jurnal
TRANSCRIPT
5/17/2018 jurnal - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/jurnal-55b07d14f0266 1/15
RANCANG BANGUN TIMBANGAN DIGITAL
DENGAN PEMILIHAN JENIS BUAH
ARTIKEL
Diajukan Kepada
Universitas Negeri Malang
Untuk memenuhi salah satu persyaratan
dalam menyelesaikan program Diploma III
Oleh
Willy Bayu Erlangga
NIM 408532313189
UNIVERSITAS NEGERI MALANG
FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA
APRIL 2011
5/17/2018 jurnal - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/jurnal-55b07d14f0266 2/15
RANCANG BANGUN TIMBANGAN DIGITAL
DENGAN PEMILIHAN JENIS BUAH
Willy Bayu Erlangga1. Dr. Muladi., S.T.,M.T 2. Ilham Ari E.Z.,S.T 2
Jurusan Teknik Elektro.Fakultas Teknik.
Universitas Negeri Malang.
Abstrak: Penggunaan timbangan mulai dari timbangan jenis konvensional, digital sampai pada jenis timbangan dinamis. Timbangan digital merupakan salah satu jenis timbangan yang
memiliki nilai keakuarasian lebih tinggi dari pada jenis timbangan konvensional (mekanik).Dalam rancang bangun timbangan digital dengan pemilihan jenis buah ini, diperlukan beberapa
perangkat diantaranya ialah perangkat keras dan perangkat lunak. Perancangan dan pembuatansistem perangkat keras meliputi 5 unit rangkaian elektronik, yaitu meliputi perancangan
rangkaian sensor berat ( Load Cell) , dengan berat maksimal 5kg rangkaian minimum sistemmikrokontroler Atmega16, dan rangkaian LCD, dan keypad . Sedangkan perancangan untuk
perangkat lunak meliputi pemrograman bahasa C (codevivsion AVR). Dalam rancang banguntimbangan digital dengan pemilihan jenis buah, didapatkan hasil pengujian yang menunjukkan
karakteristik sensor ketika diberi beban mulai dari 0,5kg – 5kg bersifat linier. Maksud dari sifat
liner adalah perubahan keluaran sensor yang konstan terhadap beban yang diberikan. Pada hasilpengujian didapatkan error sebesar 1,2%, dan memilki ketelitian penimbangan 100/gram. Dari
rancang bangun timbangan digital dengan pemilihan jenis buah didapatkan bahwa harga satuanbuah dapat diubah mulai dari Rp.0000 – Rp.9999. Harga akumulasi merupakan perkalian dari
berat buah terhadap harga satuan. Sedangkan untuk kerja dari sensor berat dapat bekerja sesuaidengan karakteristik kerja dari 0kg-5kg. Dari hasil pengujian dan analisis didapatkan bahwa
timbangan digital dengan pemilihan jenis buah dapat bekerja dengan baik, ketika diberimasukkan tegangan 5VDC, dan Keluaran sinyal listrik dari sensor akan mengalami kenaikan
apabila mendapatkan beban dan akan mengalami penurunan apabila beban dikurangi.
Kata Kunci: Timbangan Digital, Sensor, Mikrokontroler, LCD.
5/17/2018 jurnal - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/jurnal-55b07d14f0266 3/15
Pendahuluan
Penggunaan timbangan mulai dari
timbangan jenis konvensional, digital
sampai pada jenis timbangan dinamis
dalam bidang perdagangan memiliki peran
sangat penting sekali, Semua jenis
timbangan tersebut memiliki karakteristik tersendiri terutama dalam hal keakurasian
nilai takaran atau kuantitas suatu produk.
Timbangan digital merupakan salah
satu jenis timbangan yang memiliki nilai
keakuarasian lebih tinggi dari pada jenis
timbangan konvensional (mekanik).
Tingginya nilai keakuarasian timbangan
digital menjadikan penggunaannya lebih
disukai dalam perdagangan.
