TUGAS AKHIR
TIMBANGAN BUAH DIGITAL BERBASISKAN
MIKROKONTROLER DENGAN OUTPUT SUARA
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat
memperoleh gelar Sarjana Teknik Program
Studi Teknik Elektro
disusun oleh:
PELAGIA CAHYA SETIANINGRUM
NIM : 135114011
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
FINAL PROJECT
DIGITAL FRUIT SCALES BASED ON
MICROCONTROLLER WITH SOUNDS OUTPUT
Presented as partial fulfillment of the requirements
for the degree of Sarjana Teknik
in Electrical Engineering Study Program
By:
PELAGIA CAHYA SETIANINGRUM
Student
’
s Number : 135114011
ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA
LEMBAR
PERSETUJUANTUGAS
AKHIR
TIMBAI{GAI{
BUAII
DIGITAL
BERBASISI{AN
MIKROKONTROLER
I}ENGAIY
O{TTP{JT
SUARA
{DIGITAL
FRUIT SCALESBASED
ON
Pembimbing
1M
Djoko Ulrtoro Suwamo, S.Si., M.T. Tanggal:
5
Ju,nf TolV111
MICROCOlYTROLLER
SOUNNS
OUTPUT,
ry
-1uffi
3etoff
4E{
**H
'F
€'
E
"-.f4s
,.ia
i;:f.* j--+(i
\ -' i -.-v
E ,FtL
t**ry&
LEMBAR
PENGESAHAN TUGAS AKHIRTIMBAI{GAIT
BUAI{
I}IGITAL
BERBASISKAN
MIKROKONTROLER
DENGAN
OUTPUT
SUARA
disusun oleh:
PELAGIA CAIilY ETIA1\iINGRTIM
Kefua
Sekretaris
Anggota
Yogyakarta"
3t
Jul; Zot/
Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma
tv
_*4&*tans*qrdi
aoffi
@"
dinyataka@*enuhisyaraS
ryws
$yF ffi r#rb
1*{
s,ff.dfl}r;S, &;1.-,1}-
SJ'+"= DYf!il'ruilr-r I{l rEIlgu#E
il-{-
f,f,ti,i-r,lr*iii |.!iluir.r,,,\\
dJ4g=s
E
;r=*-:=":<jr*--*a
f
F*l rr--^ hNama r ^-^r-^- il .R{
Lengkap
$
fr
*J
- \-- S
*l .-v1 "9*{.-(t:\ E l=ir)
\-' h a --r'
PERNYATAAI\
KEASLIAI\ KARYA
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir ini tidak memuat karya
atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar
pustaka sebagaimana layaknya karya tulis ilmiah.
Yogyakarta. 5 Juni 2017
HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP
Motto:
struggling for succes
Skripsi ini ku persembahkan untuk:
Tuhan Yesus Kristus dan Bunda Maria
Papah Pius dan Mamah Nela
Fransiska Kris Banowati
Sahabat-sahabat ku
Teman-teman Teknik Elektro USD 2013
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA
ILMIAH
UNTUK KEPENTINGAI\ AKADEMISYang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma: Nama : Pelagia Cahya Setianingrurn
Nomor
Mahasiswa :
1351 14011Demi
pengembanganilmu
pengetahuan, saya memberikan kepada perpustakaanuniversitas sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul:
TIMBAIYGAN BUAH
I}IGITAL
BERBASISKAN
MIKROKONTROLER
DENGAI\{
O{ITPTTT
SUAN,I
Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimp&h, mengalihkan dalam
bentuk media lain, mengelolanya dalarn bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikanya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.
Yogyakarta, 5 Juni
zAn
elagia Cahy-t
INTISARI
Teknologi yang ada pada zaman ini menjadi sarana pra sarana dalam meningkatkan kesejahteraan manusia. Kita dapat melihat teknologi yang dihasilkan oleh alat pengukur
berat, yaitu timbangan. Timbangan yang merupakan alat pengukur berat
ini
merupakansalah
safu
timbangan digital yang biasa kita lihat sehari-hari. Timbangan digital inimemudahkan para penggunanya untuk membaca berat dalam satuan kilogram yang diukur
sesuai dengan ukurannya berupa tampilan digital. Timbangan Buah Digital
ini,
dapatmengukur berat buah dengan mengeluarkan suara. Suara yang dikeluarkan berupa jenis
buah, berat buah dalam satuan kilogram, dan harga buah dalam satuan rupiah.
Timbangan Buah
Digital
berbasiskan Mikrokontroler dengan Output Suara menggunakan sensor berat (Load CellS yang disambungkan pada modul HX71 1 sehinggadapat ditarnpilkan hasil berat yang dapat dilihat pada LCD. Modul Mikro SD Card mengolah rekaman suara berbentuk WAV yang disimpan pada Mikro SD Cayd. Suara sebagai output akan membaca data sesuai dengan berat yang tertera pada LCD dengan
jenis buah dan harga yang telah diarur oleh fungsi keypad.
Sensor berat Laad Cell dapat melakukan pengukuran memiliki indikator keberhasilan 99,654/a. Modul Mikro SD Cord dapat membaca file suara WAV pada Mikro SD Card,
data yang dihasilkan oleh output suara memiliki indikator keberhasilan 100%
.
AlatTimbangan Buah Digital berbasiskan Mikrokontroler dengan Outpul Suara
ini
memilikiindikator keberhasilan 99.85o .
Kata kunci: Timbangan Buah Digital, Load Cell,, Arduino Mega.
ABSTRACT
The technology that existed
in
this era becomesa
meansof
pre-facilities in improving human welfare. We can see the technology produced by the weight gauge, the scales. The weight scales is one of the most common digital scales that we see everyday.This digital scales make it easy for the ussrs to read the weight in kilograms as measured
by the size of the digital display. This Digital Fruit Scales, can measure the weight of the
fruit by making a sound. The sound issued in the form of fruit, fhlit weight in kilograms,
and the price of fruit in rupiah.
Digital Balance based on Microcontroller with Sound Output using a heavy sensor
{Load Cell) connected to
HX7ll
Module so that it can show the weight result that can be see on the LCD. Micro SD Card Madule processes WAV-shaped sound recordings storedon Micro SD Card. The sound as output will read the data according to the weight stated on the LCD with the type of fruit and the price set by the keypad function.
Load Cell weight sensor can perforrn measurements have a success indicator of 99.65%. Micro SD Card Modttle can read WAV sound files on Micro SD Card, data generated by voice ouput has 1 $A% success indicator. Digital Fingerprint Device based on Microcontroller with Output This sound has a success indicator of 99.85%.
Keywords: Digital Fruit Scales, Laad Cell, Mega Arduino.
KATA PENGANTAR
Syukur dan terima kasih kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala rahmat dan berkat- Nya, maka tugas akhir dengan judul “Timbangan Buah Digital Berbasiskan Mikrokontroler dengan Output Suara” dapat diselesaikan dengan baik adanya.
Selama menulis tugas akhir ini, penulis menyadari bahwa ada begitu banyak pihak yang dengan cara mereka masing-masing telah memberikan bantuan, hingga tugas akhir ini selesai. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.
2. Bapak Petrus Setyo Prabowo, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro, Universitas Sanata Dharma.
3. Bapak Djoko Untoro Suwarno, S.Si., M.T., selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang dengan kesabaran membimbing, mengarahkan, memberi wawasan, serta memberi saran dan kritik yang membantu penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
4. Ibu Ir. Theresia Prima Ari Setiyani, M.T., dan Bapak Martanto, S.T., M.T., selaku Dosen Penguji.
5. Bapak Dr. Iswanjono selaku Dosen Pembimbing Akademik Teknik Elektro angkatan 2013. Terima Kasih atas bimbingannya selama berkuliah di Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma.
6. Semua dosen dan laboran yang selama masa perkuliahan telah memberikan pengetahuan.
7. Papah dan Mamah yang aku sayangi, serta Fransiska Kris dan Yohanes Pandu yang selalu memberikan dukungan secara rohani dan jasmani kepada saya. 8. Teman-teman Teknik Elektro angkatan 2013, atas kebersamaan dan
kerjasamanya selama masa perkuliahan.
9. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu atas bantuan, bimbingan, kritik, dan saran dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
Dengan segala kerendahan hati, penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna, oleh karena itu dengan hati terbuka penulis mengharapkan adanya
kritik dan saran demi perbaikan dan pengembangan tugas akhir ini. Akhir kata, semoga
tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak, terima kasih.
