BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Dalam dunia olah raga peralatan kesehatan saat ini sangatlah penting,

terutama alat untuk mengukur kekuatan stamina, kesehatan maupun kekuatan

fisik seorang olah ragawan.

Pada kesempatan ini penulis tertarik pada alat untuk mengukur kekuatan

dorong pada otot bahu yaitu expanding dynamometer, selain untuk melihat

norma ukuran kekuatan dorong otot bahu alat ini juga dapat digunakan sebagai

indikator apakah tangan seseorang yang telah mengalami cedera tersebut masih

harus membutuhkan perawatan atau sudah sembuh betul dari cedera tersebut.

Namun alat expanding dynamometer yang pernah dijumpai oleh penulis yaitu

masih berupa manual, sehingga dalam penggunaanya masih banyak kekurangan

diantaranya yaitu adanya kesalahan paralaks dalam pembacaan hasil pengukuran

saat tes.

Sehubungan dengan permasalahan di atas maka dalam kesempatan ini

penulis untuk mencoba dalam merancang modul EXPANDING

DYNAMOMETER BERBASIS MIKROKONTROLLER.

1

1

1.2. Pembatasan Masalah

Agar dalam pembahasan alat ini tidak terjadi pelebaran masalah dalam

penyajian, maka penulis hanya membatasi masalah pokok hanya Expanding

Dynamometer untuk mengukur kekuatan dorong pada otot bahu dengan beban

sd – 17.50, 18.00 – 25.50, 26.00 – 34.50, 35.00 – 43.50, 44.00 – 60 Kg.

1.3. Rumusan Masalah

Dapatkah pesawat Expanding dynamometer Berbasis Mikrokontroller

dirancang?

1.4. Tujuan

1.4.1 Tujuan Umum

Merancang pesawat EXPANDING DYNAMOMETER BERBASIS

MIKROKONTROLLER.

1.4.2 Tujuan Khusus

1.4.2.1 Membuat program koversi status standar kekuatan dorong pada otot

bahu dengan kekuatan sd – 17.50, 18.00 – 25.50, 26.00 – 34.50, 35.00 –

43.50, 44.00 – 60 Kg.

1.4.2.2 Membuat tampilan nilai kekuatan dari pada layar LCD karakter.

1.4.2.3 Membuat rangkaian ADC 0804.

2

Manfaat

1.5.1 Teoritis

Menambah pengetahuan mahasiswa tentang pesawat Expanding

Dynamometer.

1.5.2 Praktis

1.5.2.1 Mempermudah user untuk membaca angka hasil pengukuran.

1.5.2.2 Mempermudah user untuk melihat koversi pengukuran tersebut tanpa

harus melihat tabel norma ukur.

3

BAB II

TEORI DASAR

2.5. Expanding Dynamometer

Expanding dynamometer merupakan alat untuk mengukur kekuatan otot

bahu baik kekuatan tarik maupun kekuatan dorong pada otot bahu, nama lain

Expanding Dynamometer adalah push-pull dynamometer. Alat ini fungsinya

untuk uji puan pada seseorang yang suka bekerja dengan berat seperti pada

pemain volley, tennis, dan lain sebagainya selain itu dapat mengukur kekuatan

bahu apakah masih membutuhkan perawatan atau telah sembuh benar.

Gbr1.1 Expanding Dynamometer yang Masih Manual

Prosedur pelaksanaan tes kekuatan mendorong otot bahu:

a. User berdiri tegak menghadap ke depan dan kedua tungkai terbuka lebar

selebar bahu.

b. Expanding Dynamometer dipegang dengan kedua tangan didepan dada.

c. Badan dan alat menghadap depan

4

4

Adapun norma kekuatan mendorong otot bahu, sebagai berikut:

Tabel 1.Tab

el ukur

Gbr1.2 Cara melakukan pengukuran

Norma kekliatan kekuatan mendorong otot bahu di atas juga berlaku

pada lak-laki dan perempuan, karena dalam refrensi tabel diatas bagi yang putri

sama dengan tabel yang putra. Dalam pengambilan data pengukuran dianjurkan

untuk lebih dari tiga kali pengambilan data, agar data yang akan diambil lebih

akurat.

2.2. Macam-macam Cedera pada Bahu

No. Norma Prestasi(Kg)

1. Baik Sekali 44.00 – ke atas

2. Baik 35.00 – 43.50

3. Sedang 26.00 – 34.50

4. Kurang 18.00 – 25.50

5. Kurang Sekali sd – 17.50

5

Sebelumnya untuk lebih jelasnya kita ulas sedikit dari macam dari

cedera pada bahu.

Cedera pada bahu sering disebabkan karena lelah., tetapi sering juga

terjadi pada pemain tennis, badminton, olahraga lempar dan berenang (internal

violence/sebab-sebab yang berasal dari dalam).

Cedera ini biasa juga disebabkan oleh external violence (sebab-sebab

yang berasal dari luar), akibat body contact sports, misalnya : sepak bola, rugby

dan lain-lain.

Gbr1.3 Anatomi bahu

Cedera dapat berupa:

1. luksasio / subluksasio dari artikulasio humeri

2. luksasio / subluksasio dari artikulasio akromio klavikularis

6

3. subdeltoid bursitis

4. strain dari otot-otot atap bahu (rotator cuff)

Keterangan :

1. Luksasio / subluksasio dari artikulasio humeri

Pada sendi bahu sering terjadi luksasio / subluksasio karena sifatnya

globoidea (kepala sendi yang masuk ke dalam mangkok sendi kurang dari

separuhya). Cedera pada sendi bahu ini sering terjadi karena pemakaian sendi

bahu yang berlebihan atau body contact sport, kita harus memperhatikan bahwa

sendi bahu sangat lemah, karena sifatnya globoidea dimana hanya diperkuat

oleh ligamentum dan otot-otot bahu saja.