Selama ini bentuk dan jenis– jenis
timbangan yang seringkali dijumpai di
supermarket dan minimarket adalah jenistimbangan yang hanya bisa menimbang
berat saja (weighting scale). Pada tugas
akhir yang lain pernah dibuat suatu model
timbangan digital menggunakan load cell
berbasis mikrokontroler AT89s51, yang
hanya bisa menimbang berat saja
(weighting scale) (Arifin,2009). Kekurangan
dari dua contoh model yang ada diatas adalahtidak adanya sistem yang bisa untuk
melakukan kalkulasi harga secara langsungberdasarkan harga satuan dengan nilai berat.
Dalam tugas akhir ini dibuatlah sebuahPerancangan Timbangan Digital Dengan
pemilih Jenis Buah yang digunakan untuk
membantu mengukur berat buah dan
mengkalkulasikan harga satuan buah,
berdasarkan jenis buah secara otomatis
sehingga akan didapatkan harga akumulasi
yang sesuai. Pada perancangan timbangan
digital ini dilengkapi juga daftar jenis buah
yang dapat di pilih menggunakan krusor,
sistem edit nilai harga buah berdasarkan
harga yang ada dipasaran yang dapat
dilakukan melalui keypad, sehingga
pengguna bisa melakukan perubahan nilai
harga satuan buah setiap saat, yang
semuanya itu ditampilkan pada LCD
ukuran 2x16. Sistem timbangan digital ini
bekerja menggunakan rangkaian
mikrokontroller AVR ATMega16 sebagai
kontrol dari alat, dan dilengkapi dengan
keypad , layar LCD (liquid crystal display)
untuk memudahkan dalam proses
visualisasi saat monitoring harga jual.
Sensor Berat (Strain Gauge Load Cell )Strain Gauge Load cell adalah sensor
yang digunakan untuk mengubah gayatekan menjadi sinyal listrik, melalui
perubahan resistansi yang terjadi pada
Strain Gauge dengan sebuah tekanan
dalam bentuk deformasi (regangan). Load
cell biasanya terdiri dari empat susun
Strain Gauge dalam konfigurasi jembatan
wheatstone. Keluaran sinyal listrik Strain
Gauge Load cell hanya beberapa millivolts
sehingga membutuhkan amplifikasi
denagn penguat instrumentasi diferential
sebelum dapat digunakan. Output dari
Strain Gauge Load cell diproses ke dalamalgoritma yang terintergrasi untuk
menghitung gaya yang diterapkan padaStrain Gauge Load cell.
Strain Gauge Load Cell pada
perancangan timbangan digital ini
menggunakan tipe L6B. Tipe ini di pilih
karena sesuai dengan perancangan
timbangan digital yang dibuat. Spesifikasi
Strain Gauge Load Cell L6B dapat di lihat
pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1. Strain Guge Load Cell L6B
(Sumber : www.docs.google.com)
Transduksi massa dapat bervariasi
bergantung pada perubahan parameter fisis
yang digunakan. Strain Gauge Load Cell
juga dapat menggunakan divais berbasispiezoresistif, kapasitif, mekanis dan lain-
lain. Piezoresistif yang popular adalah
strain gage yang memanfaatkan perubahan
resistansi strain gage setiap mendapat
deformasi dari posisi setimbang sebagai
akibat pembebanan massa tertentu. Strain
adalah sejumlah deformasi pada material
sebagai pengaruh dari aplikasi gaya.
5/17/2018 jurnal - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/jurnal-55b07d14f0266 4/15
Strain Gauge Load Cell L6B memiliki
spesifikasi kerja sebgai berikut:
a. kapasitas 5Kg
b. Bekerja pada tegangan rendah 5 -
10VDC / 5 - 10VAC.
c. ukuran sensor yang kecil dan praktis.
d. Input / output resistance rendah350±50Ω .
e. Zero balance 0.024 mV/V
f. Nonlineritas 0.05%
g. Range temperature kerja -100C ~ +50
0C
Mikrokontroler ATmega 16
Mikrokontroler alf and vegard’s
risc processor (AVR) adalah generasi
terakhir perkembangan mikrokontroler
produksi atmel yang memiliki arsitektur
RISC (reduced instruction set computing)
8 bit berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer ). Hampir semua
instruksi dieksekusi dalam satu siklusclock . AVR mempunyai 32 register
general-purpose, timer/counter fleksibel
dengan mode compare, interrupt internal
dan eksternal, serial UART,
programmable Watchdog Timer , dan mode
power saving, ADC dan PWM internal.