Yogyakarta, 5 Juni 2Al7
xii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL (Bahasa Indonesia) ... i
HALAMAN JUDUL (Bahasa Inggris) ... ii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iii
HALAMAN PENGESAHAN ... iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... v
HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP ... vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSUTUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ... vii
INTISARI ... viii
ABSTRACT ... ix
KATA PENGANTAR ... x
DAFTAR ISI ... xii
DAFTAR GAMBAR ... xiv
DAFTAR TABEL ... xvi
DAFTAR LAMPIRAN ... xvii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Tujuan dan Manfaat ... 2
1.3. Pembatasan Masalah... 2
1.4. Metodelogi Penelitian ... 3
BAB II DASAR TEORI ... 5
2.1. Load Cell (Sensor Berat) ... 5
2.2. Load Cell Module ... 6
2.3. ATmega 8535 ... 8
2.3.1. Port A ... 9
2.3.2. Port B ... 9
2.3.3. Port C ... 10
2.3.4. Port D ... 11
2.4. LCD ... 11
xiii
2.6. Modul Mikro SD Card ... 13
2.6.1. Mikro SD Card ... 14
2.6.2. SPI (Serial Peripheral Interface)... 15
2.7. Speaker Aktif ... 16
BAB III PERANCANGAN PENELITIAN ... 17
3.1. Proses Kerja Sistem ... 17
3.2. Perancangan Perangkat Keras (Hardware) ... 31
3.2.1. Desain Timbangan Buah... 32
3.2.2. Perancangan Modul HX711 ... 33
3.2.3. Perancangan Modul Mikro SD Card ... 33
3.2.4. Data Perekam Suara pada Mikro SD Card ... 34
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 38
4.1. Bentuk Fisik Timbangan Buah Digital dan Hardware ... 38
4.1.1. Bentuk Fisik Timbangan Buah Digital ... 39
4.2. Pengujian Keberhasilan ... 40
4.2.1. Load Cell Timbangan Buah Digital ... 40
4.2.2. Spektrum Suara Timbangan Buah Digital ... 44
4.3. Analisa dan Pembahasan Perangkat Lunak ... 47
4.3.1. Analisa ... 47
4.3.2. Pembahasan Perangkat Lunak (Program) ... 47
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 54
5.1. Kesimpulan ... 54
5.2. Saran ... 54
DAFTAR PUSTAKA ... 55
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Alur Kerja Sistem ... 3
Gambar 2.1. Load Cell Tampak Samping ... 5
Gambar 2.2. Load Cell Module ... 6
Gambar 2.3. Strain Gauge pada Load Cell ... 7
Gambar 2.4. Konfigurasi Pin Load Cell Module ... 7
Gambar 2.5. PINOUT ATmega 8535 ... 11
Gambar 2.6. LCD 16x2 ... 12
Gambar 2.7. Keypad 3x4 ... 13
Gambar 2.8. Modul Mikro SD Card 6 PIN ... 13
Gambar 2.9. Mikro SD Card ... 14
Gambar 2.10. Pin SPI ATmega8535 ... 14
Gambar 2.11. Prinsip Kerja Protocol SPI ... 15
Gambar 2.12. Speaker ... 16
Gambar 3.1. Flowchart Keseluruhan Sistem ... 18
Gambar 3.2. Flowchart Menerima Masukan Keypad ... 19
Gambar 3.3. Flowchart Mode Pilih Buah ... 19
Gambar 3.4. Flowchart Mode Pengubah Harga per Kilogram... 20
Gambar 3.5. Flowchart Mode Suara Bagian A, B dan E ... 22
Gambar 3.6. Flowchart Mode Suara Bagian A dan C ... 23
Gambar 3.7. Flowchart Mode Suara Bagian B ... 24
Gambar 3.8. Flowchart Mode Suara Bagian C ... 25
Gambar 3.9. Flowchart Mode Suara Bagian E, F dan G ... 26
Gambar 3.10. Flowchart Mode Suara Bagian F ... 27
Gambar 3.11. Flowchart Mode Suara Bagian G dan H... 28
Gambar 3.12. Flowchart Mode Suara Bagian H ... 29
Gambar 3.13. Desain 3D Timbangan Tampak Depan... 32
Gambar 3.14. Desain 3D Box Timbangan Tampak Samping ... 32
Gambar 3.15. Perancangan Komponen dalam Box ... 32
Gambar 3.16. Konfigurasi Pin Modul HX711 ... 33
Gambar 3.17. Konfigurasi Pin Modul Mikro SD Card ... 33
xv
Gambar 4.2. Bentuk dalam Perangkat Keras ... 39
Gambar 4.3. Bentuk Fisik Perangkat Keras (Hardware) ... 39
Gambar 4.4. Tampilan LCD pada Menu Pilih Buah ... 40
Gambar 4.5. Grafik Perbandingan Pengukuran Buah Apel pada Waktu yang Berbeda ... 42
Gambar 4.6. Grafik Perbandingan Pengukuran Alat Ukur dan Alat Timbangan ... 43
Gambar 4.7. Library Pengolah Suara ... 47
Gambar 4.8. Program Pengolah Sensor Load Cell dan HX711 ... 48
Gambar 4.9. Program Pengatur LCD dan Pengaturan Output Suara ... 48
Gambar 4.10. Program Pembaca Keypad sebagai Karakter Angka ... 49
Gambar 4.11. Program Keypad sebagai Karakter Pilihan Buah ... 49
Gambar 4.12. Program Penghitung Berat dan Output Suara ... 50
Gambar 4.13. Program Pengatur LCD dan Fungsi Keypad ... 50
Gambar 4.14. Fungsi LCD dan Keypad untuk Mengetahui Harga Apel ... 51
Gambar 4.15. Fungsi Keypad Harga dan Memutar Suara ... 51
Gambar 4.16. Fungsi Keypad untuk Pembagian Angka Harga dan Memutar Suara ... 52
Gambar 4.17. Fungsi Berulang Ketika Menekan ‘*’ dan ‘#’ pada Keypad ... 52
xvi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Nama-Nama PIN pada Mikrokontroler ... 8
Tabel 2.2. Tabel Penjelasan Pin pada Port A ... 9
Tabel 2.3. Tabel Penjelasan Pin pada Port B ... 10
Tabel 2.4. Tabel Penjelasan Pin pada Port C ... 10
Tabel 2.5. Tabel Penjelasan Pin pada Port D ... 11
Tabel 2.6. Tabel Sambungan Pin Modul Mikro SD Card ... 15
Tabel 3.1. Tabel Inisialisasi Buah ... 20
Tabel 3.2. Tabel Inisialisasi Pengubah Harga Buah per Kilogram ... 21
Tabel 3.3. Pengecekan Sensor Load Cell ... 33
Tabel 3.4. Data Perolehan Suara ... 34
Tabel 3.5. Data Perolehan Suara (lanjutan dari Tabel 3.4) ... 35
Tabel 3.6. Data Perolehan Suara (lanjutan dari Tabel 3.5) ... 36
Tabel 3.7. Data Perolehan Suara (lanjutan dari Tabel 3.6) ... 37
Tabel 4.1. Data Utama Alat Timbangan Buah Digital ... 41
Tabel 4.2. Hasil Pengujian Sensor ... 42
Tabel 4.3. Data Alat Timbangan Digital dan Output Suara Pengukuran ... 43
Tabel 4.4. Data Perolehan Suara ... 44
Tabel 4.5. Spektrum Suara Timbangan Buah Digital ... 45
xvii
DAFTAR LAMPIRAN
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Teknologi berkembang dengan sangat cepat. Masyarakat memilih jalan termudah untuk mengakses segala sesuatu dengan hasil yang memuaskan. Teknologi yang ada pada zaman ini menjadi sarana pra sarana dalam meningkatkan kesejahteraan manusia. Pada hal ini, kita dapat melihat teknologi yang dihasilkan oleh alat pengukur berat, yaitu timbangan. Timbangan yang merupakan pengukuran berat ini merupakan salah satu timbangan digital yang biasa kita lihat sehari-hari. Timbangan digital ini memudahkan para penggunanya untuk membaca berat dalam satuan kilogram yang diukur sesuai dengan ukurannya dalam berupa tampilan digital.
Timbangan ini dibuat untuk buah. Buah yang diukur dengan timbangan buah digital ini, memiliki berat maksimal 5 kilogram. Timbangan buah digital ini memiliki ketelitian angka 100 gram di belakang koma. Timbangan-timbangan buah digital yang pada umumnya ada di pasar buah modern maupun pasar buah tradisional tersebut hanya memiliki berat buah berupa satuan kilogram yang ditampilkan pada LCD, lalu penjaga timbangan buah digital akan memasukkan kode buah melalui keypad sehingga harga dicetak dan langsung ditempelkan pada plastik buah yang akan dibeli. Bagi pelanggan yang memiliki keterbatasan penglihatan seperti rabun atau tunanetra juga membutuhkan suatu alat yang dapat memberikan informasi berat buah, beserta harga melalui suara. Dari kasus tersebut, muncul ide untuk membuat timbangan buah dengan tampilan digital dan dilengkapi keluaran suara yang akan menunjukkan berat buah yang terukur.