2. Luksasio / subluksasio dari artikulasio akromioklavikularis

Sendiakromio klavikularis kerapkali mengalamin cedera karena jatuh

atau dipukul pada ujung bahu. Cedera ini sering terjadi pada penunggang kuda,

pemain rugby, atau sepak bola. Jika cedera ini terbatas pada robeknya

ligamentum akromio klavikularis, maka terjadi suluksasio / dislokasi sebagian.

Jika ligamentum akromio klavikularis dan ligamentum korako klavikularis

terputus, maka terjadilah luksasio atau dislokasi total. Pada keadaan luksasio /

subluksasio dari sendi ini, maka dapat kita raba terangkatnya ujung klavikulare

bagian akromion lebih tinggi. Bila cedera sudah berlangsung lama,

pembengkakan sudah terjadi, maka ujung klavikulare sukar teraba.

3. Subdeltoid bursitis

7

Di sini sendi bahu dapat berfungsi dengan gerakkannya yang halus

karena adanya bursa subdeltoid dan bursa ini dapat meradang.bursa mukosa

subdeltoid ini memberi pelicin pada tendo yang berjalan pada atap bahu. Kalau

bursa ini cedera, maka akan sedikit membengkak dengan bertambahnya cairan

sinovia dan pada gerakan terasa nyeri, biasanya cedera ini terjadi karena

pukulan langsung pada bahu, misalnya pada body contact sport (frozen

shoulder)

Tanda-tanda luksasio / dislokasi :

• lengkung bahu hilang

• tidak dapat digerak-gerakkan

• lengan atas sedikit abduksi

• lengan bawah sedikit supinasi

4. Strain dari otot-otot atap bahu (rotator cuff)

Istilah rotator cuff dipergunakan untuk jaringan ikat fibrosa yang

mengelilingi bagian atas tulang humerus. Ini dibentuk dengan bersatunya

tendon-tendon atap bahu (gambar 3) Keempat tendon tersebut adalah :

• musculus supraspinatus

• musculus infraspinatus

• musculus teres minor

• musculus subscapularis

yang paling sering kena adalah tendon supraspinatus. Biasanya terjadi

karena tarikan yang tiba-tiba, misalnya, jatuh dengan tangan lurus atau abduksi

yang tiba-tiba melawan beban berat yang dipegang dengan tangan.

8

Gbr1.4 Titik nyeri bahu

Keterangan:

1. Sprain akromioklavikularis/subluksasio/dislokasi/osteoartrosis/bursitis

2. Osteolitis traumatic ujung lateral klvikula

3. Bursitis subakromial

4. Tendonitis supraspinatus

5. Rupture kalsifikasi supraspinatus

6. Rupture kalsifikasi rotator cuff

7. Tendonitis bisipital

8. Kapsulitis sendi bahu

9. Frozen shoulder

10. Subluksasio/dislokasi berulang

11. Osteoartrosis

12. Nyeri alih

9

Tanda-tanda :

Penderita mengeluh nyeri di ujung bahu. Kalau penderita menaikkan lengan ke

samping setelah 45o pertama, penderita mulai merasa sakit, lebih-lebih setelah

lengan lebih tingi. Tetapi rasa sakit berkurang lagi setelah lewat 1200.

2.3. Mikrokontroller AT89S51

IC Mikrokontroller AT89S51 adalah sebuah IC yang mempunyai 40 pin,

IC ini merupakan komponen komponen produksi Atmel yang berorientasi pada

control dengan level logika CMOS. Dalam rangkaian ini IC Mikrokontroller

difungsikan sebagai control utama untuk mengkonversi data-data yang

diinputkan pada ADC dan menampilkan hasil pengujian pada display (LCD). IC

ini dapat diisi dengan program maupun dapat dihapus kembali. Unuk mengisi

atau menghapus program dalam IC ini digunakan Compiller beserta

softwarenya.

10

Gbr1.5 Konfigurasi pin IC Mikrokontroller AT89S51

Berikut adalah konfigurasi pin IC mikrokontroller

1.Port 0

Port 0 adalah 8 bit open drain bi-directional port 1/0. Pada saat sebagai

port out, tiap pin dapat dilewatkan ke 8 input TTL. Ketika logika 1 dituliskan

pada port 0, maka pin-in ini dapat digunakan sebagai input yang berimpedansi

tinggi, port ini dapat dikonfigurasikan untuk di multiflex sebagai jalur data

atau address bus selama membaca program external dan memori data. Pada

mode ini port 0 mempunyai internal full up. P0 juga bisa menerima kode bit

selama pemprograman flash dan mengeluarkan kode bit selama ferifikasi

program.

2. Port 1

11

Port 1 adalah 8-bit bi-directional Port 1/0 dengan internal pull up. Port

1 mempunyai buffer output yang dapat dihubungkan dengan 4 TTL input

ketika logika 1 dituliskan ke port 1, pin ini di pull high dengan menggunakan

internal pull up dan dapat digunakan sebagai input, pinport 1 yang secara

external di pull low akan mengalirkan arus 1 karena internal pull up, port 1

juga menerima address bawa selama pemprograman flash dan ferifikasi.

3. Port 2

Port 2 adalah 8-bit bi-directional Port 1/0 dengan internal pull up. Port

2 out put buffer dapat melewatkan 4 TTL input ketika logika 1 dituliskan ke

port 2, maka mereka di pull high dengan internal pull up dan dapat digunakan

sebagai input.