AVR juga mempunyai In-System
Programmable Flash on-chip yang
mengijinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem
menggunakan hubungan serial SPI.
ATMega16.
Gambar 2.2. konfigurasi Pin AVR
Atmega16
(Sumber:ATMEL16,2008)
Berdasarkan datasheet
mikrokontroler AVR Atmega16 memiliki
fitur-fitur sebagai berikut:
1. Mikrokontroler AVR 16 bit yang
memiliki kemampuan tinggi, dengan
daya rendah.
2. Arsitektur RISC dengan throughput
mencapai 16 MIPS pada frekuensi 16
MHz
3. Memiliki kapasitas flash memori 16
KByte, EEPROM 512 Kbyte, dan
SRAM 1 Kbyte.
4. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaituport A, port B, port C, dan port D.
5. CPU yang terdiri atas 23 buah register .
6. Unit interupsi internal dan eksternal.
7. Port USART untuk komunikasi serial.
8. Fitur Peripheral
a. Tiga buah Timer/Counter dengan
kemampuan perbandingan
2 (dua) buah Timer/Counter 8bit dengan Prescaler terpisah
dan Mode Compare
1 (satu) buah Timer/Counter 16bit dengan Prescaler terpisah,
Mode Compare, dan Mode
Capture.
b. Real Time Counter dengan Oscillator
tersendiri
c. 4 channel PWM
d. 8 channel, 10-bit ADC
8 singgle-ended Channel
7 Differential Channel hanya
pada kemasan TQFP
2 Differential Channel dengan
programmable Gain 1x, 10x,atau 200x
e. Byte-oriented two-wire Serial Interfice
f. Programmable Serial USART
g. Antarmuka SPI
h. Watchdog Timer dengan oscillator
internal
i. On-chip Analog Comparator
Atmega16 mempunyai 40 pin yang
masing-masing punya memiliki fungsi
yang berbeda-beda baik sebagai port
ataupun sebagai fungsi yang lain. Berikut
akan dijelaskan kegunaan masing-masingkaki dari Atmega16 berdasarkan datasheet:
a. VCC merupakan pin yang berfungsi
sebagai masukan catu daya.
b. GND merupakan pin ground.
c. Port A (PA.0…….PA.7) merupakan
pin input / output dua arah dan pin
masukan ADC.
5/17/2018 jurnal - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/jurnal-55b07d14f0266 5/15
d. Port B (PB.0……..PB.7) merupakan
pin input / output dua arah dan
pinfungsi khusus.
e. Port C (PC.0……..PC.7) merupakan
pin input / output dua arah dan
pinfungsi khusus.
f. Port D (PD.0……..PD.7) merupakanpin input / output dua arah dan
pinfungsi khusus.
g. Reset merupakan Pin yang digunakan
untuk me-reset mikrokontroller. Jika
level tegangan yang masuk ke pin ini
rendah dan pulsa yang ada lebih
pendek dari pulsa minimum, maka
akan menghasilkan suatu kondisi reset
meskipun colcknya tidak bekerja.
h. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin
masukan clock eksternal dari sebuah
komponen Crystali. AVCC merupakan pin masukan
tegangan untuk ADC.
j. AREFmerupakan pin masukan
tegangan referensi ADC.
Pada AVR status register
mengandung beberapa informasi mengenai
hasil dari kebanyakan hasil eksekusi
instruksi aritmatik. Informasi ini dapat
digunakan untuk altering arus program
sebagai kegunaan untuk meningkatkan
performa pengoperasian. Perlu diketahuibahwa register ini di-update setelah semua
operasi ALU ( Arithmetic Logic Unit ). Hal
tersebut seperti yang telah tertulis dalam
datasheet khusunya pada bagian Instruction Set Referensi.
Dalam hal ini untuk beberapa kasus
dapat membuang kebutuhan penggunaan
instruksi perbandingan, serta dapat
menghasilkan peningkatan dalam hal
kecepatan, kode yang lebih sederhana dan
singkat. Register ini tidak secara otomatis
tersimpan ketika memasuki sebuahinterupsi dan juga ketika menjalankan
sebuah perintah setelah kembali dari
interupsi. Namun hal tersebut harus
dilakukan melalui software.
