Timbangan digunakan untuk pengaturan laboratorium khususnya digunakan pada kegiatan laboratorium kimia, fisika dan penelitian medis harus sangat akurat.
2.2. Arduino Uno
Gambar 2.2. Arduino Uno
Menurut (FeriDjuandi, 2011) Arduino adalah merupakan sebuah board minimum system mikrokontroler yang bersifat open source. Didalam rangkaian board arduino terdapat mikrokontroler AVR seri ATMega 328 yang merupakan produk dari Atmel.
Arduino memiliki kelebihan tersendiri disbanding board mikrokontroler yang lain selain bersifat open source, arduino juga mempunyai bahasa pemrogramanya sendiri yang berupa bahasa C. Selain itu dalam board arduino sendiri sudah terdapat loader yang berupa USB sehingga memudahkan kita ketika kita memprogram mikrokontroler didalam arduino.
Sedangkan pada kebanyakan board mikrokontroler yang lain yang masih membutuhkan rangkaian loader terpisah untuk memasukkan program ketika kita memprogram mikrokontroler. Port USB tersebut selain untuk loader ketika memprogram, bisa juga difungsikan sebagai port komunikasi serial.
Arduino menyediakan 20 pin I/O, yang terdiri dari 6 pin input analog dan 14 pin digital input/output. Untuk 6 pin analog sendiri bisa juga difungsikan sebagai output digital jika diperlukan output digital tambahan selain 14 pin yang sudah tersedia. Untuk mengubah pin
5 analog menjadi digital cukup mengubah konfigurasi pin pada program. Dalam board kita bisa lihat pin digital diberi keterangan 0-13, jadi untuk menggunakan pin analog menjadi output digital, pin analog yang pada keterangan board 0-5 kita ubah menjadi pin 14-19. dengan kata lain pin analog 0-5 berfungsi juga sebagi pin output digital 14-16.
2.3. Load Cell
Gambar 2.3. 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. Direktorat Metrologi, yaitu suatu badan yang berwenang untuk melegalisasikan atau men-sahkan timbangan. dipakai.Setiap timbangan harus lulus legalisasi oleh badan Direktorat Metrologi, yaitu suatu badan yang berwenang untuk melegalisasikan atau men-sahkan.
2.4. LCD
Adapun fitur yang disajikan dalam LCD ini adalah :
a. Terdiri dari 16 karakter dan 2 baris yang mempunyai 192 karakter tersimpan.
b. Terdapat karakter generator terprogram.
c. Dapat dialamati dengan mode 4-bit dan 8-bit.
d. Dilengkapi dengan back light
6
Gambar 2.4 LCD Prinsip Kerja LCD adalah :
1. Menggunakan antarmuka 4-bit bisa dibaca maupun diperlajari melalui datasheet PDF- nya;
2. Cara kerja tombol menggunakan 5 (lima) tingkat pembagi tegangan, yang intinya adalah penggunaan resistor. Jika tidak ada satupun tombol yang ditekan maka A0 tersambung ke Vcc melalui R2 .
3. Jika tombol SELECT ditekan maka terjadi penjumlahan resistor secara seri (R2+R3+R4+R5+R6) kemudian menuju GND. Demikian juga dengan masing-masing tombol yang ditekan akan menghasilkan nilai tegangan yang berbeda-beda.
2.5. Modul HX711
Gambar 2.5 Modul HX711
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. Digunakan pada bidang aerospace, mekanik, elektrik, kimia, konstruksi, farmasi dan lainnya, digunakan untuk mengukur gaya, gaya tekanan, perpindahan, gaya tarikan, torsi, dan percepatan.
Fitur :
Differential input voltage: ±40mV
Data accuracy: 24 bit (24 bit A / D converter chip.)
Refresh frequency: 80 Hz
7
Operating Voltage : 5V DC
Size:38mm x 21mm x 10mm
2.6. Bahasa C
Bahasa C adalah bahasa pemograman yang berada antara bahasa tingkat rendah ( bahasa yang berorientasi pada mesin ) dan bahasa tingkat tinggi ( bahasa yang berorientasi pada manusia).
Kelebihan Bahasa C:
Bahasa C tersedia hampir di semua jenis computer.
Kode bahasa C sifatnya adalah portable dan fleksibel untuk semua jenis komputer.
Bahasa C hanya menyediakan sedikit kata-kata kunci (hanya terdapat 32 kata kunci).