4. Port 3

Port 3 adalah 8-bit bi-directional Port 1/0 dengan internal pull up. Out

put buffer dari port 3 dapat dilewati 4 input TTL. Ketika logoka 1 dituliskan

pad port 3 maka mereka akan dipull high dengan internal pull up dan dapat

digunakan sebagai input. Port 3 juga mempunyai berbagai macam fungsi atau

fasilitas, Port 3 juga menerima beberapa sinyal control untuk pemprograman

flash dan ferifikasi.

Pada port 3 juga disebut sebagai port pin Alternate functions

Antara lain :

P3.0 RXD (serial input port)

P3.1 TXD (serial output port)

P3.2 INTO (external interup 1)

P3.3 INT 1 (external interup 1)

12

P3.4 T0 (timer 0 external input)

P3.5 T1 (timer 1 external input)

P3.6 WR (external data memori write strobe)

P3.7 RD (external data memori read strobe)

5. RST

Input reset, logika high pada pin ini akan mereset siklus mesin.

6. ALE/PROG

Pulsa output addres lath enable digunakan untuk lacting bit bawah dari

addres selama mengakses ke external memori. Pin ini juga merupakan input

pulsa program selama pemprograman flash. Operasi normal dari ALE di

keluarkan pada laju konstan 1/6 dari frekwensi oscillator, dan dapat diginakan

untuk pewaktu external atau pemberian pulsa. Lika dikehendaki, pada operasi

ALE dapat di disable dangan memberikan setting bit 0 dari SFR pada lokasi 8

bit dengan bit set ALE dapat diaktifkan selama instruksi MOVX atau MOVC.

Dengan menseting ALE disabled tidak akan mempengaruhi jika

mikrokontrollerpada mode exsekusi external.

7. PSEN

Program store enable merupakan sinyal yang digunakan untuk

membaca program pada memori external.

External Access enable (EA) harus di posisikan ke GND untuk

mengaktifkan divais untuk mengumpankan kode dari program memeori yang

dimulaipada lokasi 0000H sampai FFFFH, EA harus diposisikan ke VCC

untuk exsekusi program internal, pada pin pula menerima tegangan

pemprograman 12 volt (VPP) selama pemprograman flash.

13

8. XTAL 1

Input oscillator inverting amplifier dan input untuk external clock

untuk pengoprasian 2.

9. XTAL 2

Out put dari inverting oscillator amplifier.

2.4. LCD Character

Gbr1.6 Rangkaian Disply

Rangkaian disply diatas merupakan rangkaian disply

yang digunakan dalam pembuatan modul tersebut. Rangkaian

ini untuk jenis LCD Character 2 x 16 seperti gambar di bawah

ini.

Gbr1.7 Bentuk Aplikasi Modul LCD Karakter 2x16

14

LCD disini difungsikan untuk menampilkan data yang telah dikonversi

oleh IC Mikrokontroler. Tabel Pin dan Fungsi:

Tabel2. pin dan fungsi LCD Character 2x16

Display karakter pada LCD diatur oleh pin EN, RS dan RW:

Jalur EN dinamakan Enable. Jalur ini digunakan untuk memberitahu LCD

bahwa anda sedang mengirimkan sebuah data. Untuk mengirimkan data ke

LCD, maka melalui program EN harus dibuat logika low “0” dan set pada dua

jalur kontrol yang lain RS dan RW. Ketika dua jalur yang lain telah siap, set EN

dengan logika “1” dan tunggu untuk sejumlah waktu tertentu (sesuai dengan

datasheet dari LCD tersebut) dan berikutnya set EN ke logika low “0” lagi. Jalur

RS adalah jalur Register Select. Ketika RS berlogika low “0”, data akan

dianggap sebagi sebua perintah atau instruksi khusus ( seperti clear screen,

15

posisi kursor dll ). Ketika RS berlogika high “1”, data yang dikirim adalah data

text yang akan ditampilkan pada display LCD. Sebagai contoh, untuk

menampilkan huruf “T” pada layar LCD maka Rs harus diset logika high “1”.

Jalur RW adalah jalur kontrol Read/ Write. Ketika RW berlogika low (0), maka

informasi pada bus data akan dituliskan pada layar LCD. Ketika RW berlogika

high ”1”, maka program akan melakukan pembacaan memori dari LCD.

Sedangkan pada aplikasi umum pin RW selalu diberi logika low ”0” . Pada

akhirnya, bus data terdiri dari 4 atau 8 jalur ( bergantung pada mode operasi

yang dipilih oleh user ). Pada kasus bus data 8 bit, jalur diacukan sebagai DB0

s/d DB7.

Modul LCD terdiri dari sejumlah memory yang digunakan untuk

display. Semua teks yang kita tuliskan ke modul LCD adalah disimpan didalam

memory ini, dan modul LCD secara berturutan membaca memory ini untuk

menampilkan teks ke modul LCD itu sendiri.

Pada peta memori tersebut, daerah yang berwarna biru ( 00 s/d 0F dan

40 s/d 4F ) adalah display yang tampak. Sebagaimanan yang anda lihat,

jumlahnya sebanyak 16 karakter per baris dengan dua baris. Angka pada setiap

kotak adalah alamat memori yang bersesuaian dengan posisi dari layar.

Demikianlah karakter pertama di sudut kiri atas adalah menempati alamah 00h.

Posisi karakter berikutnya adalah alamat 01h dan seterusnya. Akan tetapi,

karakter pertama dari baris 2 sebagaimana yang ditunjukkan pada peta memori

16

adalah pada alamat 40h. Dimikianlah kita perlu untuk mengirim sebuah perintah

ke LCD untuk mangatur letak posisi kursor pada baris dan kolom tertentu.

