Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Perancangan Alat Ukur Berat Badan Ideal dengan Metode Body Mass Index

(1)

PERANCANGAN ALAT UKUR BERAT BADAN IDEAL DENGAN

METODE BODY MASS INDEX

oleh

Sunaryo

NIM : 612009058

Skripsi

Untuk melengkapi salah satu syarat memperoleh

Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer

Universitas Kristen Satya Wacana

Salatiga

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

i

INTISARI

Body Mass Index menurut World Health Organisation merupakan indeks

sederhana yang menggunakan berat badan dan tinggi badan untuk

mengklasifikasikan kurus, normal, gemuk dan obesitas pada orang dewasa. Hal ini

didefinisikan sebagai berat badan dalam kilogram dibagi dengan kuadrat tinggi

dalam satuan (kg/m2).

Perancangan alat ukur berat badan ideal ini bertujuan untuk memudahkan orang

yang ingin memantau kesehatan mereka yang berdasarkan pada data berat dan

tinggi, apakah menurut data tersebut tergolong dalam kategori orang kurus, ideal,

gemuk atau obesitas yang didasarkan pada kriteria BMI cut-off point WHO sehingga

mereka dapat mengatur pola makan dengan benar dan menjaga kesehatan badan.

Dalam perancangan, alat terdiri dari mikrokontroler sebagai pengolah data yaitu

berupa data berat dan tinggi badan, sensor strain gauge digunakan sebagai

timbangan digital dengan spesifikasi beban maksimal 150 kg. Bekerja jika ada gaya

tekan maka akan mengalami perubahan tegangan. Tegangan keluaran dari sensor

strain gauge dalam orde milivolt sehingga dibutuhkan suatu untai pengkondisi

sinyal untuk menguatkan tegangan sehingga dapat terbaca oleh pin ADC

mikrokontroler. IC yang digunakan yaitu tipe INA125P sebagai penguat

instrumentasi dengan tingkat presisi tinggi,mempunyai impedansi masukan tinggi,

nilai CMRR tinggi dengan nilai minimal CMRR 100dB . Besar nilai penguatan

yaitu sebesar 1500 kali dengan nilai RG yang digunakan sebesar 40Ω. Untuk sensor

tinggi badan menggunakan SRF 05 HY dengan spesifikasi jarak maksimal

pengukuran 4 meter dan jarak minimal 3cm yang mempunyai resolusi 1cm, bekerja

pada frekuensi 40kHz. Alat bekerja ketika memperoleh data berat dan tinggi yang

kemudian data diolah oleh mikrokontroler dengan perhitungan BMI kemudian data

tersebut ditampilkan pada LCD karakter.

(8)

ii

ABSTRACT

Body Mass Index according to the World Health Organisation is a simple index

that uses weight and height to classify underweight, normal, overweight and obese for

adults. It is defined as weight in kilograms divided by the square of height in units

((kg/m2).

The design of the ideal weight measuring instrument is intended to facilitate

people who want to monitor their health are based on weight and height of data, whether

the data is classified according to the category of thin person, ideal, overweight or obese

based on BMI criteria WHO cut-off point so they can regulate eating properly and

maintaining a healthy body.

In the design, the tool consists of a microcontroller as a data processor in the

form of data on weight and height, strain gauge sensors are used as digital scales with a

maximum load of 150 kg specification. Works if there is a compressive force then will

change the voltage. The output voltage of the strain gauge sensors in the order of

millivolts so it takes a strand to amplify the voltage signal conditioner so that it can be

read by the microcontroller ADC pin. IC used is the type INA125P as instrumentation

amplifier with high precision, has a high input impedance, high CMRR value with a

minimum value of 100dB CMRR. Great value gains in the amount of 1500 times the

value of RG 40Ω used. For the height sensor using SRF05 HY with a maximum

distance measurement specifications 4 meters and a minimum distance of 3cm which

has a resolution of 1cm, working at a frequency of 40kHz. Tool works when obtaining

high and weight data and then they are processed by a microcontroller with BMI

calculation then the data are displayed on the LCD characters.

(9)

iii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala

rahmat karunia yang senantiasa penulis terima dalam menyelesaikan perancangan serta

penulisan skripsi sebagai syarat untuk menyelesaikan studi di Fakultas Teknik

Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana.

Pada kesempatan ini penulis juga hendak mengucapkan terima kasih kepada

berbagai pihak yang baik secara langsung maupun tidak, yang telah membantu penulis

dalam menyelesaikan skripsi ini :

1. Allah SWT atas semua berkat rahmat dan hidayahNya yang telah diberikan

sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.

2. Ibu, Bapak. kakak, adik serta keluarga besar penulis. Terima kasih untuk

segala dukungan doa, nasehat, materi yang telah diberikan kepada penulis.

3. Bapak Daniel Santoso, M.S. _dan _{Bapak Deddy Susilo,M.Eng. sebagai}

pembimbing I dan pembimbing II, terima kasih atas bimbingan, pengarahan

dan solusi selama mengerjakan skripsi ini.

4. Seluruh staff dosen, karyawan dan laboran FTEK, yang turut andil dalam

proses pengerjaan skripsi ini.

5. Teman - teman khususnya yang membantu dan mendorong untuk segera lulus,

Nisa, Martino, Johny,Yonatan, Herlambang, Andre, Aksa, Wikan, Anel, Yuli,

Gigih terimakasih sudah menemani dan memberi support yang sangat besar

kepada penulis.