Pemrograman Bahasa Codevision AVR
CodeVision AVR merupakan
software C-cross Compiler , di mana
program dapat di tulis dalam bahasa C,
CodeVision memilki IDE ( Integrated
Development Environment ) yang lengkap,di mana penulisan program, compile, link ,
pembuatan kode mesin (assembler) dan
download program ke IC mikrokontroller
yang sudah diprogram. Proses download
program ke IC mikrokontroller AVR dapat
menggunakan system download secara ISP
(in- system programming). In - system
programmable Flash on Chip
mengizinkan memori untuk di program
ulang dalam sistem menggunakan
hubungan serial SPI.
Pada bahasa pemrograman CodeVision AVR beberapa variabel yang
digunakan yaitu:
a. Operator
b. Fungsic. Array
d. Percabangan looping (pengulangan)
Pada perancangan timbangan
digital dengan pemilih jenis buah ini hanya
menggunakan variabel operator, fungsi,
dan array.
Keypad Keypad merupakan suatu papan
yang tersusun dari beberapa tombol dan
dihubungkan dalam susunan kolom dan
baris. Terdapat bermacam-macam keypad
antara lain :
a. keypad 3 x 4
b. keypad 4 x 4 dan
c. keypad 4 x 5
Keypad 4 x 4 tersusun dari 16
tombol yang terbagi dalam 4 kolom dan 4
baris. Tiap-tiap tombol yang ada di dalamkeypad menghubungkan 1 buah kolom
dengan 1 buah baris. Sebuah Keypad 4x4
ditunjukkan dalam Gambar 2.6.
5/17/2018 jurnal - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/jurnal-55b07d14f0266 6/15
Gambar 2.3 Gambar Keypad 4x4( Sumber:Andrianto, 2008)
Contoh :
tombol 6 _ menghubungkan kolom 3
dengan baris 2
tombol 8 _ menghubungkan kolom 2
dengan baris 3
tombol * _ menghubungkan kolom 1
dengan baris 4Keypad sering digunakan sebagai
suatu input pada beberapa peralatan yang
berbasis mikroprosessor ataumikrokontroller. Keypad sesungguhnya
terdiri dari sejumlah saklar, yang
terhubung secara baris dan kolom dengan
susuan seperti yang ditunjukkan pada
gambar 1.6.
Gambar 2.4. Rangkaian Keypad 4x4
( Sumber:Andrianto, 2008)
Berdasarkan modul
mikrokontroler, agar mikrokontroler dapat
melakukan scan keypad , dilakukan cara
berikut:
1. Pemasangan keypad diletakkan pada
satu port .
2. Port tersebut dibagi menjadi dua
bagian, 4 bit output (untuk baris) dan 4
bit input (untuk kolom).
3. Mikrokontroler mengeluarkan logika
low “0” ke salah satu bit dari 4 bit yang terhubung pada kolom.
4. Mikrokontroler membaca 4 bit pada
baris untuk menguji jika ada tombol
yang ditekan pada kolom tersebut.
5. Sebagai konsekuensi, selama tidak ada
tombol yang ditekan, maka
mikrokontroller akan melihat sebagai
logika high “1” pada setiap pin yang
terhubung ke baris.
6. Tetapi jika ada penekanan pada salah
satu tombol, maka akan pada salah satu
baris akan berlogika low “0”.
LCD (Liquid Crystal Display)LCD merupakan suatu kristal cair
yang akan aktif bila dihubungkan dengan
tegangan. Input untuk mengendalikan
modul ini berupa bus data dari sebuah
mikrokontroler. LCD adalah kompo nen
yang biasa digunakan untuk menampilkan
suatu simbol, angka maupun huruf. LCD
terdiri dari beberapa pin yang brfungsi
untuk pengontrolan pemakaiannya. LCD
yang digunakan pada alat ini adalah
M1632 atau 16 x 2 (enam belas karakterdengan dua baris).