Instruksi Set Posisi Kursor adalah 80h. Untuk ini kita perlu menambahkan

alamat lokasi dimana kita berharap untuk menempatkan kursor.Sebagai contoh,

kita ingin menampilkan kata ”World” pada baris ke dua pada posisi kolom ke

sepuluh. Sesuai peta memori, posisi karakter pada kolom 11 dari baris ke dua,

mempunyai alamat 4Ah, sehingga sebelum kita tulis kata ”World” pada LCD,

kita harus mengirim instruksi set posisi kursor, dan perintah untuk instruksi ini

adalah 80h ditambah dengan alamat 80h+4Ah =0Cah. Sehingga dengan

mengirim perintah Cah ke LCD, akan menempatkan kursor pada baris kedua

dan kolom ke 11 dari DDRAM. Sebelum kita dapat menggunakan modul LCD,

kita harus melakukan inisialisasi dan mengkonfigurasikannya. Hal ini dijalankan

dengan mengirimkan sejumlah instruksi ke LCD. Antara lain: pengaturan lebar

data interface 8 bit atau 4 bit data bus, pemilihan ukuran font karakter 5x8 atau

5x7 dan lain-lain.

2.5. Analog to Digital Converter ( ADC )

IC ADC0804 pada rangkaian pesawat ini akan digunakan sebagai

pengubah tegangan analog menjadi tegangan digital yang akan diinputkan ke

dalam IC Mikro AT89S51 yang siap untuk dikonversikan.

Kilogram = DataADC * 100/ 255

17

Gbr1.8 Rangkaian ADC 0804

Diagram konfigurasi pin ADC0804 ditunjukkan pada gambar 7. Pin 11

sampai 18 ( keluaran digital ) adalah keluaran tiga keadaan, yang dapat

dihubungkan langsung dengan bus data bilamana diperlukan. Apabila CS ( pin 1

) atau RD (pin2) dalam keadaan high (“1”), pin 11 sampai 18 akan mengambang

( high impedanze ), apabila CS dan RD rendah keduanya, keluaran digital akan

muncul pada saluran keluaran. Sinyal mulai konversi pada WR (pin 3). Untuk

memulai suatu konversi, CS harus rendah. Bilamana WR menjadi rendah,

konverter akam mengalami reset, dan ketika WR kembali kepada keadaan high,

konversi segera dimulai. Konversi detak konverter harus terletak dalam daereh

frekuensi 100 sampai 800kHz. CLK IN ( pin 4) dapat diturunkan dari detak

mikrokontroller, sebagai kemungkinan lain, kita dapat mempergunakan

pembangkit clock internal dengan memasang rangkaian RC antara CLN IN ( pin

4) dan CLKR (pin 19). Pin 5 adalah saluran yang digunakan untuk INTR, sinyal

selesai konversi. INTR akan menjadi tinggi pada saat memulai konversi, dan

18

akan aktiv rendah bila konversi telah selesai. Tepi turun sinyal INTR dapat

dipergunakan untuk menginterupsi sistem mikrokontroller, supaya

mikrokontroller melakukan pencabangan ke subrutine pelayanan yang

memproses keluaran konverter .Pin 6 dan 7 adalah masukan diferensial bagi

sinyal analog. A/D ini mempunyai dua ground, A GND (pin 8) dan D GND

( pin10). Kedua pin ini harus dihubungkan dengan ground. Pin 20 harus

dihubungkan dengan catudaya +5V A/D ini mempunyai dua buah ground, A

GND ( pin 8 ) dan D GND ( pin 10). Keduanya harus dihubungkan dengan catu

daya, sebesar +5V.

2.6. Variable Resistor

Variable Resistor (Vr) berfungsi untuk menghambat arus dan tegangan,

besar hambatan/resistansi pada vaiable reistor ini dapat kita ubah, di sini variable

resistor akan dipengaruhi oleh spiral yang diberi gaya beban tekanan oleh tangan

user, dengan kata lain variable resistor dalam rangkaian ini berfungsi sebagai

sensor gaya tekan.

Gbr1.9 Simbol variable resistor

2.7. Pegas

Dalam perencanaan pembuatan modul disini pegas difungsikan sebagai

faktor yang akan menerima gaya tekanan saat user melakukan pengukuran.

Dalam modul ini pegas yang digunakan adalah pegas yang mampu menahan

19

beban sebesar 60 kg. Kekuatan menerima gaya pada pegas akan bertambah kuat

jika pegas dipasang secara paralel.

x

P

Gbr1.10 pegas

F = k.x

keterangan:

F = Gaya

k = Konstanta gaya

x = panjang pegas setelah diberi gaya

20

BAB III

PEMBUATAN MODUL

3.1. Blok Diagram

Gbr2.1 Blok Diagram Rangkaian Secara Keseluruhan

3.1.1 Cara kerja Blok Diagram

Tegangan dari power supply masuk pada rangkaian mikrokontroler

setelah di On kan dan tekan start, kemudian user memberi gaya tekan pada pegas

saat memulai pengukuran. Maka pergerakan dari pegas yang telah diberi gaya

tersebut akan mengubah besar resistansi dari pada sensor gaya yaitu dengan

menggunakan variable resistor (Vr) tersebut, kemudian tegangan analog yang

dilewatkan oleh sensor gaya tersebut diolah oleh rangkaian ADC sehingga

menjadi tegangan digital. Dari ADC, tegangan tersebut kemudian diperoses oleh

Push Buton

Mikrokontroller

ADC Gaya(Variabel Resistor)

LCD Karakter 2 x 16

Gaya Tekan Pada Pegas

User

21

21

IC Mikrokontroller dan ditampilkan oleh IC Mikrokontroler AT89S51 melalui

LCD. Outputan tampilan pada layar LCD tersebut sudah berupa data konversi

dari hasil pengukuran dan norma kekuatan ukur tersebut.