Berdasarkan permasalahan diatas, penulis mengembangkan cara pengukuran yang lebih baik dan bermanfaat bagi para penggunanya. Penulis membuat timbangan buah dengan
output suara. Tidak hanya berat buah terukur saja yang disebutkan dalam output suara pada
speaker ini, namun speaker ini akan menyebutkan jenis buah disertai berat buah dalam satuan kilogram, dan harga buah tersebut. Berat buah dengan output suara akan sesuai dengan berat yang ditampilkan pada LCD. Untuk pendeteksi buah, penulis membuat
buah (buah apel, buah jambu, buah jeruk, dan buah mangga) sehingga speaker dapat mengeluarkan output nama buah, berat buah (kilogram), serta harga buah tersebut.
Sensor yang digunakan pada timbangan buah digital ini adalah sensor Load Cell
yang mendeteksi berat buah maksimal 5 kilogram. Timbangan buah digital berbasis mikrokontroler dengan output suara ini dibuat dengan mikrokontroler ATmega AVR, agar data yang diperoleh saat pengukuran, dapat disimpan dalam sebuah memori sehingga suatu saat nanti data tersebut dapat ditampilkan kembali melalui media penampil atau LCD.
1.2.
Tujuan dan Manfaat Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah menciptakan alat ukur berat berupa timbangan yang dapat dikontrol oleh mikrokontroler ATmega AVR serta mengeluarkan output suara yang mudah dimengerti para penggunanya..
Manfaat penelitian ini bagi penggunanya adalah menyediakan alat ukur berupa timbangan buah digital yang digunakan dengan mudah, dikarenakan hal yang dimaksud adalah output suara pada jenis buah yang akan dibeli, membantu para penggunanya agar dapat mendengar berat buah dalam satuan kilogram yang sesuai dengan berat buah yang tertera dalam LCD timbangan berat buah, dan harga buah tersebut.
1.3.
Pembatasan Masalah
Agar Tugas Akhir ini dapat mencapai tujuan yang sesuai dan untuk menghindari banyaknya kompleks permasalahan yang akan muncul, maka pada hal ini diadakannya batasan-batasan masalah yang sesuai dengan judul dari Tugas Akhir ini. Adapun batasan masalah adalah:
1. Menggunakkan mikrokontroler AVR ATmega8535 sebagai pengelola data dari sensor berat (Load Cell) dan menampilkan hasil yang dikelola berupa berat (Kg) tersebut ke LCD.
2. Sensor yang digunakan adalah Load Cell 5 Kg.
3. Ketelitian angka pengukuran sensor yaitu dua angka dibelakang koma atau sebesar 100 gram.
1.4.
Metodologi Penelitian
Berdasarkan pada tujuan yang ingin dicapai, metode-metode yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini adalah:
1. Studi Literatur, yaitu dengan cara mendapatkan data dengan membaca buku-buku dan jurnal yang berkaitan dengan mikrokontroler AVR ATmega 8535, Load Cell, dan modul HX 711.
2. Perancangan Hardware. Tahap ini bertujuan untuk mencari bentuk model yang optimal dari sistem yang akan dibuat dengan pertimbangan dari berbagai faktor permasalahan. Gambar diagram blok sistem ditunjukkan pada gambar 1.1
Gambar 1.1 Alur Kerja Sistem.
3. Perancangan Software. Dalam tahap ini, penulis menggunakan Mikrokontroler
sebagai “otak” dari perancangan-perancanga alat yang dimasukkan pada program menggunakan bahasa C menggunakan software Codevision AVR.
4. Perancangan Hardware. Dalam tahap ini, penulis menjadikan sensor berat sebagai sensor utama untuk mendapatkan data yang akan ditangkap oleh Load Cell Module
pada output Load Cell dan dikelola oleh mikrokontroler sehingga selanjutnya mikrokontroler mengelola Mikro SD Card untuk mengeluarkan suara pada speaker
sesuai dengan berat yang ditangkap oleh pengondisi sinyal dari sensor berat.
5. Proses pengambilan data. Pengambilan data dan pengujian hardware dilakukan dengan tahap sebagai berikut :
dikeluarkan pada opamp akan diubah oleh ADC agar dapat diolah oleh program pada mikrokontroler, sehingga berat dapat ditampilkan pada LCD. 2) Penyimpanan suara pada mikro SD Card. Dalam hal ini, penulis membuat
rekaman suara berdasarkan data yang penulis inginkan. Dengan ini, output
suara dapat membaca berat buah dalam satuan kilogram beserta harga yang dihasilkan melalui berat buah yang telah terukur sensor.
6. Analisis dan penyimpulan hasil percobaan. Analisis dilakukan dengan mengecek
5
BAB II
DASAR TEORI
2.1.
Load Cell
(Sensor Berat)
Load Cell (Sensor Berat) yaitu alat yang dipakai sebagai transduser untuk mendapatkan sinyal listrik dan hasilnya berbanding lurus dengan gaya yang akan diukur. Sensor ini mempunyai perubahan tahanan pengantar sehingga dapat mengukur tegangan kawat yang mengubah tegangan mekanis menjadi sinyal listrik. [1] Perubahan tahanan pengantar dapat berubah karena perubahan panjang dan luas penampang. Sensor timbangan memiliki cara kerja mekanis, Load Cell memiliki prinsip tekanan menggunakan
strain gauge sebagai pengindra (sensor). [2] Komponen pengukur tekanan (strain gauge) yaitu perubahan tahanan pengantar (tranSDuser) pasif yang mengubah pergeseran secara mekanis agar menjadi perubahan tahanan. Perubahan tahanan tersebut diukur menggunakan jembatan wheatsone yaitu tegangan keluaran akan menjadi referensi beban yang diterima oleh sensor berat (Load Cell).
Perubahan tekanan yang terjadi dalam kantung memiliki perubahan dalam posisi inti kumparan yang menyebabkan perubahan induksi magnetik dalam kumparan kawat. Kumparan center tap merupakan kumparan yang dipakai. Ketika inti mulai bergeser maka induktansi pada salah satu kumparan secara langsung bertambah dan kumparan yang lainnya berkurang. Pengubah sinyal dalam hal ini mengubah induktansi magnetik yang timbul dalam kumparan dan menjadi tegangan yang sebanding [1].
Gambar 2.1. Load Cell Tampak Samping [1].
2.2.
Load Cell Module
Modul HX711 atau biasa disebut dengan Load Cell Module dalam hal ini berfungsi sebagai pembaca berat pada sensor berat (Load Cell) dalam pengukuran berat. HX711 sebagai tipe dari Load Cell Module ini berfungsi sebagai penguat sinyal keluaran yang berasal dari sensor berat (Load Cell) dan modul ini yang mengkonversi data analog menjadi data digital, atau biasa yang sering didengar yaitu Analog Digital Converter
(ADC). Dengan menghubungan pin yang terdapat pada Load Cell Module ini dengan pin ATmega8535 sebagai piranti pengolah program mikrokontroler, dapat terbaca resistansi dari Load Cell tersebut. Setelah dilakukan proses kalibrasi, didapatkan data pengukuran berat dengan keakuratan yang tinggi [2].
Mikrokontroler sebagai pengolah data akan mulai membaca output dari Load Cell Module ini. Output dari modul HX711 yang didapatkan tentunya sudah dikonversikan, sehingga data yang didapat di akhir sudah terbentuk dalam satuan gram, yang menyebabkan beban kerja ATmega8535 menjadi ringan. Berikut ini adalah gambar 2.2.
Load Cell Module atau yang biasa disebut dengan Modul HX711 [2].
Gambar 2.2. Load Cell Module [2].
Gambar 2.3. Strain Gauge pada Load Cell.
Perangkat-perangkat elektronik khusus, secara otomatis akan menghitung dan menampilkan nilai gaya yang bekerja pada sel beban. Sel-sel beban seringkali digunakan untuk menimbang berat suatu objek.
Gambar 2.4. Konfigurasi pin Load CellModule [1].
Rangkaian diatas adalah sebuah jembatan Wheatstone (Wheatstone bridge). Salah satu dari keempat sisi rangkaian ditempati oleh gauge dan sisi lainnya oleh sebuah gauge
lain yang identik, yang disebut sebagai dummy. Gauge kedua ini (dummy) tidak dikenakan tekanan mekanis, namun dimaksudkan untuk mengimbangi perubahan tahanan pada gauge
pertama yang diakibatkan oleh suhu. R2 pada gambar 2.4. adalah kombinasi seri antara sebuah resistor tetap dan sebuah resistor variable [1].
Salah satu cara untuk mengetahui besarnya perubahan tahanan gauge adalah dengan mengatur resistor variabel sedemikian rupa sehingga tegangan pada titik C pada gambar 2.4. sama dengan tegangan pada titik D. Ketika hal ini dapat dicapai, rangkaian jembatan dikatakan berada dalam keadaan seimbang dan Vout akan sama dengan nol. Selanjutnya kita menghitung tahanan gauge dengan menggunakan persamaan:
Nilai-nilai R1 dan R2 diketahui. Tahanan dummy pada titik suhu yang baku dapat diketahui dari sebuah data sheet, sehingga kita dapat menghitung tahanan gauge, dibawah tekanan mekanis, yang belum diketahui. Langkah terakhir adalah menghitung gaya yang hendak diukur, dengan merujuk pada perubahan tahanan gauge. Biasanya rangkaian jembatan ini dikalibrasi dengan cara memberikan gaya dengan nilai-nilai yang telah diketahui besarnya, mengukur perubahan tahanan gauge, dan memplot hasil-hasil pengukuran ini dalam bentuk grafik yang menggambarkan gaya dan tahanan [1].