Gambar 2.13 LCD M1632
(sumber:// www.seiko instruments 2007 )
A.Karakteristik LCD M1632
a. Terdiri dari 32 karakter dengan
masing-masing baris terdiri dati 16
karakter
dengan display dot matrik 5 X 7.
a. Karakter generator ROM dengan 192
tipe karakter. 23
b. Karakter genertor RAM dengan 8 tipe
karakter.
c. Dilengkapi fungsi tambahan: display
clear, cursor home, display on/off,
cursor on/off, display chatacter blink,
cursor shift dan display shift .
d. Catu daya 5 Volt.
e. Power-on reset otomatis.suhu operasidari 00
C sampai 500
C
B.Operasi Utama LCD
LCD M1632 memiliki beberapa
bagian yang berperan dalam
pengoperasiannya, antara lain:
a. Register
LCD M1632 mempunyai dua
macam register 8 bit , yaitu
5/17/2018 jurnal - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/jurnal-55b07d14f0266 7/15
Instruksi Register (IR) dan Data
Register (DR), dalam
pengoperasiannya dipilih dengan
sinyal dari Register Select (RS).
Instruksi dari IR adalah Display Clear,
cursor shift, memberikan informasi
alamat yang terdapat pada DisplayData RAM (DD RAM) dan Character
Generator (CG RAM).
b. Busy Flag (BF) Busy Flag berfungsi untuk
menunjukkan bahwa modul LCD telah
siap menerima instruksi selanjutnya.
c. Address Counter
Address Counter fungsinya untuk
mentukan sebuah alamat pada saat data
disimpan ke dalam DD RAM atau CG
RAM dan pada saat pembacaan data.
d. Display Data (DD RAM)DD RAM mempunyai kapasitas
display data sampai 80 x 8 bit data.
Area memori dari DD RAM yang tidak
digunakan untuk tampilan, bisa
digunakan
untuk general data RAM.
e. Character Generator RAM (CG
RAM)
CG RAM berfungsi untuk membuat
pola karakter sesuai dengan keinginan
programmer.Pola karakter dapatdibuat dengan data 8 bit. Pemuatan
karakter dapat disesuaikan dengan
tabel yang terdapat pada datasheet .
Pengondisi Sinyal
Pengkondisi sinyal, digunakan
untuk mengkondisikan sinyal keluaran dari
sensor agar bisa diolah dengan baik dan
benar oleh mikrokontroler atau komputer.
perangkat yang sangat efisien dan serba
guna dapat digunakan untuk operasi
matematika sederhana seperti penjumlahanterhadap tegangan listrik sehingga
dikembangkan kepada penggunaan
aplikastif seperti aplikasi dibawah ini:
a. Komparator (Pembanding)
b. Inferting
c. Non Inferting
d. Buffer
e. Diferential
f. Summing
Pengondisi sinyal dalam bentuk
rangkaian terpadau memiliki karakteristik
yang mendekati karakteristik penguat
operasional ideal tanpa perlu
memperhatikan apa yang terdapat
didalamnya. Karakteristik penguatoperasional ideal adalah:
a. input tegangan cukup tinggi
b. Impedansi masukan tidak terbatas
c. Lebar frekuensi yang tinggi
d. Tegangan offset nol (keluaran akan
nol jika masukan nol).
Pada perancangan timbangan
digital dengan pemilih jenis buah,
menggunakan rangakaian IC OP-AMP
LM324 sebagai pengondisi sinyal, ic ini
di- pilih karena memiliki 4 buah OP-AMP
dalam satu pakage sehingga tidak perlumemakai banyak IC OP-AMP untuk
membuat pengondisi sinyal. Pengondisi
sinyal yang dipakai adalah jenis penguat
instrumentasi. Jenis pengondisi sinyal ini
dipilih karena lebih sesuai dengan
karakteristik untuk mengondisikan sinyal
keluaran strain gauge load cell.