22

3.2. Diagram

Alir

Gbr2.2 Diagram Alir

Inisialisasi LCD

Enter

Pengubah Kilogram dan status

Konversi data dari ADC ke kilogram

End

Yes

No

Start

Yes

Yes

Yes

23

Tekan enter saat akan memulai pengukuran kemudian pada saat

melakukan pengukuran maka mikrokontroler memproses konversi data dari

ADC ke kilogram serta memproses status berat apakah data kilogram tersebut

masuk golongan buruk, cukup, ataukah baik. Kemudian ditampilkan oleh

mikrokontroler pada layar LCD tersebut.

24

BAB IV

METODOLOGI PENELITIAN

4.1. Metode Penelitian

Dalam penelitian dan pembuatan modul akhir ini penulis terlebih

dahulu mengadakan persiapan untuk kelancaran jalannya proses pembuatan

modul serta pengamatan yang meliputi di bawah ini :

4.1.1. Mempelajari prinsip kerja dari pesawat expanding dynamometer yang

telah ada.

4.1.2. Mempelajari teori-teori yang ada hubungannya dengan permasalahan

yang dibahas melalui studi kepustakaan.

4.1.3. Mengadakan survey untuk mendapatkan komponen-komponen yang

mungkin sulit untuk didapat di pasaran, serta mendata harga dari setiap

komponen yang kemungkinan mahal dan sulit diperoleh.

4.1.4. Mempelajari dan merancang teknis pembuatan modul tersebut.

4.1.5. Merencanakan anggaran biaya pembuatan modul.

4.1.6. Membuat diagram blok dengan perancangan secermat mungkin.

4.1.7. Membuat diagram alir sebagai urutan cara kerjanya alat.

4.1.8. Menyiapkan bahan berupa komponen, box, dan peralatan yang

dibutuhkan dalam pembuatan modul.

4.1.9. Membuat jadwal kegiatan untuk menngatur waktu pembuatan modul.

25

4.2. Jenis Penelitian

Penelitian dan pembuatan modul ini dengan menggunakan metode

experimental yaitu membuat alat Expanding Dinamometer Berbasis

Mikrokontroler AT89S51.

4.3. Variabel Penelitian

4.3.1. Variabel Bebas

Sebagai variabel bebas adalah Gaya dan resistansi variabel resistor.

4.3.2. Variabel Tergantung

Sebagai variabel tergantung adalah tegangan variabel resistor.

4.3.3. Variabel Terkendali

Variabel bebas terdiri dari:

4.3.3.1 Variable resistor atau sensor tekaanan dan ADC sebagai data inputan

yang akan diproses oleh IC Mikrokontroler AT89S51

4.3.3.2 Push button sebagai reset apabila terjadi kesalahan dalam memasukkan

data.

4.3.3.3 LCD yang dikendalikan oleh IC Mikrokontroler AT89S51 untuk

menampilkan data jumlah pulsa yang akan dikeluarkan oleh photodiode.

4.4. Alat dan Bahan

4.4.1 Persiapaan Bahan

Menyiapkan suatu bahan merupakan salah satu hal yang sangat

penting dalam menunjang keberhasilan pembuatan suatu rangkaian

26

25

elektronika,yang perlu diperhatikan dalm kegiatan ini diantaranya adalah data

teknisi dan karakteristik komponen elektronika, harga maupun faktor ada

tidaknya komponen tersebut di pasaran. Karena perlu dilakukan perhitungan –

perhitungan yang cermat, survey lapangan maupunmempelajari data pada data

sheet book komponen – komponen yang akan kita butuhkan dalam pembuatan

modul tersebut.

Berikut ini disampaikan data bahan – bahan yang diperlukan dalam

pembuatan modul ini:

Table3. Tabel Daftar Komponen

No Nama Barang Jumlah

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

IC AT89S51

LCD 4 x 16

Kristal 12 MHz

Transistor BD139

Push button

Power on / off

Variable resistor

C 1000 mF, 25v

Dioda 1A

Trafo 1A

Dioda zener

Fuse 1A

IC ADC 0804

1

1

1

1

4

1

1

2

4

1

1

1

1

27

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

Kabel pelangi

Rugos

Timah

Fericlorida

Lis Almunium

Box

Pegas

2 m

6 cm

Secukupnya

Secukupnya

Secukupnya

1

2

4.4.2 Persiapan Alat

Sebagai penunjang dalam melaksanakan pembuatan modul,

pengukuran, pengamatan, maupun pengujian digunakan beberapa peralatan,

peralatan –peralatan tersebut antara lain adalah sebagai berikut:

Multimeter manual dan digital

Solder

Project board

Bor

Toolset

Gerinda

Penyedot timah

Tang

4.5. Tempat dan Waktu Pembuatan Modul

4.5.1 Tempat Pembuatan Modul

28

Pembuatan modul tugas akhir ini dilakukan di kampus Tehnik

Elektromedik PLTEKKES Surabaya, tepatnya di Work Shop Gedung C.

4.5.2 Waktu Pembuatan Modul

Waktu pembuatan modul, penulis susun menurut jadwal kalender

akademik yang ada di Jurusan Teknik Elektromedik Surabaya. Pembuatan

penelitian tersebut dilakukan kurang lebih 6 bulan.