2.3.
ATmega 8535
ATmega 8535 adalah sebuah sistem mikrokontroler yang berbentuk IC, dimana ATmega 8535 merupakan mikrokontroler CMOS 8 bit yang berbasis RISC. Memiliki memori flash 8KB, Electrically Erasable Programmable Read Only Memory (EEPROM) 512 byte, dan SRAM 512 byte. ATmega 8535 dapat bekerja dengan kecepatan tinggi meskipun daya yang digunakan rendah. ATmega 8535 memiliki Analog Digital Converter
(ADC) dengan ketelitian 10 bit dalam 8 saluran. Pulse Width Modulation (PWM) internal dengan 4 saluran. Portal Komunikasi Serial (USART) memiliki kecepatan maksimal 2,5 Mbps. Terdapat 6 pilihan sleep mode, agar dapat menghemat penggunaan daya listrik [3].
Tabel 2.1. Nama-Nama PIN pada mikrokontroler. Vcc Tegangan suplai (5 volt)
GND Ground
RESET
Input reset level rendah, pada pin ini selama lebih dari panjang pulsa minimal akan menghasilkan reset
walaupun clock sedang berjalan. RST pada pin 9 merupakan reset dari AVR. Jika pada pin ini diberi masukan low selama minimal 2 machine cycle maka sistem akan di-reset
XTAL 1 Input penguat osilator inverting dan input pada rangkaian operasi clock internal
XTAL 2 Output dari penguat osilator inverting
Avcc
Pin tegangan suplai untuk port A dan ADC. Pin ini harus dihubungkan ke Vcc walaupun ADC tidak digunakan, maka pin ini harus dihubungkan ke Vcc melalui low pass filter
Aref pin referensi tegangan analog untuk ADC AGND
pin untuk analog ground. Hubungkan kaki ini ke GND, kecuali jika board memiliki analog ground
Mikrokontroler ATMega8535 memiliki 40 pin untuk model PDIP, dan 44 pin untuk model TQFP dan PLCC. Nama-nama pin pada mikrokontroler ini terdapat pada tabel-tabel di halaman sebelumnya.
2.3.1.
Port
A
Pin 33 sampai dengan pin 40 merupakan pin dari port A. Merupakan 8bit directional port I/O. Setiap pin-nya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit).
Output buffer port A dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port A (DDRA) harus di-setting terlebih dahulu sebelum port A digunakan. Bit-bit DDRA diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port A yang disesuaikan sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, pin-pin pada
port A juga memiliki fungsi-fungsi alternatif khusus seperti yang dapat dilihat dalam tabel: Tabel 2.2. Tabel Penjelasan pin pada port A.
Pin Keterangan
PA.7 ADC7 (ADC Input Channel 7) PA.6 ADC6 (ADC Input Channel 6) PA.5 ADC7 (ADC Input Channel 5) PA.5 ADC4 (ADC Input Channel 4) PA.3 ADC3 (ADC Input Channel 3) PA.2 ADC2 (ADC Input Channel 2) PA.1 ADC1 (ADC Input Channel 1) PA.0 ADC0 (ADC Input Channel 0)
2.3.2.
Port
B
Pin 1 sampai dengan pin 8 merupakan pin dari port B. Merupakan 8 bit directional port I/O. Setiap pin-nya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit).
Tabel 2.3. Tabel Penjelasan pin pada port B.
Pin Keterangan
PB.7 SCK (SPI Bus Serial Clock)
PB.6 VISO (SPI Bus Master Input/Slave Output) PB.5 VOSI (SPI Bus Master Output/Slave Input) PB.4 SS (SPI Slave Select Input)
PB.3 AIN1 (Analog Comparator Negative Input)OCC (Timer/Counter0 Output
Compare Match Output)
PB.2 AIN0 (Analog Comparator Positive Input)INT2 (External Interrupt2
Input)
PB.1 T1 (Timer/Counter1 External Counter Input)
PB.0 T0 (Timer/Counter0 External Counter Input)XCK (JSART External
Clock Input/Output)
2.3.3.
Port
C
Pin 22 sampai dengan pin 29 merupakan pin dari port C. Port C sendiri merupakan
port input atau output. Setiap pin-nya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer port C dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan
display LED secara langsung. Data Direction Register port C (DDRC) harus di-setting
terlebih dahulu sebelum port C digunakan. Bit-bit DDRC diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port C yang disesuaikan sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, pin-pin port D juga memiliki fungsi-fungsi alternatif khusus seperti yang dapat dilihat dalam tabel:
Tabel 2.4. Tabel Penjelasan pin pada port C.
Pin Keterangan
PC.7 TOSC2 (Timer Oscillator Pin 2) PC.6 TOSC1 (Timer Oscillator Pin 1)
2.3.4.
Port
D
Pin 14 sampai dengan pin 20 merupakan pin dari port D. Merupakan 8 bit
directional port I/O. Setiap pin-nya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer port D dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan
display LED secara langsung. Data Direction Register port D (DDRD) harus di-setting
terlebih dahulu sebelum port D digunakan. Bit-bit DDRD diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port D yang disesuaikan sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, pin-pin port D juga memiliki fungsi-fungsi alternatif khusus seperti yang dapat dilihat dalam tabel:
Tabel 2.5. Tabel Penjelasan pin pada port D.
Pin Keterangan
PD.0 RDX (UART input line) PD.1 TDX (UART output line) PD.2 INT0 (external interrupt 0 input) PD.3 INT1 (external interrupt 1 input)
PD.4 OC1B (Timer/Counter1 output compareB match output) PD.5 OC1A (Timer/Counter1 output compareA match output) PD.6 ICP (Timer/Counter1 input capture pin)
PD.7 OC2 (Timer/Counter2 output compare match output)
Gambar 2.5. PINOUT ATmega8535 [4].
2.4.
LCD
matrix. LCD yang biasa digunakan yaitu LCD M1632 dengan tampilan 2x16 (2 baris x 16 kolom) dengan konsumsi daya rendah. Modul tersebut dilengkapi dengan mikrokontroler yang didesain khusus untuk mengendalikan LCD [1].
Gambar 2.6. LCD 16x2 [5].
Pada rangkaian interface, LCD tidak banyak memerlukan komponen pendukung. Terdapat satu variabel resistor untuk memberikan tegangan kontras kecerahan layar pada matriks LCD.
Program yang digunakan oleh CodeVision AVR, dapat menampilkan karakter ke LCD dengan mudah dikarenakan terdapat library pendukung yang terdapat pada CodeVision AVR. Perintah tulis dan inisialisasi telah disediakan oleh library dari CodeVision AVR [1].
2.5.
Keypad
Keypad merupakan komponen elektronik yang digunakan sebagai masukan, disusun dari beberapa tombol/switch dengan teknik matrix. Berdasarkan penjelasan tersebut, bahwa sebenarnya keypad merupakan tombol-tombol dirangkai menjadi sebuah paket dengan teknik menghubungkan satu tombol dengan tombol yang lain dengan teknik matrix. Teknik matrix adalah bisa dikatakan array, memiiki kolom dan baris lebih dari satu. Berikut secara ilusrasi penghubungan tombol-tombol pada keypad. Perangkat antarmuka yang umum dijumpai pada system mikrokontroler ini yaitu Keypad 3x4 atau 4x4. Dalam penggunaannya Keypad tergolong intensif, namun perangkat lunak pengembang jarang menyediakan fungsi standar dalam akses Keypad [6].
Gambar 2.7. Keypad 3x4 [6].
2.6.
Modul Mikro SD
Card
Modul Mikro SD Card adalah sebuah alat yang menghubungkan antara mikro SD
Card dengan ATmega 8535. Modul (MicroSD Card Adapter) adalah modul pembaca kartu
Micro SD, melalui sistem file dan SPI antarmuka driver, MCU untuk melengkapi sistem
file untuk membaca kartu MicroSD.
Sebanyak enam pin (GND, VCC, MISO, MOSI, SCK, CS), GND ke ground, VCC adalah power supply, MISO, MOSI, SCK adalah SPI bus, CS adalah chip pilih pin sinyal.
Gambar 2.8. Modul Mikro SD Card 6 PIN [7]. Fitur modul adalah sebagai berikut:
1. Mendukung kartu Micro SD, kartu Micro SDHC (kartu kecepatan tinggi). 2. Tingkat konversi papan sirkuit yang antarmuka level untuk 5V atau 3.3V. 3. Power supply adalah 4.5V ~ 5.5V, regulator tegangan 3.3V papan sirkuit. 4. Komunikasi antarmuka SPI antarmuka standar.