Proses executable program bahasa C lebih cepat
Dukungan pustaka yang banyak.
C adalah bahasa yang terstruktur
Bahasa C termasuk bahasa tingkat menengah
Kekurangan Bahasa C:
Banyaknya operator serta fleksibilitas penulisan program kadang-kadang membingungkan pemakai.
Bagi pemula pada umumnya akan kesulitan menggunakan pointer.
Struktur Bahasa C
Praprosessor
Prototipe Fungsi
Variabel Fungsi :
/* Bentuk Program C */ ß—- bentuk komentar
#include <stdio.h> ß— praprosessor
float jumlah(float x, float y); ß— prototipe fungsi main() ß—- fungsi
int a = 6;
int b = 3; ß— variabel float c;
}
float jumlah(float x,float
8 BAB III
PERANCANGAN ALAT DAN PEMBUATAN SISTEM 3.1 Perancangan Blok Diagram Sistem
Diagram merupakan pernyataan hubungan yang berurutan dari satu atau lebih komponen yang memiliki satuam kerja tersendiri dan setiap blog komponen mempengaruhi komponen yang lainnya. Diagram blok merupakan salah satu cara yang paling sederhana untuk menjelaskan dan menganalisa salah satu kerja dari suatu sistem. Dengan diagram blok kita dapat menganalisa cara kerja rangkaian dan merancang hardware yang dibuat secara umum.
Berikut ini adalah diagram blok cara kerja alat :
Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem 3.2. Fungsi Tiap Blok
Fungsi tiap blok, yaitu :
a. Blok PSA 5 V sebgai sumber tegangan DC pada rangkaian b. Blok Load Cell sebagai sensor berat
c. Blok Pengkondisi Sinyal sebagai pengubah nilai tengangan menjadi lebih besar d. Blok Mikrokontroller ATMega 328 sebagai pengolah data dari sensor, memberi
keluaran ke LCD.
e. Blok LCD digunakan sebagai penampil keterangan berat timbangan dan harganya.
Load Cell Penkondisi Sinyal
ATMEGA 328 P
LCD 16x2
Tombol
PSA 5V
9 3.3. Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer fungsional dalam sebuah chip. Di dalamnya terkandung sebuah inti prosesor, memori (sejumlah kecil RAM, memori program, atau keduanya), dan perlengkapan input output.
Dengan kata lain, mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus, cara kerja mikrokontroler sebenarnya membaca dan menulis data. Sekedar contoh, bayangkan diri Anda saat mulai belajar membaca dan menulis, ketika Anda sudah bisa melakukan hal itu Anda bisa membaca tulisan apapun baik buku, cerpen, artikel dan sebagainya, dan Andapun bisa pula menulis hal-hal sebaliknya. Begitu pula jika Anda sudah mahir membaca dan menulis data maka Anda dapat membuat program untuk membuat suatu sistem pengaturan otomatik menggunakan mikrokontroler sesuai keinginan Anda. Mikrokontroler merupakan komputer didalam chip yang digunakan untuk mengontrol peralatan elektronik, yang menekankan efisiensi dan efektifitas biaya. Secara harfiahnya bisa disebut ―pengendali kecil‖ dimana sebuah sistem elektronik yang sebelumnya banyak memerlukan komponen-komponen pendukung seperti IC TTL dan CMOS dapat direduksi/diperkecil dan akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh mikrokontroler ini.
Mikrokonktroler digunakan dalam produk dan alat yang dikendalikan secara automatis, seperti sistem kontrol mesin, remote controls, mesin kantor, peralatan rumah tangga, alat berat, dan mainan. Dengan mengurangi ukuran, biaya, dan konsumsi tenaga dibandingkan dengan mendesain menggunakan mikroprosesor memori, dan alat input output yang terpisah, kehadiran mikrokontroler membuat kontrol elektrik untuk berbagai proses menjadi lebih ekonomis. Dengan penggunaan mikrokontroler ini maka :
Sistem elektronik akan menjadi lebih ringkas
Rancang bangun sistem elektronik akan lebih cepat karena sebagian besar dari sistem adalah perangkat lunak yang mudah dimodifikasi
Pencarian gangguan lebih mudah ditelusuri karena sistemnya yang kompak Agar sebuah mikrokontroler dapat berfungsi, maka mikrokontroler tersebut memerlukan komponen eksternal yang kemudian disebut dengan sistem minimum.