6. Teman-teman angkatan 2009, terima kasih banyak atas semua pengalaman

kuliah, susah sedih bersama selama di FTEK.

7. Terima kasih juga untuk Maam Yeti, yang sudah , memberikan segala macam

bekal dalam kelas yang sudah saya ikuti selama perkuliahan, dorongan,

semangat, nasihatnya, serta rumah kedua selama masih menjadi murid di

YEC.

8. Berbagai pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu tetapi turut andil

(10)

iv

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kata sempurna, oleh karena

itu penulis sangat mengharapkan kritik maupun saran dari pembaca sekalian sehingga

skripsi ini dapat berguna bagi kemajuan teknik elektronika.

Salatiga, Juni 2015

(11)

v

2.4. Penguat Instrumentasi ... 11

2.5. Penguat Instrumentasi IC INA125P... 12

2.6. Untai Penyeimbang Jembatan Wheatstone ... 14

2.7. Mikrokontroler Arduino Uno ... 15

2.8. LCD (Liquid Crystal Display) Karakter 20x4 ... 17

BAB III PERANCANGAN ALAT ... 19

3.1. Gambaran Sistem ... 19

3.2. Perancangan Dan Realisasi Perangkat Keras ... 21

3.2.1. Sensor Strain Gauge ... 21

3.2.2. Rangkaian Pengkondisi Sinyal ... 22

3.2.3. Perancangan Modul Sensor Tinggi ... 25

3.2.4. Board Mikrokontroler ... 27

3.2.5. LCD Karakter ... 28

3.2.6. Catu Daya ... 28

3.2.7. Realisasi Keseluruhan Perangkat Keras Elektronik... 29

(12)

vi

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS ... 34

4.1. Pengujian Sensor Pengujian Modul Sensor Berat ... 34

4.2. Pengujian Modul Sensor Tinggi ... 40

4.3. Pengujian Alat Secara Keseluruhan ... 41

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 44

5.1. Kesimpulan ... 44

5.2. Saran Pengembangan ... 44

(13)

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Strain Gauge ... 5

Gambar 2.2. Untai Jembatan Wheatstone ... 6

Gambar 2.3. Konfigurasi Quarter Bridge Strain Gauge ... 7

Gambar 2.4. Untai Jembatan dalam Kondisi Setimbang ... 8

Gambar 2.5. Untai Jembatan dalam Kondisi Tidak Setimbang ... 8

Gambar 2.6. Konfigurasi Full Brigde Strain Gauge ... 9

Gambar 2.7. Ilustrasi Cara Kerja Sensor Ultrasonik ... 10

Gambar 2.8. Penguat Diferensial ... 10

Gambar 2.9. Penguat Instrumentasi ... 11

Gambar 2.10. Konfigurasi Pin Penguat Instrumentasi INA125P ... 13

Gambar 2.11. Rangkaian Penguat IC INA125 ... 13

Gambar 2.12. Rangkaian Jembatan dengan Untai Penyeimbang ... 15

Gambar 2.13. Konfigurasi Pin Arduino Uno R3 ... 16

Gambar 2.14. LCD Karakter 20 x 4 ... 17

Gambar 3.1. Blok Diagram Sistem Keseluruhan ... 19

Gambar 3.2. Gambaran Sistem secara Keseluruhan ... 20

Gambar 3.3. Strain Gauge Sensor ... 21

Gambar 3.4. Realisasi Sensor Berat dan Untai Penyeimbang ... 22

(14)

viii

Gambar 3.6. Realisasi Modul Sensor Berat ... 25

Gambar 3.7. Sensor Ultrasonik SRF 05HY ... 25

Gambar 3.8. Timing Diagram Mode 1 ... 26

Gambar 3.9. Timing Diagram Mode 2 ... 26

Gambar 3.10. Realisasi Sensor Tinggi Badan ... 27

Gambar 3.11. Mikrokontroler Arduino Uno ... 28

Gambar 3.12. LCD Karakter Menampilkan Data Kosong ... 28

Gambar 3.13. Catu Daya 5V dan 12V ... 29

Gambar 3.14. Realisasi Rangkaian Catu Daya ... 29

Gambar 3.15. Realisasi Perangkat Keras ... 30

Gambar 3.16. Diagram Alir Keseluruhan Sistem ... 31

Gambar 4.1. Grafik Pengujian Sensor Berat ... 38

Gambar 4.2. Pengujian Modul Sensor Berat dengan Beban 150 kg ... 39

(15)

ix

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1. Klasifikasi Internasional Postur Tubuh Orang Dewasa (kurus,

normal, gemuk, obesitas) menurut WHO ... 2

Tabel 2.1. Konfigurasi pin LCD karakter 20x4 ... 17

Tabel 3.1. Pengukuran Selisih Tegangan Modul Sensor Berat... 23

Tabel 3.2. Konfigurasi Pin Mikrokontroler yang digunakan ... 27

Tabel 4.1. Pengujian Modul Sensor Berat dari 1 kg sampai 28 kg ... 34

Tabel 4.6. Pengujian Modul Sensor Tinggi ... 40

(16)

x

DAFTAR ISTILAH

GAKY Gangguan Akibat Kurang Yodium

KVA Kurang Vitamin A

BMI Body Mass Index

WHO World Health Organisation

LCD Liquid Crystal Display

AC Alternating Current

DC Direct Current

IC Integrated Circuit

mV mili Volt

kg kilogram