[image:30.595.79.528.161.613.2]2.6.1.
Mikro SD
Card
[image:31.595.85.522.198.733.2]Micro Secure Digital Card atau biasa yang disebut Mikro SD Card yaitu adalah suatu alat sebagai media penyimpaan digital yang banyak digunakan pada berbagai macam perangkat. Sebuah Mikro SD Card tidak dapat langsung dihubungakan dengan PINnya begitu saja, Proses koneksi dapat kita lihat pada Gambar 2.10.
Gambar 2.9. Mikro SD Card [8].
Bagian pinout SPI MODE nantinya akan dihubungkan sesuai dengan pin pada mikrokontroler. SPI pada ATmega8535 terletak pada PB4 (SS), PB5 (MOSI), PB6 (MISO), dan PB7 (SCK).
Dalam melakukan penyambungan dari Mikro SD Card yang ditancapkan pada Mikro SD Card modul ke ATmega 8535, konfigurasi pin yang digunakan terdapat pada table berikut:
Tabel 2.6. Tabel sambungan pin modul mikro SD Card. PIN ATmega8535 PIN Modul Mikro SD Card
PB4 CS PB5 DI PB6 DO PB7 CLK
2.6.2.
SPI (
Serial Peripheral Interface
)
[image:32.595.90.522.268.613.2]SPI (Serial Peripheral Interface) adalah sebuah library yang bertugas menangani komunikasi serial sinkron. Serial sinkron adalah protokol komunikasi data serial yang membutuhkan jalur clock dalam sinkronisasi transmitter dan receiver. Serial Sinkron SPI memiliki 3 jalur kabel yaitu MISO (Master In Slave Out, MOSI (Master Out Slave In), dan SCK (Serial Clock).
Gambar 2.11. Prinsip kerja protocol SPI [8].
Komunikasi serial data Master dan Slave pada SPI diatur dalam 4 buah PIN yang terdiri dari SCK, MOSI, MISO, dan SS.
2. Master Output Slave Input (MOSI) yaitu pin yang berfungsi sebagai jalur data
output dari master dan input ke dalam slave. Dalam mikrokontroler PB5 digunakan sebagai persamaan dari pin MOSI.
3. Master Input Slave Output (MISO) yaitu pin yang berfungsi sebagai jalur data
Slave Output Master Input (SOMI), Serial Data Out (OUT), Data Out (OUT), dan Serial Out (SO). Dalam mikrokontroler PB6 digunakan sebagai persamaan dari pin MISO.
4. Slave Select (SS) yaitu pin yang berfungsi untuk mengaktifkkan slave sampai pengiriman data dapat dilakukan jika slave dalam keadaan aktif. Dalam mikrokontroler PB4 digunakan sebagai persamaan dari pin SS.
2.7.
Speaker
Aktif
Speaker aktif adalah transduser yang mengubah sinyal elektrik ke frekuensi audio
[image:33.595.86.526.83.711.2](suara) dengan cara menggetarkan komponennya yang berbentuk selaput. Dalam setiap sistem penghasil suara, penentuan kualitas suara terbaik tergantung dari speaker. Rekaman yang terbaik, dikodekan ke dalam alat penyimpanan yang berkualitas tinggi, dan dimainkan dengan deck dan pengeras suara kelas atas, tetap saja hasilnya suaranya akan jelek bila dikaitkan dengan speaker yang kualitasnya rendah. Sistem pada speaker adalah suatu komponen yang membawa sinyal elektronik, di dalam media penyimpanan (Mikro SD Card) [6].
17
BAB III
PERANCANGAN PENELITIAN
3.1.
Proses Kerja Sistem
Perancangan alat ini, terdiri dari beberapa bagian utama, yaitu sensor berat, Load Cell Module, IC ATmega8535, LCD, Keypad, Modul mikro SD Card, dan speaker. Sensor yang digunakan untuk mengukur berat adalah Load Cell dengan berat maksimal 5Kg. Sensor mendeteksi berat buah, sehingga berat yang didapat oleh Load Cell akan mengeluarkan output berupa tegangan yang diolah oleh pengondisi sinyal. Pengondisi Sinyal sebagai penyesuaian keluaran sensor berat terhadap mikrokontroler yang terhubung agar data yang diambil sesuai dengan output Load Cell yaitu tegangan yang sesuai dengan mikrokontroler.
Dalam hal ini, rangkaian pengondisi sinyal membuat keluaran sensor berat menjadi lebih stabil dibandingkan dengan tegangan keluaran pada rangkaian dasar. Tegangan keluaran pada opamp pada pengondisi sinyal yang berupa sinyal akan diumpankan ke
Analog Digital Converter (ADC) dan kemudian datanya dapat diolah oleh mikrokontroler. Mikrokontroler ATmega8535 dapat mengatur dan memproses output dari Load Cell yang telah diolah oleh modul HX711 agar dapat ditampilkan pada LCD.
Liquid Crystal Display (LCD) penampil output berupa berat timbangan dalam satuan kilogram. Micro Secure Digital Card (Mikro SD Card) piranti penyimpan suara agar dapat diolah oleh mikrokontroler untuk ditampilkan pada output yang berupa suara. Speaker
Gambar 3.1. Flowchart keseluruhan sistem.
Pada awalnya buah ditaruh diatas tempat yang tersedia, tempat tersebut terhubung oleh skrup yang dihubungkan dengan sensor. Sensor secara otomatis mendeteksi berat buah. Langkah selanjutnya, pilih buah melalui Keypad yang tersedia. Secara otomatis pada sistem menerima masukan Keypad berupa kode yang akan dijelaskan pada flowchart
berikutnya. Dalam sistem penerimaan masukan Keypad, tersedia program yang mengakumulasikan harga buah per kilogramnya. Sehingga ketika sensor mendeteksi berat buah dan penulis memilih buah sesuai kode yang ditetapkan pada Keypad, berat buah dan harga buat secara otomatis sudah tertampil pada LCD. Dan secara otomatis pula, output
[image:35.595.84.513.78.553.2]Gambar 3.2. Flowchart menerima masukan keypad.
Dalam sistem ini sesuai dengan gambar yang tertera diatas pada Gambar 3.2. pengguna mulai menyalakan timbangan dan menempatkan buah pada tempat yang tersedia di bagian atas timbangan sebagai pengukur berat. Lalu pengguna mulai memasukan fungsi Keypad. Dalam hal ini, Keypad yang berguna sebagai Mode pilih buah yaitu Keypad * dan Keypad lainnya yang berfungsi sebagai pengubah harga per kilogram, jika buah mengalami kenaikan harga ataupun penurunan harga per kilogramnya yaitu Keypad #. Dalam sistem Mode pemilihan Buah dan Mode Pengubah Harga akan dijelaskan kembali pada flowchart selanjutnya.
[image:36.595.85.524.77.756.2]Pada sistem mode pilih buah, ketika pengguna telah menekan Keypad * dilanjutkan dengan inisialisasi angka yang telah ditetapkan dalam program ini. Dapat kita lihat inisialisasi penggabungan * dan angka sehingga dapat dihasilkan jenis buah yang diinginkan. Pada Tabel 3.1. dapat dilihat inisialisasi buah yang diinginkan.
Tabel 3.1. Tabel Inisialisasi buah.
Tombol Keypad yang ditekan Buah yang terdeteksi
* 1 Apel * 2 Salak * 3 Jambu * 4 Mangga
Pada sistem pengubah harga per kilogram, pengguna menekan Keypad #, lalu dilanjutkan dengan inisialisasi angka yang telah ditetapkan dalam program ini. Dapat kita lihat inisialisasi penggabungan # dan angka sehingga dapat dihasilkan pengubah harga sesuai jenis buah yang diinginkan. Pada Tabel 3.2. dapat dilihat inisialisasi pengubah harga buah per kilogram yang diinginkan.
Tabel 3.2. Tabel Inisialisasi pengubah harga buah per kilogram.
Tombol Keypad yang ditekan Keterangan
# 1 Pengubah Harga Apel # 2 Pengubah Harga Salak # 3 Pengubah Harga Jambu # 4 Pengubah Harga Mangga
Cara kerja output suara pada Timbangan Buah Digital berbasiskan Mikrokontroler dengan Output suara yaitu output suara akan membunyikan jenis buah yaitu ada 4 pilihan buah (buah apel, buah salak, buah jambu, dan buah mangga) yang sudah tertera pilihannya pada keypad. Jenis buah ini akan dibunyikan jika pengguna telah menaruh buah dan mulai menekan keypad sesuai dengan jenis buah yang akan ditimbang. Lalu output suara secara otomatis menyebutkan jenis buah, lalu berat buah dalam berat satuan. Satuan pada berat buah ini yaitu diidentifikasikan pada angka 0-5 Kg dan angka desimal pada berat buah ini diidentifikasikan mulai dri 0.1-0.9 Kg. Pada penjumlahannya untuk membaca berat buah akan terdapat angka 0, 0.1, 0.2 . . .3.8, 3.9, . . .4.9 , 5 Kg. Setelah menyebutkan berat buah,
output suara akan menyebutkan harga buah. Karena harga buah sebanyak 5 Kg mendapatkan harga diatas ratusan ribu rupiah, maka program membaca pembagian angka yang didapat pada harga ratusan ribu.