Kegiatan Nov Des Feb Mar Apr Mei Jun

I

II

III

IV

V

Tabel4. rencana pembuatan modul

Keterangan :

I. Penentuan judul

II. Studi literature dan pembuatan proposal

III. Pembuatan modul

IV. Seminar

V. Ujian siding dan pengumpulan karya tulis ilmiah (KTI).

29

4.6. Perencanaan Bangun

4.6.1. Perencanaan Bangun Tampak Depan

Gbr 3.1. Perencanaan Bangun Modul dan foto Modul tampak Depan

Keterangan :

1. L

CD Charakter 2 x 16

2. K

abel sensor

1

2

3

4

5

6

7

8

9

8 cm

28 cm23 cm

30

3. E

nter

4. B

ox

5. V

ariable resistor (Vr)

6. K

abel power

7. B

osh Housing

8. P

emutar Vr

9. P

egas

4.6.2. Perencanaan Bangun Tampak Samping

Gbr 3.2. Perencanaan Bangun Modul dan foto Modul tampak samping

4.6.3. Perencanaan Bangun Tampak Belakang

31

Gbr3.3. Perencanaan Bangun Modul tampak belakang

Keterangan :

10. Saklar On – Off

11. TP (Test Point)

12. Reset

10

11

12

32

BAB V

HASIL DAN ANALISA

5.1 Pengujian dan Pengukuran Modul

Setelah membuat modul maka perlu diadakan pengujian dan

pengukuran. Untuk mengetahui seberapa tepat pembuatan modul ini, maka

penulis melakukan pendataan melalui pengukuran dan pengujian. Tujuannya

adalah untuk apakah masing – masing komponen dapat berjalan sesuai dengan

fungsinya yang telah direncanakan.

Langkah – langkah pengukuran dan pengujian modul ini dapat

diuraikan sebagai berikut :

1. Menyiapkan peralatan yang dibutuhkan terutama alat ukur.

2. Merapikan kabel – kabel atau membungkusnya jadi satu menggunakan selang

agar rapi dan tidak terjadi konsleting pada alat kita pada saat uji coba.

3. Menyiapkan tabel untuk mencatat hasil pengukuran.

4. Melakukan pengecekan terhadap masing – masing jalur rangkaian pada PCB

tentang ketepatan koneksi pin–pin pada IC.

33

5. Menguji alat dengan mengadakan pengukuran terhadap output masing–

masing bagian (test poin)sesuai dengan pengukuran yang telah kita tentukan.

5. 2. Hasil Pengujian dan Pengukuran

5.2.1 Pengukuran IC ADC 0804

Pada pengujian dan pengukuran IC ADC 0804 yang diukur pada pin

No.6 dengan grounding akhirnya didapatkan hasilnya pada tabel 5

tabel 5. Hasil pengukuran tegangan pada Ic ADC 0804

Berat

(Kg)

Volt ( Tegangan) Keterangan

00.0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,1 0,1 0.033 Sangat kurang

17,5 0,9 0,9 0,5 0,8 0,7 0,9 0.94 Kurang

26 1,63 1,63 1,73 1,63 1,65 1,70 1.994 Sedang

35 2,36 2,35 2,36 2,36 2,30 2,36 2.818 Baik

44 2,98 2,97 2,97 2,97 2,97 2,98 2.973 Baik sekali

Analisa:

Pada berat 00,0 pada IC ADC 0804 kaki pin no 6 mempunyai

tegangan rata-rata sebesar 0,033 volt.

Pada berat 17.5 pada IC ADC 0804 kaki pin no 6 mempunyai

tegangan rata-rata sebesar 0,94 volt.

Pada berat 26,0 pada IC ADC 0804 kaki pin no 6 mempunyai

tegangan rata-rata sebesar 1,994 volt.

34

33

Pada berat 35,0 pada IC ADC 0804 kaki pin no 6 mempunyai

tegangan rata-rata sebesar 2.818 volt.

Pada berat 44,0 pada IC ADC 0804 kaki pin no 6 mempunyai

tegangan rata-rata sebesar 2.973 volt.

5.2.2 Pengujian Expanding dynamometer

Tabel 6. Hasil Pengukuran kekuatan dorong pada batas range terbawah saat mulai pergantian keterangan

Data berat(Kg)

Tampilan pada LCD

Simpangan%

error SD UA U95X1 X2 X3 X4 X5

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

17,5 17,5 17,5 17,5 17,5 17,3 17,46 0,04 0,228 0,089 0,04 0,102

26 26,3 25,9 26,3 26,3 25,9 26,14 -0,14 0,385 0,219 0,0979 0,251

35 35,3 35,3 34,9 35,3 34,9 35,14 -0,1 0,285 0,231 0,1032 0,265

44 45,0 44,0 44,0 44,0 45,0 44,4 -0,4 0,904 0,549 0,2449 0,629

Keterangan Rumus Perhitungan :

N : Jumlah Data

o Rata-rata

Rata -rata dalam perkataan sehari-hari, orang sudah menafsirkan dengan rata-

rata hitung. Dan arti sebenarnya adalah bilangan yang didapat dari hasil

pembagian jumlah nilai data oleh banyaknya data dalam kumpulan tersebut.

35

Rumus rata-rata adalah

Rata – Rata ( ) :

Standart deviasi

Standart deviasi adalah suatu nilai yang menunjukan tingkat (derajat) variasi

kelompok data atau ukuran standart penyimpangn dari meannya.

Rumus deviasi

Standart Deviasi (SD) :

Error (rata-rata simpangan)

Error (rata-rata simpangan) adalah selisih antara mean terhadap masing-

masing data

Rumus error :

Error : Error : Xn – (rata - rata)

%Error : x 100%

UA1 : ketidakpastian

Rumus dari ketidak pastian adalah sebagai berikut :

Ketidak pastian=UA1 =

U95

U95 adalah perkalian dari antara ketidakpastian dengan K (Konfidence

Level). U95 merupakan tingkat kepercayaan 95%.