3.3.1.Rangkaian Mikrokontroler ATMega328
10
Gambar 3.2 Rangkaian ……
Rangkaian tersebut berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh sistem yang ada …….
Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC Mikrokontroler ATMega328 dengan compiler Arduino. Semua program diisikan pada memori dari IC ini sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki.
Untuk men-download file heksadesimal kemikrokontroler Atmega 328 digunakanlah pin Tx, Rx pada kaki mikrokontroler dihubungkan ke USB via programmer. Apabila terjadi keterbalikan pemasangan jalur ke ISP Programmer atau terjadi error sehingga port nya tidak terhubung, maka pemrograman mikrokontroler tidak dapat dilakukan karena mikrokontroler tidak akan bisa merespon.
3.3.2 Konfigurasi Pin ATmega328 P
ATMega 328 merupakan mikrokontroler keluarga AVR 8 bit. Beberapa tipe mikrokontroler yang sama dengan ATMega8 ini antara lain ATMega8535, ATMega16, ATMega32, ATmega328, 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 dibandingkan
11 dengan beberapa mikrokontroler diatas. Namun untuk segi memori dan periperial lainnya ATMega328 tidak kalah dengan yang lainnya karena ukuran memori dan periperialnya relatif sama dengan ATMega8535, ATMega32, hanya saja jumlah GPIO lebih sedikit dibandingkan mikrokontroler diatas.
Gambar 3.3 Pin Mikrokontroler Atmega328
ATMega328P memiliki 3 buah PORT utama yaitu PORT B, PORT C, dan PORT D dengan total pin input/output sebanyak 23 pin. PORT tersebut dapat difungsikan sebagai input/output digital atau difungsikan sebagai periperal lainnya.
1. PortB
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 untuk timer.
f. XTAL1 (PB6) dan XTAL2 (PB7) merupakan sumber clock utama mikrokontroler.
2. PortC
12 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. PortD
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 interupsi hardware. 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 externalclock.
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.
3.3.3 Fitur ATmega 328P
ATMega328 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 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanen karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan.
2. Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2KB.
3. Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width Modulation) output.
13 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.
3.4. Perancangan Sensor 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.
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.
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 memungkinkan 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.
Gambar 3.3 Sensor Load Cell 3.4.1 Prinsip Kerja Sensor Load Cell
Pada saat kondisi awal nilai resistansi pada sensor load cell masih normal karena load cell belum mendeteksi berat beban, pada saat kondisi sensor load cell mendeteksi
14 beban pada inti besi, maka nilai resistansi di strain gaugenya akan berubah, sehingga berat beban yang terdeteksi akan menghasilkan tegangan keluaran melalui 2 buah kabel hijau dan putih yang berfungsi sebagai pendeteksi (sensing) yang akan memberikan nilai Vout dari load cell.
Gambar 3.4. Wheatstone Bridge
(Sumber : Elektronka-dasar.web.id‖Jembatan wheatstone‖. 2012)
Jembatan wheatstone pada gambar 2.5 merupakan diagram sederhana dari sensor loadcell. Nilai resistansi pada gambar wheatstone bridge T1 dan T2 akan berubah ketika sensor load cell mendeteksi berat beban, kemudian akan menghasikan tegangan keluaran melalui output (+sig) dan (-sig).
Masukan positif (+) dan masukan negatif (–) mengarahkan ke positif (+) eksitasi dan negatif (–) eksitasi. Tenaga atau daya diterapkan ke load cell dari indikator berat melalui kontak tersebut. Tegangan eksetasi umumnya 10 vdc, dan 15 vdc dan tergantung pada indikator dan load cell yang digunakan. Keluaran positif (+) dan keluaran negatif (–) mengarahkan ke signal positif (+) dan signal negatif (-). Signal yang diperoleh dari loadcell lalu dikirim ke signal input indikator berat untuk diproses dan menggambarkan nilai berat pada indikator display digital.