1. Dalam ratusan ribu, sistem akan membaca program dalam pertihungan:
Div/Mod (sisa hasil bagi) = 1
= 23456
Hasil bagi ratusan ribu membuat mikrokontroler membaca angka 1 yang berarti akan berbunyi seratus ribu rupiah pada output suara. Sisanya akan disimpan pada program untuk diolah pada sistem selanjutnya.
2. Dalam puluhan ribu, sistem akan membaca program dalam perhitungan
Div/Mod (sisa hasil bagi) = 2
= 3456
Hasil bagi ratusan ribu membuat mikrokontroler membaca angka 2 yang berarti akan berbunyi dua puluh ribu rupiah pada output suara. Sisanya akan disimpan pada program untuk diolah pada sistem selanjutnya.
3. Dalam ribuan, sistem akan membaca program dalam perhitungan
Div/Mod (sisa hasil bagi) = 3
= 456
4. Dalam ratusan, sistem akan membaca program dalam perhitungan
Div/Mod (sisa hasil bagi) = 4
= 56
Hasil bagi ratusan ribu membuat mikrokontroler membaca angka 4 yang berarti akan berbunyi empat ratus rupiah pada output suara. Sisanya akan disimpan pada program untuk diolah pada sistem selanjutnya.
5. Dalam puluhan, sistem akan membaca program dalam perhitungan
Div/Mod (sisa hasil bagi) = 5
= 6
Hasil bagi ratusan ribu membuat mikrokontroler membaca angka 5 yang berarti akan berbunyi lima puluh rupiah pada output suara. Sisanya akan disimpan pada program untuk diolah pada sistem selanjutnya.
6. Dalam satuan, sistem akan membaca program dalam perhitungan
Div/Mod (sisa hasil bagi) = 6
= harga itu sendiri
Hasil bagi ratusan ribu membuat mikrokontroler membaca angka 6 yang berarti akan enam rupiah pada output suara. Sisanya akan disimpan pada program untuk diolah pada sistem selanjutnya.
Output suara yang akan dibunyikan dengan lengkap yaitu jenis buah, berat buah, dan harga buah tersebut sebagai contoh :
Apel 5Kg Rp 280.000
Apel, Lima Kilogram, Dua Ratus Delapan Puluh Ribu Rupiah
3.2.
Perancangan Perangkat Keras (
Hardware
)
[image:48.595.82.527.166.622.2]3.2.1.
Desain Timbangan Buah
Gambar 3.13. desain 3D timbangan tampak depan.
Terdapat laptop sebagai piranti software yang mengolah program mikrokontroler yang dihubungkan pada box, secara otomatis dalam box tersebut terhubung pada pin ATmega 8535. Terdapat ouput suara yang dibunyikan oleh speaker, dimana kabel speaker
[image:49.595.87.524.268.725.2]yang terhubung pada jack audio yang terdapat dalam box. Terdapat 4 push button yang ada di depan, berfungsi sebagai inisialisasi 4 macam buah. Dalam hal ini, akan diberikan label macam buah pada push button yang tersedia. Adapula 1 push button yang dekat dengan sensor berat, berfungsi sebagai tombol on/off pada perancangan hardware.
Gambar 3.14. desain 3D box timbangan tampak samping
3.2.2.
Perancangan Modul HX711
Perancangan rangkaian konfigurasi pin pada Load Cell dan modul HX711 berdasarkan tahap percobaan penulis terdapat pada gambar 3.16.
Gambar 3.16. Konfigurasi pin modul HX711
Load Cell disambungkan pada modul Load Cell atau yang biasa disebut dengan modul HX711 dan disambungkan pada 4 PIN mikrokontroler yaitu ATmega 8535, dalam hal ini didapatkan data yang linear dalam bentuk tabel 3.3.
Tabel 3.3. Pengecekan sensor Load Cell.
Berat (gr) Vout(mV)
0 2,32
500 2,58 1000 2,8 1500 3,02 2000 3,24 2500 3,5 3000 3,74 3500 3,9 4000 4,04 4500 4,26 5000 4,51
[image:50.595.86.523.191.744.2]3.2.3.
Perancangan Modul Mikro SD
Card
3.2.4.
Data Perekam Suara pada Mikro SD
Card
Tabel 3.4 Data perolehan suara.
Karakter Durasi Waktu (second) Spektrum
Apel 0,63
Jambu 0,84
Salak 0,60
Mangga 0,84
Nol 0,67
Satu 0,74
Dua 0,50
Tiga 0,69
Empat 0,80
Lima 0,67
Enam 0,80
Tujuh 0,73
Tabel 3.5 Data perolehan suara (lanjutan dari Tabel 3.4).
Karakter Durasi Waktu (second) Spektrum
Sembilan 0,96
Sepuluh 0,89
Sebelas 0,89
Duabelas 1,07
Tigabelas 1,23
Empatbelas 1,53
Limabelas 1,37
Enambelas 1,34
Tujuhbelas 1,26
Delapanbelas 1,45
Sembilanbelas 1,44
Tabel 3.6 Data perolehan suara (lanjutan dari Tabel 3.5).
Karakter Durasi Waktu (second) Spektrum
Tigapuluh 1,22
Empatpuluh 1,27
Limapuluh 1,26
Enampuluh 1,29
Tujuhpuluh 1,41
Delapanpuluh 1,26
Sembilanpuluh 1,29
Seratus 0,94
Duaratus 1,36
Tigaratus 1,26
Empatratus 1,78
Tabel 3.7 Data perolehan suara (lanjutan dari Tabel 3.6).
Karakter Durasi Waktu (second) Spektrum
Enamratus 1,72
Tujuhratus 1,57
Delapanratus 1,745
Sembilanratus 1,85
Seribu 1,16
Koma 0,87
Kilogram 1,16
Ribu 0,92
38
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1.
Bentuk Fisik Timbangan Buah Digital dan Hardware
Penulis melakukan perubahan dalam Perangkat Keras dan Perangkat Lunak sebagai piranti pengolah alat. Perangkat keras yang telah dirancang pada bab sebelumnya menggunakan sistem pengolah mikrokontroler yang berupa ATmega 8535. Atmega 8535 pada hal ini tidak dapat mengolah output suara. Suara yang telah direkam lalu diubah tipe pada aplikasi audacity menjadi mono, lalu diubah ke WAV yang disimpan dalam Mikro SD Card, tidak dapat diolah oleh Modul Mikro SD Card ketika dicoba pada ATmega 8535. Penulis akhirnya memutuskan untuk mengganti piranti pengolah data tersebut dengan Arduino Mega 2560. Setelah penulis menganti piranti pengolah data dengan Arduino Mega 2560, akhirnya penulis berhasil mengolah suara dengan baik sehingga Modul SD Card dapat membaca file suara WAV dan menghasilkan output suara dengan baik. Gambar 4.1. adalah gambar penjelasan percobaan diatas.
Gambar 4.2. Bentuk dalam Perangkat Keras.
Load Cell yang dipasang pada kayu terhubung dengan beberapa kabel pada modul HX711. Keluaran modul HX711 berupa dua kabel terhubung dengan beberapa pin Arduino Mega 2560. Selain itu, terdapat sambungan LCD yang dihubungkan ke I2C oleh kabel, keluaran LCD terhubung dengan Arduino Mega 2560. Gambar 4.2. merupakan bentuk dalam perangkat keras timbangan buah digital.
Gambar 4.3. Bentuk Fisik Perangkat Keras (Hardware).
Gambar 4.4. Tampilan LCD pada Menu Pilih Buah.
Pengguna dapat menekan fungsi keypad sesuai dengan buah yang diukur. Lalu secara otomatis pada LCD akan tertampil harga buah yang terukur dengan output suara berupa buah yang dipilih, satuan buah dalam kilogram, dan harga yang tertera pada LCD. Fungsi
keypad ‘#’ yang memudahkan pengguna untuk mengatur harga per kilogram buah sesuai
dengan yang pengguna inginkan.
Setelah pengguna menekan fungsi keypad (tekan ‘#’), pada LCD secara otomatis
akan menampilkan pilihan buah yang akan diganti seperti pada gambar 4.4. pengguna dapat menekan keypad ‘*’ dalam menu ubah harga untuk menghapus harga sebelumnya
dan mengubah harga seperti yang pengguna inginkan. Lalu pengguna dapat menekan
kembali keypad ‘#’ untuk kembali pada menu utama. Fungsi keypad ‘0’ sebagai menu tare, memudahkan pengguna untuk kalibrasi sensor agar pengukuran lebih akurasi.
4.2.
Pengujian Keberhasilan
4.2.1.