Gambar.2.6. Konfigurasi PIN LM324
(Sumber: STMicroelectronics,2001)
Berdasarkan data sheet op amp
LM324 memiliki spesifikasi sebagai
berikut:
a. Memilki range temperature kerja 00C –
700C
b. Memilki 4 (empat) buah op-amp dalam
satu pakagec. Bekrja pada tegangan rendah +3 -
+30VDC.
d. Arus input bias 20nA
e. Besar penguatan tegangan 100dB
f. Besar lebar frekuensi sampai 1.3Mhz
LM324 memiliki 4 buah op amp
yang terintegrasi menjadi satu pakage.
5/17/2018 jurnal - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/jurnal-55b07d14f0266 8/15
Dalam satu pakage ini terdapat 4 buah
output yang terdapat pada pin 1, 7, 8, dan
14, memiliki 4 buah input inverting (-)
yang terdapat pada pin 2, 6, 9, dan 13,
serta memiliki 4 buah input non inverting
(+) yang terdapat pada pin 3, 5, 10, dan 12.
Untuk Vcc terdapat pada pin 4 dan groundterdapat pada pin 11.
Gambar. 2.7. Penguat Instrumentasi
(Sumber:Wibawanto,2007)
Penguat instrumentasi adalah
penguat yang disusun dari tiga buah op
amp yang terdiri dari dua buah buffer (A1,A2) dan satu buah penguat diferential
(A3), yang dirangakai menjadi satu. Dari
definisi tersebut dapat dituliskan rumus
sebagai berikut (Slamet Wibawanto,2007):
Vo = ) (Vin2 – Vin1)
Metodologi PerancanganDalam rancang bangun timbangan
digital dengan pemilihan jenis buah ini,
diperlukan beberapa perangkat diantaranya
ialah perangkat keras dan perangkat lunak.
Perancangan dan pembuatan sistem
perangkat keras meliputi 5 unit rangkaian
elektronik, yaitu meliputi perancangan
rangkaian sensor berat ( Load Cell) , dengan
berat maksimal 5kg rangkaian minimum
sistem mikrokontroler Atmega16, dan
rangkaian LCD, dan dilengkapi dengan
keypad . Sedangkan perancangan untuk
perangkat lunak meliputi pemrograman
bahasa C.
Perancangan Perangkat keras
Berikut ini dijelaskan mengenai
blok diagram perancangan alat secara
keseluruhan.Untuk merealisasikan alat
timbangan digital ini, maka langkah yang
pertama kali dilakukan adalah dengan
membuat blok diagram.
Gambar 3.1 Blok Diagram Alat
Diagram blok alat yang dibuat
ditunjukkan pada Gambar 3.1 diatas.Penjelasan dari masing-masing blok yaitu
sebagai berikut:
a. Beban merupakan besarnya energi
tekan yang digunakan untuk menekan
sensor berat ( Load cell)
b. Sensor beban ( Load cell) berfungsi
sebagai pendeteksi beban berat yang
selanjutnya diubah kedalam energi
elektrik.
c. Pengondisi sinyal berfungsi sebagai
pengondisi sinyal input , yang
digunakan sebagai sinyal input pada
mikrokontroler.
d. Mikrokontroler AVR Atmega16
berfungsi untuk mengolah atau
menghitung sinyal keluaran dari load
cell ketika mendeteksi beban, dengan
melakukan berberapa operasi
aritmatik, menampilkan tampilan ke
display LCD, dan untuk menyimpan
data harga satuan buah.
e. Keypad berfungsi sebagai input bagi
mikrokontroler, yang digunakan untuk tombol edit, save, serta untuk
memasukkan data baru pada
mikrokontroler.
f. Display LCD berfungsi untuk
menampilkan jenis buah, harga satuan,
berat beban buah, dan nilai akumulasi
harga buah yang harus dibayarkan.
Cara kerja Alata. Pada saat setting beban awal sama
dengan nol.
b. Jika load Cell mendeteksi beban beratpada tumpuan beban terhadap load cell
maka proses akan dilanjutkan ke
pengondisi sinyal (pengsin) dan
selanjutnya sinyal dikrimkan ke
mikrokontroler Atmega16 , di sini sinyal
akan diolah hingga keluaranya sesuai
dengan program yang diinginkan.