Rumus

U95 = K x UC

36

UC =

Karena hanya dalam pengukuran hanya Ua1, maka Ua2 dan Ub

dianggap 0. Sehingga:

UC =

UC = UA1

U95 = UA1 x 2

Analisa :

Pada hasil pengukuran dengan berat 0 kg mempunyai U95 = 0.

Artinya bahwa nilai tersebut menunjukkan pada beban 0 Kg keakuratannya

baik.

Pada hasil pengukuran dengan berat 17.5 kg mempunyai U95 =

0.102. Artinya bahwa nilai tersebut menunjukkan pada beban 17.5 Kg

keakuratan alat baik.

Pada hasil pengukuran dengan berat 26 kg mempunyai U95 =

0.251. Artinya bahwa nilai tersebut menunjukkan pada beban 26 Kg

keakuratan alat baik.

Pada hasil pengukuran dengan berat 35 kg mempunyai U95 =

0.265. Artinya bahwa nilai tersebut menunjukkan pada beban 35 Kg

keakuratan alat baik.

Pada hasil pengukuran dengan berat 44 kg mempunyai U95 =

0.629. Artinya bahwa nilai tersebut menunjukkan pada beban 44 Kg

keakuratan alat baik.

Semakin kecil U95 maka semakin baik keakuratan alat tersebut

semakin bagus.

37

Pada % error tidak ada nilai persen yang bernilai negatif karena

pada simpangan terdapat tanda mutlak sehingga hasil selalu positif.

%Error : x 100%

BAB VI

PEMBAHASAN RANGKAIAN

6.1. Rangkaian Keseluruhan

38

R 2

R E S I S TO R

R 1R E S I S TO R

D 2

D I O D E Z E N E R

C 2

C A P N PV C C _ B A R

Y

V C C

1

1 0 0 K 13

2

C 3

C A P N PR 2

R E S I S TO R

R 2

R E S I S TO R

S W 1S W P U S H B U TTO N

R 3R E S I S TO R V A R

13

2

C 3

C A P N P

C 1C A P

U 4

A D C 0 8 0 4

67

9

1 11 21 31 41 51 61 71 8

1 94

5

123

+I N-IN

V R E F / 2

D B 7D B 6D B 5D B 4D B 3D B 2D B 1D B 0

C L K RC L K I N

I N TR

C SR DW R

V C C _ B A R

D 1D I O D E

V C C _ B A R Y

V C C

1

V C C _ B A R

Y 1C R Y S T A L

U 1 A T8 9 s 5 1

9

1 81 9

2 93 0

3 1

4 0

12345678

2 12 22 32 42 52 62 72 8

1 01 11 21 31 41 51 61 7

3 93 83 73 63 53 43 33 2

R S T

XTA L 2XTA L 1

P S E NA L E / P R O G

E A /V P P

V C C

P 1 . 0 / T2P 1 . 1 / T2 -E XP 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7

P 2 . 0 / A 8P 2 . 1 / A 9

P 2 . 2 / A 1 0P 2 . 3 / A 1 1P 2 . 4 / A 1 2P 2 . 5 / A 1 3P 2 . 6 / A 1 4P 2 . 7 / A 1 5

P 3 . 0 / R XDP 3 . 1 / TXD

P 3 . 2 / I N T0P 3 . 3 / I N T1

P 3 . 4 / T0P 3 . 5 / T1

P 3 . 6 / W RP 3 . 7 / R D

P 0 . 0 / A D 0P 0 . 1 / A D 1P 0 . 2 / A D 2P 0 . 3 / A D 3P 0 . 4 / A D 4P 0 . 5 / A D 5P 0 . 6 / A D 6P 0 . 7 / A D 7

V C C _ B A R

R 3R E S I S TO R V A R

13

2

P ro g ra m e r

123456

L C D C A R A C TE R

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

S W 1S W P U S H B U TTO N

D 1Y

V C C

1

Gbr4.1 Rangkaian keseluruhan

Rangkaian di atas adalah rangkaian dari keseluruhan rangkaian

Expanding Dynamometer. Dari rangkaian ADC pin 6 mendapatkan inputan dari

varistor yang masih berupa tegangan analog, kemudian diolah oleh ADC

sehingga berupa tegangan digital namun data tersebut belum didapat di olah

oleh IC AT89S51. Pada saat push button ditekan pada pin 16 port 3.6 IC

AT89S51 berlogika 0, barulah tegangan digital yang dikeluarkan oleh IC

ADC0804 dapat dioutputkan ke rangkaian mikrokontroller. Tegangan digital

yang masuk pada IC AT89S51 diolah dan ditampilkan pada LCD character

2x16.

6.2. Rangkaian ADC

39

38

P 3 . 3

D 2

D I O D E Z E N E R

P 3 . 2

R 2

R E S I S TO R

P 3 . 4

Y

V C C

1

R 3R E S I S TO R V A R

13

2

C 3

C A P N P

U 4

A D C 0 8 0 4

67

9

1 11 21 31 41 51 61 71 8

1 94

5

123

+ I N-I N

V R E F / 2

D B 7D B 6D B 5D B 4D B 3D B 2D B 1D B 0

C L K RC L K I N

I N TR

C SR D

W R

R 2

R E S I S TO R

P 3 . 2

Y

V C C

1

R 3R E S I S TO R V A R

13

2

P 2

Gbr4.2 Rangkaian ADC0804

Rangkaian ADC dalam modul ini menggunakan varistor sebagai senso

penerima gaya tekan, tegangan output varistor masuk pin 6 ADC0804.

Kemudian outputan dari varistor akan diteruskan ke ADC untuk diubah dari

tegangan analog menjadi tegangan digital, data biner dari ADC dikoneksikan

dengan port mikrokontroler sehingga dapat dideteksi oleh mikrokontroler. Pada

ADC 0804 terdapat pengaturan Vref menggunakan multiturn untuk mengatur

tegangan referensi yang dibutuhkan yaitu x tegangan input maksimal.