3.4.2. IC Penguat Load cell
Pada sensor loadcell ini juga menggunakan IC tambahan yaitu IC ina125P,IC ini berfungsi sebagai penguat sinyal tegangan bagi load cell. Adapun gambar IC125P seperti berikut ini :
15 Gambar 3.5. IC ina125p
Penguatan pada IC ina125p ini didapat dengan perhitungan seperti berikut ini : Persamaan 2 Perhitungan penguat sinyal pada IC ina l25p
G = 4 + 60 ℎ Keterangan :
G = gain (penguatan)
Rg = resistansi g yang digunakan pada rangkaian 3.5. Rangkaian Power Supplay Adaptor (PSA)
Gambar 3.6. Rangkaian PSA
Ketika switch(s1) ditutup (On), arus dari sumber DC 12Volt akan mengalir menuju diode yang berfungsi sebagai pengaman polaritas. Kondensator C5 yang berfungsi sebagai filter dapat dihilangkan jika tegangan input merupakan tegangan DC stabil misalnya dari sumber baterai (Accu/Aki).
Pada power supply ini menggunakan IC LM7805. IC LM7805 merupakan salah satu tipe regulator tetap. Regulator tegangan tipe ini merupakan salah satu regulator tegangan tetap dengan tiga terminal, yaitu terminal Vin, Gnd, Vout.
Setelah melalui IC 7805, tegangan akan diturunkan menjadi 5 Volt stabil. Fungsi C6 adalah sebagai filter terakhir yang berfungsi mengurangi noice(ripple tegangan) sedangkan LED yang dipasang dengan resistor berfungsi sebagai indicator.
Pada umumnya power supply selalu dilengkapi dengan regulator tegangan. Tujuan pemasangan regulator tegangan pada power supply adalah untuk menstabilkan tegangan keluaran apabila terjadi perubahan tegangan masukan pada power supply. Fungsi lain dari regulator tegangan adalah untuk perlindungan dari terjadinya hubung singkat pada beban. IC
16 LM7805 mampu mengeluarkan tegangan +5V dengan memberikan kapasitor pada masing- masing kakinya.Rangkaian penyearah gelombang penuh kemudian dilanjutkan dengan filter kapasitor C yang dipasang setelah diode bridge. Dengan filter ini bentuk gelombang tegangan keluarnya bisa menjadi rata atau terjadinya pengosongan dan pengisian terhadap kapasitor yang disebut tegangan rippel.
Rangkaian regulator ini dapat dipakai untuk menurunkan tegangan 12 volt pada sebuah perangkat elektronika atau pada sebuah kendaraan menjadi stabil.Power supply ini juga menggunakan IC LM 7805 yang berfungsi sebagai regulator. Regulator tegangan dengan menggunakan komponen utama IC (integrated circuit) mempunyai keuntungan karena lebih kompak (praktis) dan umumnya menghasilkan penyetabilan tegangan yang lebih baik. Fungsi-fungsi seperti pengontrol, sampling, komparator, referensi, dan proteksi yang tadinya dikerjakan oleh komponen diskrit, sekarang semuanya dirangkai dan dikemas dalam IC. Regulator yang menggunakan IC LM 7805 selalu menghasilkan keluaran yang bernilai positif.
3.6. Perancangan Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display)
Pada alat ini, display yang digunakan adalah LCD (Liquid Crystal Display) 20 x 4.
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 3.4 berikut merupakan gambar rangkaian LCD yang dihubungkan ke mikrokontroler.Merupakan output yang berfungsi untuk menampilkan nilai pembacaan pada sensor.
Gambar 3.7 Sistem kerja rangkaian LCD
17 Dari gambar 3.4, 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 ATMega328
3.7. Skematik Rangkaian Modul HX711
3.8 Rangkaian modul HX711
18 BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengujian Mikrokontroler ATMega328
Pengujian pada rangkaian mikrokontroler ATMega328 ini dapat dilakukan dengan menghubungkan rangkaian ini dengan rangkaian power supply sebagai sumber tegangan . Kaki 13 apabila diberikan logika high maka akan mengeluarkan tegangan sebesar 4,52 Volt . Langkah selanjutnya adalah memberikan program sederhana pada mikrokontroler ATMega 8535 untuk menguji port port yang terdapat pada AtMega8535, program yang diberikan adalah sebagai berikut:
//PROGRAM PENGUJIAN PORT void setup()
{ pinMode(13, OUTPUT);
}
void loop()
{digitalWrite(13, HIGH);
delay(1000);
}
19 4.2 Pengujian port serial
Gambar 4.2 Pengujian Terhubung Serial 4.3 Pengujian Power Supply
Power supply berfungsi untuk menyuplai tegangan ke alat tersebut. Tegangan yang dibutuhkan alat adalah 5 volt. Pengujian power supply dilakukan untuk mengetahui apakah tegangan yang masuk ke alat tersebut bernilai 5 volt.