Load Cell
Timbangan Buah Digital
Dari hasil pengujian Sensor Load Cell, penulis mengambil data yang terukur melalui timbangan digital yang asli dan timbangan yang penulis ukur. Data tersebut dapat kita lihat pada tabel 4.1.
Data utama pada tabel 4.1. merupakan data yang diambil oleh penulis berdasarkan alat ukur pembanding (timbangan digital), harga buah per kilogram, pengukuran timbangan pada LCD, output suara pengukuran, harga yang tertera pada LCD, dan output
Tabel 4.1. Data Utama Alat Timbangan Buah Digital. Alat Ukur
Pembanding
Harga Buah per Kg
Pengukuran pada LCD Timbangan Digital (gr)
Pembulatan
Pengukuran (kg) Output Suara Pengukuran
Harga pada LCD Timbangan
Digital
Output Suara Harga 100 20000 99,68 0,10 Nol Koma Sepuluh Kilogram Rp. 1993 Seribu Sembilan Ratus
Sembilanpuluh Tiga Rupiah 250 20000 251,55 0,25 Nol Koma Duapuluh Lima
Kilogram Rp. 5030 Lima Ribu Tigapuluh Rupiah 500 20000 500,20 0,50 Nol Koma Limapuluh
Kilogram Rp. 10003 Sepuluh Ribu Tiga Rupiah 1000 7000 1000,03 1,0 Satu Koma Nol Kilogram Rp. 7000 Tujuh Ribu Rupiah 1500 7000 1499,46 1,50 Satu Koma Limapuluh
Kilogram Rp. 10496
Sepuluh Ribu Empat Ratus Sembilanpuluh Enam Rupiah 2000 7000 2000,32 2,0 Dua Koma Nol Kilogram Rp. 14002 Empat Belas Ribu Dua Rupiah 2500 10000 2500,50 2,50 Dua Koma Limapuluh
Kilogram Rp. 25004
Duapuluh Lima Ribu Empat Rupiah
3000 10000 2999,42 3,0 Tiga Koma Nol Kilogram Rp. 29994
Duapuluh Sembilan Ribu Sembilan Ratus Sembilanpuluh
Empat Rupiah 3500 10000 3470,79 3,50 Tiga Koma Empatpuluh
Tujuh Kilogram Rp. 34707
Tigapuluh Empat Ribu Tujuh Ratus Tujuh Rupiah 4000 25000 4000,20 4,0 Empat Koma Nol Kilogram Rp. 100004 Seratus Ribu Empat Rupiah 4500 25000 4497,98 4,50 Empat Koma Limapuluh
Kilogram Rp. 112449
Seratus Duabelas Ribu Empat Ratus Empatpuluh Sembilan
Rupiah 5000 25000 4930,48 4,93 Empat Koma Sembilanpuluh
Tiga Kilogram Rp. 123261
Seratus Dua Puluh Tiga Ribu Dua Ratus Enampuluh Satu
Gram Percobaaan 1 (gr) Percobaaan 2 (gr) Percobaaan 3 (gr) Percobaaan 4 (gr) Percobaaan 5 (gr) Rata-Rata
(gr) Galat 100 100,05 100,14 100,03 100,05 100,03 100,06 0,06% 250 252,21 252,39 252,46 252,26 252,36 252,336 0,93% 500 501,82 501,92 501,91 501,84 501,81 501,86 0,37% 1000 1000,92 100,91 100,06 1000,61 1000,52 1000,6 0,06% 1500 1496,46 1504,85 1496,99 1497,39 1497,15 1498,57 0,09% 2000 2006,20 2006,39 2006,05 2006,16 2006,26 2006,21 0,31% 2500 2508,61 2504,00 2508,53 2508,68 2508,48 2507,66 0,30% 3000 3003,53 3006,87 3006,79 3006,59 3006,67 3006,09 0,20% 3500 3509,59 3509,39 3509,72 3509,71 3509,92 3509,67 0,27% 4000 4005,92 4006,08 4006,24 4006,57 4005,97 4006,16 0,15% 4500 4508,24 4508,46 4506,97 4508,77 4507,35 4507,96 0,17% 5000 4904,25 4902,54 4899,00 4900,68 4889,85 4899,26 2,01%
Rata-Rata 0,41%
Kalibrasi dilakukan pada setiap awal pengukuran setiap jenis buah yang diukur, agar sensor Load Cell dapat mengukur dengan tepat. Proses pengukuran sensor Load Cell
dilakukan secara bertahap dengan menaikan beban pengukuran. Berdasarkan hasil tabel pengujian pada tabel menunjukkan indikator keberhasilan kerja sensor sebesar 99,59% sehingga sensor Load Cell ini layak digunakan.
Pada pembahasan timbangan buah digital ini menggunakan 4 jenis buah yaitu buah Apel, Salak, Jambu dan Mangga. Setiap jenis buah terdiri dari 5 kali percobaan, sehingga data yang didapat dalam 1 kali pengambilan data terdapat 20 data yang diambil setiap Pagi hari, Siang hari, dan Malam hari. Berikut Ini adalah gambar 4.5. yang menjelaskan grafik data yang diambil oleh penulis menurut Pagi Hari, Siang Hari dan Malam Hari :
[image:59.595.59.545.151.707.2]di pagi hari, siang hari dan malam hari juga berbeda. Berat pada buah akan bertambah dikarenakan kematangan buah yang terjadi di setiap harinya. Sehingga data yang terukur oleh sensor di setiap waktu pagi hari, siang hari dan malam hari membuat berat buah terukur lebih besar setiap bertambahnya waktu dibandingkan dengan pengukuran sebelumnya.
Gambar 4.6. Grafik Perbandingan Pengukuran Alat Ukur dan Alat Timbangan. Pada gambar 4.6. merupakan pengambilan data oleh penulis melalui pengukuran yang berbeda dengan pengambilan data sebelumnya pada alat pembanding. Berdasarkan hasil tabel pengujian pada gambar 4.6. menunjukkan indikator keberhasilan kerja sensor sebesar 99,72% sehingga sensor Load Cell ini termasuk pengukuran yang akurat.
Tabel 4.3. Data Alat Timbangan Digital dan Output Suara Pengukuran. Pengukuran pada LCD (gr) Output Suara Pengukuran (kg) Error
satuan gram dengan output suara pengukuran berat dalam satuan kilogram. Berdasarkan hasil tabel pengujian pada tabel 4.3. menunjukkan indikator keberhasilan pengukuran berat pada LCD dan output suara pengukuran sebesar 99,90%. Dikarenakan pembulatan yang terjadi pada perhitungan sistem. Sehingga angka 0-4 akan melakukan pembulatan pada angka sebelumnya, dan angka 5-9 akan melakukan pembulatan pada angka setelahnya.
[image:61.595.75.539.239.628.2]4.2.2.
Spektrum Suara Timbangan Buah Digital
Tabel 4.4. Data Perolehan Suara.
Harga pada LCD Output Suara Harga Spektrum Suara Error
Rp. 1993 Seribu Sembilan Ratus Sembilan
Puluh Tiga Rupiah 0%
Rp. 5030 Lima Ribu Tiga Puluh Rupiah 0%
Rp. 10003 Sepuluh Ribu Tiga Rupiah 0%
Rp. 7000 Tujuh Ribu Rupiah 0%
Output Suara Spektrum Pengukuran Berat Keterangan
Apel
(apel)
Dua Koma Limapuluh Kilogram
(dua)
(koma)
(limapuluh)
[image:62.595.46.561.61.770.2]Tabel 4.6. Spektrum Suara Timbangan Buah Digital (lanjutan dari Tabel 4.5.).
Output Suara Spektrum Pengukuran Berat Keterangan
Duapuluh Lima Ribu Empat
Rupiah
(duapuluh)
(lima)
(ribu)
(empat)
tabel 4.5. yang menjelaskan bahwa output suara apel, memiliki keterangan bahwa output
suara apel memiliki spektrum yang sesuai. Pada tabel 4.5., pengukuran berat yang dijadian satu, mulai dibaca dari kanan ke kiri. Terdapat keterangan pemilah suara pada kolom tabel selanjutnya. Pada tabel 4.6. output suara harga memiliki spektrum suara yang digabung, pada kolom keterangan, dijelaskan per kata sehingga dapat dilihat spektrum suara yang sesuai.
4.3.
Analisa dan Pembahasan Perangkat Lunak
4.3.1.
Analisa
Dari data percobaan tabel 4.1. Load Cell dapat mengukur berat buah dan bandul dengan baik. Dari data percobaan tabel 4.4. Modul Micro SD Card dapat mengolah suara beserta output suara dengan baik dan sesuai. Sensor Load Cell dapat mengukur dengan akurat. Pada tabel 4.2. dan gambar 4.6. data pengukuran yang dihasilkan Load Cell
memiliki indikator keberhasilan 99,69%.