5/17/2018 jurnal - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/jurnal-55b07d14f0266 9/15
c. LCD akan menampilkan hasil
pemrograman dari mikrokontroler yaitu
jenis buah, harga satuan, beban berat
buah dan jumlah akumulasi harga jual.
d. Keypad untuk melakukan edit harga
buah untuk kemudian disimpan pada
memori flash.e. Contoh di pilih buah apel malang yang
ditimbang sebesar 500gram, dan harga
buah apel malang Rp.5000,- maka
timbangan akan menunjukkan harga
jual akumulasi sebesar Rp.2500,- yang
ditampilkan pada LCD.
Rangkaian Sensor Berat (Strain Gauge
Load Cell )Strain Gauge Load cell (Sensor
Berat) adalah sebuah sensor gaya yang
banyak digunakan dalam industri yangmemerlukan peralatan untuk mengukur
berat (Web-Tech,2005). Secara umum,Strain Gauge load cell dan sensor gaya
berisi pegas (spring) logam mekanik
dengan mengaplikasikan beberapa foil
metal strain gauges (SG). Strain dari
pegas mekanik muncul sebagai pengaruh
dari pembebanan yang kemudian
ditransmisikan pada strain gauges.
Pengukuran sinyal yang dihasilkan dari
load celladalah dari perubahan resistansistrain gauge yang linier dengan gaya yang
diaplikasikan (Web-Tech., 2009).
Gambar. 3.2. Bridge Stone Strain Gauge pada
Load Cell
(Sumber : National Instrument, 1998)
Parameter fundamental dari strain
gauge adalah sensitifitas dari strain,
diekspresikan secara kuantitatif sebagaigauge factor (GF). Gauge factor
didefinisikan sebagai rasio dari pembagian
perubahan dalam resistansi dengan
pembagian perubahan dari panjangnya
(strain):
Gauge factor untuk metallic strain
gauge secara tipikal adalah di sekitar 2.
Idealnya, resistansi dari strain gauge
berubah hanya terhadap respon yangdiaplikasikan pada strain gauge material,
sebagaimana spesimen material di mana
gauge diaplikasikan, juga akan merespon
terhadap perubahan temperatur. Divais
yang menggunakan prinsip strain gauge
secara internal yang sering digunakan
untuk pengukuran massa adalah load cell.
Load cell merupakan divais yang
menggunakan efek piezoresistif dengan
bentuk fisik ditunjukkan pada Gambar 3.3
Pada perancangan ini akan digunakan
strain gauge load cell dengan rentangmassa maksimum adalah 5kg.
Gambar 3.3. pemasangan Strain Gauge
Load Cell Single Point L6B
(Sumber : Arifin,2007)
Tabel 3.1. Penggunaan Kabel pada Load Cell
Warna
Kabel
Fungsi
Merah E+
Hitam E-
Putih S-
Biru / Hijau S+
(Sumber : Web-Tech,2007)
Berdasarkan datasheet StrainGauge load cell L6B memiliki fitursebagai berikut:a. Sensor dalam kondisi modul.
5/17/2018 jurnal - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/jurnal-55b07d14f0266 10/15
b. Nilai input resistensi yang rendah
350Ω
c. Nilai output resistensi yang rendah
350Ω
d. Nilai impedansi yang tinggi
e. Tingkat perubahan terhadap suhu
yang rendah yakni 100Cf. Memiliki tegangan supply rendah (5
VDC/VAC)
Perancangan Minimum Sistem
Mikrokontroler pada sistem
berfungsi untuk mengolah data masukan
dari sensor Load Cell L6B. Mikrokontroler
yang digunakan pada sistem ini adalah
mikrokontroller jenis Atmega16 yang
merupakan IC buatan Atmel dengan
memiliki kapasitas flash memori 16 Kbyte,
EEPROM 512 Byte, dan SRAM 1 Kbyte,dan 32 I/O yang dapat dipakai semua.
Pada mikrokontroler Atmega16 terdapat
EEPROM (ROM Internal) yang berfungsi
untuk menyimpan data harga jenis buah
yang dipakai sebagai data pengkali dengan
berat buah yang ditampilkan ke LCD.