Tabel 4.1 Pengujian Vin danVout Vin (V) Vout (V)
12,92 5,07
20
Gambar 4.3 Pengujian Vout 4.4 Pengujian LCD
Pengujian pada LCD pada rangkaian mikrokontroler ATMega328 ini dapat dilakukan dengan menghubungkan rangkaian ini dengan rangkaian power supply sebagai sumber tegangan. Berikut program nya..
#include <LiquidCrystal.h>
#include "hx711.h"
Hx711 scale(A1, A0);
LiquidCrystal lcd(9, 8, 7, 6, 5, 4);
// kalibrasi
// y = -8E - o.6x^2 + 0.570.x - 1.132 float nilai = 0;
void setup() {
Serial.begin(9600);
lcd.begin(16, 2);
lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Ikhsan Aulia");
lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("162411035"); delay(5000);
lcd.clear();
} .
21 4.5 Kalibrasi Sensor Loadcell Dan HX711
Pada pengujian ini dibutuhkan pengambilan data sebagai pembanding dari nilai digital yang berasal dari sensor loadcell setiap perubahan 0,25 kg, pembanding yang digunakan adalah anak timbangan. Yang membutuhkan rangkaian pengubah sinyal analog menjadisinyal digital yang sangantpresisi, untukitudibutuhkanlahmodul HX711 yang beresolusi 24 bit.
Dengan tingkat presisi setinggi itu dapat diukur berat dengan ketepatan 298 mikrogram.
Ketepatan ini 3 kali lebih tinggi disbanding tingkat ketepatan yang ditawarkan timbangan emas premium yg umum digunakan pada took emas yang presisi nya hanya menacapai 0,001 gram (1 mg). berikut hasil pengujian load cell dengan penguat HX711 dengan meggunakan anak timbangan sebagai pembanding:
Tabel pengujian load cell dengan penguat HX711
No. Asli Kalibrasi
1 0 0.1
2 50 30.3
3 100 56.3
4 150 85.2
5 200 111.1
6 250 140.4
7 300 166.2
8 350 195.5
9 400 219
10 450 248.5
11 500 286.9
12 550 316.1
13 600 342.1
14 650 371.4
15 700 394.8
16 750 424.2
17 800 450
18 850 479.5
19 900 503.3
20 950 534.8
22
Grafikpengujian sensor loadcelldenganPenguat HX711
y = -8E-06x2 + 0.5709x - 1.1328
-100 0 100 200 300 400 500 600 700
0 200 400 600 800 1000 1200
kalibrasi 50 g
kalibrasi kalibrasi Poly. (kalibrasi)
23 BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan
Setelah dilakukan pembuatan alat ukur timbangan digital menggunakan load cell kemudian melakukan pengujian alat, maka dapat diambil kesimpulan :
1. Konstruksi timbangan digital menggunakan load cell yang digunakan sebagai penerima sinyal berupa tegangan analog dari beban berbasis Arduino Pro Mini yang mengubah tegangan analog menjadi digital kemudian ditampilkan pada LCD berhasil dibuat dengan hasil yang baik.
2. Penggunaan modul HX711 sebagai modul yang utamanya dikhususkan pada penggunaan timbangan digital telah bekerja dengan sangat baik dan dapat memabaca nilai dalam mV (sangat keci) yang kemudian dikonversikan ke bit
5.2 Saran
Berdasarkan hasil penelitian timbangan digital menggunakan load cell ini, yakni didapatkan saran yag membangun yakni :
1. Alat yang dirancang tidak dapat mengukur dibawah 50 gram dikarenakan keterbatasan kemampuan daripada sensir
2. Karena masih tersedianya port yang masih kosong, maka timbangan digital ini dapat dikembangkan untuk mengeluarkan semcam output sebagai indikator terhadap beban yang ditampung
24
DAFTAR PUSTAKA
http://belajar-dasar-pemrograman.blogspot.co.id/2013/04/pengenalan-atmega8535.html http://digilib.mercubuana.ac.id/manager/n!@file_skripsi/files470746463096.pdf
http://www.leselektronika.com/2012/06/liguid-crystal-display-lcd-16-x-2.html http://www.kitomaindonesia.com/article/23/load-cell-dan-timbangan
http://www.timbangandigitalmurah.com/definisi-dan-manfaat-daripada-timbangan-digital/
http://www.timbanganindonesia.com/news_and_event/detail/233/timbangan-digital.html