Data pengukuran berat yang ditampilkan LCD dengan output suara pengukuran mengalami pembulatan angka, karena data pengukuran yang ditampilkan LCD merupakan satuan gram. Pada output suara, sistem mengukur dalam satuan kilogram, sehingga ketika angka 0-4, angka secara otomatis akan dibulatkan pada angka sebelumnya dan angka 5-9 akan melakukan pembulatan pada angka setelahnya, dapat dilihat pada tabel 4.4.
Data output suara harga buah sesuai dengan dapat disimpulkan bahwa modul SD
Card dapat membaca file suara WAV pada Mikro SD Card. Output suara yang keluar melalui speaker dapat terdengar dengan baik sesuai dengan harga yang tertampil pada LCD. Data yang dihasilkan oleh output suara memiliki indikator keberhasilan 100%
4.3.2.
Pembahasan Perangkat Lunak (Program)
Perangkat lunak (Program) yang terdapat pada Gambar 4.7. adalah penjelasan mengenai program masukan TMRpcm sebagai library yang dipakai untuk memutar pemutaran WAV file melaui SD Card.
Program pengolah sensor Load Cell dan modul HX711 pada Arduino Mega terdapat pada Gambar 4.8. Dengan menginput program ini, penulis mulai mengolah hasil berat yang dihasilkan oleh sensor Load Cell.
Gambar 4.8. Program Pengolah Sensor Load Cell dan HX711.
Pada program selanjutnya penulis memasukan program untuk menjalankan suara, dalam hal ini Arduino harus membaca SD Card sehingga pada keluaran chipselect yang terdapat pada modul SD Card disambungkan dengan pin 5 Arduino agar Arduino dapat membaca SD Card. Pada program selanjutnya di gambar 4.9. terdapat pengaturan LCD awal dengan setCursor yang diatur oleh penulis sebagai tampilan awal LCD ketika dinyalakan.
Program pembaca Keypad sebagai Karakter angka dimana key sebagai karakter dapat ditekan oleh penulis dan tampil sebagai teks dalam program pada gambar 4.10.
Gambar 4.10. Program pembaca Keypad sebagai Karakter angka.
Program Keypad sebagai Karakter Pilihan Buah dibuat oleh penulis dalam memindahkan fungsi ke pengaturan keypad menu pilih buah. Selanjutnya adalah program pada menu pilih buah, penulis memasukan program inisal buah dan penulis dengan mudah dapat memilih buah. Setelah itu terdapat program penampil harga yang ditampilkan pada LCD beserta program menjalankan suara buah pada gambar 4.11.
Setelah program keypad sebagai karakter pilih buah dimasukan, program penghitung berat dan output suara satuan berat dan satuan harga dimasukkan leh penulis. Program dapat dilihat pada gambar 4.12.
Gambar 4.12. Program Penghitung Berat dan Output Suara.
Pada gambar 4.13. dapat kita lihat bersama bahwa penulis mengatur letak menu ubah harga pada LCD yang dapat kita lihat bentuknya pada gambar 4.4. diatas bentuk tampilan dan penempatan buah apel, salak, jambu, dan mangga dengan urut.
Program Fungsi LCD dan Keypad untuk mengetahui Harga Apel dapat kita lihat program penempatan harga dan jenis buah ketika telah masuk menu pilih buah pada gambar 4.14. bisa kita lihat pada gambar 4.15. dan gambar 4.16. terdapat program untuk membagi suara sesuai dengan harga yang tertera dalam LCD.
Gambar 4.14. Fungsi LCD dan Keypad untuk mengetahui Harga Apel.
Gambar 4.16. Fungsi Keypad untuk pembagian angka Harga dan memutar suara.
Program Fungsi berulang ketika keypad menekan ‘*’ dan ‘#’ dapat kita lihat pada gambar 4.17. penulis membuat urutan dalam penekanan keypad ‘*’ sebagai menu pilih buah dan juga ‘#’ sebagai menu ubah harga.
Dalam program untuk mendapatkan hasil pengukuran, terdapat hasil pengukuran yang dikali dengan 1,82. Dalam program mendapatkan pengukuran (tanpa pengali 1,82), penulis menemukan bahwa sensor Load Cell tidak dapat mengukur dengan akurasi. Sehingga penulis menempatkan 1,82 dikali dengan hasil pengukuran. Cara mendapatkan hasil 1,82 adalah menggunakan perhitungan seperti ini.
1000/551.37 = 1.813664146
[image:70.595.85.527.180.640.2]Penulis mengukur bandul sebesar 1000 gram, namun sensor Load Cell hanya mendeteksi 551.37 gram. Dalam hal ini, membuat fungsi program untuk mengkalibrasi sensor dengan membuat perhitungan seperti diatas agar sensor dapat mengukur berat dengan akurat.
Gambar 4.18. Fungsi keypad ketika pengguna menekan keypad angka ‘0’.
Program Fungsi berulang ketika keypad menekan ‘0’ dapat kita lihat pada gambar 4.18. penulis membuat penekanan keypad ‘0’ sebagai menu tare. Menu tare berfungsi sebagai kalibrasi sensor.
54
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1.
Kesimpulan
Dari hasil percobaan, pengujian dan pengambilan data pada Timbangan Buah Digital berbasiskan Mikrokontroler dengan Output Suara, didapat kesimpulan sebagai berikut: 1. Timbangan Buah Digital berbasiskan Mikrokontroler dengan Output Suara ini
memiliki indikator keberhasilan 99.85%.
2. Load Cell sebagai sensor berat dapat melakukan pengukuran memiliki indikator keberhasilan 99,65%.
3. Modul Mikro SD Card dapat membaca file suara WAV pada Mikro SD Card. Data yang dihasilkan oleh output suara memiliki indikator keberhasilan 100% .
5.2.
Saran
Saran-saran untuk pengembangan Timbangan Buah Digital berbasiskan Mikrokontroler dengan Output Suara selanjutnya adalah:
1. Mekanik pada timbangan digital ini, dapat dibuat lebih baik dengan membuat tampilan depan timbangan lebih miring, agar pengguna dapat melihat LCD dan menekan keypad dengan aman.
55
DAFTAR PUSTAKA
[1] Jaenal Arifin, 2006, Model Timbangan Digital Menggunakan Load Cell Berbasis
Mikrokontroler AT89S51, Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Diponegoro Semarang.
[2] ---, 2006, Data Sheet Microcontroler AT8535, Atmel
[3] Syahban Rangkuti, 2011, Mikrokontroller ATMEL AVR (ISIS Proteus dan CodeVisionAVR), Informatika, Bandung.
[4] ITA DWI PURNAMASARI, 2011, TIMBANGAN DIGITAL BERBASIS SENSOR FLEXIFORCE DENGAN OUTPUT SUARA, Universitas Brawijawa Malang.
[5] Oki Handinata. PENGEMBANGAN RANCANG ALAT PENGUKUR INDEKS MASSA TUBUH BERBASIS ATmega8535 DAN DATABASENYA BERBASIS PC. [6] Anita Rahmawati, Slamet Winardi, Didik Tristianto., 2012, RANCANG BANGUN
ALAT PENGUKUR SUHU TUBUH DENGAN TAMPILAN DIGITAL DAN
KELUARAN SUARA BERBASIS MIKROKONTROLLER AVR AT MEGA 8535, Sistem Komputer, Fakultas Narotama Surabaya.
[7] Coughlin, R. F. & Frederick F. Driscoll. 1985. Penguat Operasional Dan Rangkaian TerpaduLinier. (Herman Widodo Soemitro, Trans). Erlangga, Jakarta. [8] Dirga, 2012, LEMARI PENYIMPAN BERBICARA BERBASIS
MIKROKONTROLLER, Teknik Elektro, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. [9] ---, 2001, Data Sheet Memory FM24C128 – 128K-Bit Standard 2-Wire Bus
Interface Serial EEPROM, FAIRCHILD
[10] Try Utami Hidayani, Tri Miharani, Abdul Rahman, Dedy Hermanto, 2009,
RANCANG BANGUN TIMBANGAN BUAH DIGITAL DENGAN
KELUARAN BERAT DAN HARGA, Teknik Komputer
56
LAMPIRAN 1
Blok Diagram Sistem
&
Gambar L1.1. Blok Diagram Sistem.
LAMPIRAN 2
Program Arduino (
Full
Program
Timbangan Buah Digital dan
Output
Program Full Timbangan Buah Digital dan Output Suara
1. //Timbangan Buah 2. //Pelagia Cahya 3. //135114011
4. #include <EEPROM
![Gambar 2.7. Keypad 3x4 [6].](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/396556.223605/30.595.79.528.161.613/gambar-keypad-x.webp)
![Gambar 2.9. Mikro SD Card [8].](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/396556.223605/31.595.85.522.198.733/gambar-mikro-sd-card.webp)
![Gambar 2.11. Prinsip kerja protocol SPI [8].](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/396556.223605/32.595.90.522.268.613/gambar-prinsip-kerja-protocol-spi.webp)
![Gambar 2.12. Speaker [9].](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/396556.223605/33.595.86.526.83.711/gambar-speaker.webp)