Untuk memulai konversi pada ADC, maka pin /WR diberi logika 0

melalui software. Dan memantau pin /INT secara per bit pada software, apabila

bit tersebut mengeluarkan logika 0, berarti proses konversi telah selesai. Untuk

memulai lagi proses konversi, maka /WR kembali diberi logika 0 lagi.

40

6.2.1. Listing program

ADC: clr P3.3

nop

nop

nop

setb P3.3

eoc: jb P3.2,eoc

clr P3.4

mov dataADC,P2

ret

;

Penjelasan listing program:

Clr P3.3 merupakan bahasa asenbly pada IC Mikrokontroller AT 89S51

yang berarti untuk memberikan logika 0 pada port 3.3 AT 89S51, sehingga IC

ADC0804 mulai mereset. Kemudian nop (not operation) yang berarti tidak ada

interupsi sehingga dalam memproses bahasa tersebut AT89S51 memiliki selang

waktu 1 saat akan melakukan interupsi selanjutnya. Setb P3.3 artinya pada IC

AT89S51 memberikan logika 1 pada port 3.3 IC AT89S51 sehingga dapat

mempengaruhi ADC0804 untuk memulai mengkonversi data. Jb P3.2 (jump on

bit set) program bahasa yang berfungsi untuk mendeteksi apakah konversi sudah

selesai apa belum.

6.3 Rangkaian LCD

41

Gambar 4.3 Rangkaian LCD

Listing Program:

Program ini digunakan untuk memulai menulikan instruksi dan data ke

LCD, berikut listing programnya.

write_inst:

Clr P3.0 ;

Mov P2,R1 ;

Setb P3.1 ; EN = 1 = P1.1

Acall delay ; panggil waktu tunda

Clr P3.1 ; EN = 0 = P1.1

ret

;

write_data:

Setb P3.0 ; RS = P1.0 = 1, mode tulis data ke LCD

Mov P2,R1 ; D7 s/d D0 = P0 = R1

Setb P3.1 ; EN = 1 = P1.1

Acall delay ; panggil waktu tunda

Clr p3.0 ; EN = 0 = P1.1

42

ret

;

Penjelasan listing program

LCD_RS mendapat logika ‘0’ dan LCD_CS juga mendapat logika ‘0’

selanjutnya mengisi data lcd untuk menuliskan instruksi pada LCD. Selanjutnya

mengisi data pada data lcd untuk mengirimkan data ke ADC, sehingga LCD

akan memunculkan tulisan-tulisan. Pada Baris ke-2 Mov P2,R1 merupakan

interupsi untuk mengcopykan data Port 2 yang masuk IC AT89S51 ke dalam

register 1 yang akan diout putkan pada D7 s/d D0 atau Port 0. Setb P3.1

fungsinya memberikan nilai logika 1 pada EN LCD charakter sehingga IC

AT89S51 dapat mengirimkan data ke LCD Charakter.

BAB VII

PENUTUP

7.1 Kesimpulan

43

1. Pada range yang terbawah dari sangat buruk (0,00 kg) mempunyai tegangan

rat-rata sebesar 0,033 volt, range terbawah dari buruk (17,5 kg) mempunyai

tegangan rata-rata sebesar 0,19 volt, range terbawah dari sedanng (26 kg)

mempunyai regangan rata-rata sebesaar 1.994 volt, range dari baik (35 kg)

mempunyai tegangan rata-rata sebesar 2.818 volt, dan pada range terbawah

dari sangat baik (45 kg) mempunyai tegangan rata-rata sebesar 2.973 volt.

2. Dalam pengambilan data pengukuran pada tampilan LCD dengan mengambil

data sampel nilai range terbawah dari tabel norma kekuatan otot bahu

sehingga diperoleh data pada tabel 6 yang mempunyai nilai U95 yang sangat

kecil sehingga secara perhitungan alat dapat dinyatakan baik.

3. Modul ini masih jauh dari layak pakai, hal ini dikarenakan oleh modul

tersebut sangat berat karena bahannya terbuat dari besi baja sehingga terlalu

berat untuk diangkat oleh user yang cedera.

4. Dalam modul ini pada range terendah persentase rata-rata error beban 0 kg

yaitu ± 0 %, persentase rata-rata error beban 17.5 kg yaitu ± 0.228%,

persentase rata-rata error beban 26 kg yaitu ± 0.385%, persentase rata-rata

error beban 35 kg yaitu ± 0.285%, persentase rata-rata error beban 44 kg yaitu

± 0.909%, karena dalam standar nasional tingkat error yang diperbolehkan

adalah 3 % maka modul secara perhitungan dapat dikatakan baik. Akan

tetapi pengukuran dapat berubah jika tegangan supply menurun atau naik.

7.2 Saran

1. Dalam setiap melakukan pekerjaan agar lebih hati-hati terutama dalam

pengerjaan modul.

44

43

2. Meskipun modul tersebut sudah berjalan secara otomatis tetapi masih

memerlukan beberapa peningkatan dalam kualitas(tidak mudah rusak) dan

kwantitasnya (tingkat error-nya kecil).

3. Dalam melakukan pengukuran hendaknya dilakukan dengan sungguh-sungguh

agar dapat diketahui perkembangan dari cedera tersebut.

4. Sebaiknya dalam pembuatan modul tersebut kerapian harus lebih ditingkatkan.

5. Dalam mengerjakan modul ini bahan-bahan juga harus dipertimbangkan agar

modul lebih kuat dan berkualitas.

6. Seringnya melakukan eksperimen dapat menambah ilmu dan pengalaman.

45