Komponen yang dibutuhkan dalam
rangkaian minimum sistem
mikrokontroller ini adalah kapasitor 470
µf/16v 4 buah, 22 pf 2 buah, 470 µf/16v 1
buah, crystal 12Mhz 1 buah, resistor 10KΩ 1 buah, LED 2 buah, dioda 1A 1 buah,
regulator 7805. Adapun gambar PCB dari
rangkaian mikrokontroller Atmega16
adalah sebagai berikut:
Gambar 3.4. Skematik Rangkaian Minimum
Sistem
(sumber :Andrianto,2008 )
Konfigurasi pin-pin mikrokontroler
Atmega16 adalah sebagai berikut
a. VCC dihubungkan ke supply tegangan
5 volt.
b. GND dihungkan ke netral sumber.
c. Port C ( PC0 – PC5 ) dihubungkan ke
keypad.
d. Pin 12 dan 13 dihubungkan ke Kristal.
e. Port D (PD0-PD2 dan PD4-PD7)dihubungkan ke LCD.
f. Port B (PB5-PB7) dan pin 1 (reset)
dihubungkan kedownloder.
g. Port A2 sebagai input dari Pengondisi
sinyal ke ADC.
h. AVCC sebagai masukan sumber
tegangan untuk Vcc ADC.
i. AREF sebagai analog referensi untuk
ADC.
Perancangan Rangkaian LCD
LCD berfungsi untuk menampilkan
karakter, nilai. Dalam perancangan ini
menggunakan sebuah layar LCD jenisM1632 yang merupakan LCD dua baris
dengan setiap barisnya terdiri dari 16
karakter. Masukan yang diperlukan untuk
mengendalikan modul ini berupa jalur data
yang masih termultiplek dengan jalur
alamat. Konfigurasi pin-pin LCD yang
terhubung ke mikrokontroler adalah
sebagai berikut:
1. GND terhubung langsung denganground.
2. VCC diberi tegangan sumber 5 Volt.
3. VEE digunakan untuk rangkaian
potensiometer yang berfungsi
mengatur kecerahan LCD.
4. RS dihubungkan ke pin PD5. Pin 4
LCD untuk memberitahu bahwa sinyal
yang dikirim adalah data, jika Pin 4 ini
disetting ke logika 1 (high, +5V)
memberitahu bahwa sinyal yang
dikirim adalah perintah.
5. R/W dihubungkan ke pin PD1.Pin inidigunakan untuk mengatur fungsi
LCD.
Jika di setting ke logika 1 (high, +5V)
maka LCD berfungsi untuk menerima
data (membaca data). Dan berfungsi
untuk mengeluarkan data, jika pin ini
di setting ke logika 0 (low, 0V).
Namun pada aplikasi ini hanya
5/17/2018 jurnal - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/jurnal-55b07d14f0266 11/15
digunakan untuk menerima data,
sehingga dihubungkan ke Gnd.
6. E dihubungkan ke pin PD4 mikro.
Merupakan terminal enable LCD,
logika 1 setiap pengiriman atau
pembacaan data
7. DB4 – DB7 dihubungkan ke pin PD0 –PD3 mikro. Merupakan pin data, pada
aplikasi ini hanya menggunakan 4 bit
MSB, sehingga hanya digunakan 4 pin
saja.
8. Anoda dihubungkan ke input V+.
9. Katoda dihubungkan ke ground.
Gambar 3.5. Konfigurasi pin LCD
( Sumber:Andrianto, 2008)
Perancangan Rangkaian Keypad
Keypad yang digunakan disini
adalah keypad 4 x 4 tersusun dari 16
tombol yang terbagi dalam 4 kolom dan 4
baris. Tiap-tiap tombol yang ada di dalamkeypad menghubungkan 1 buah kolom
dengan 1 buah baris. Sebuah rangkaiankeypad 4x4 ditunjukkan dalam Gambar
3.6.
Gambar 3.6. Rangkaian Keypad 4x4
(sumber :Andrianto,2008 )
Agar mikrokontroler dapatmelakukan scan keypad , dilakukan cara
berikut:
a. Pemasangan keypad diletakkan pada
satu port .
b. Port tersebut dibagi menjadi dua
bagian, 4 bit output (untuk baris) dan 4
bit input (untuk kolom).
c. Mikrokontroler mengeluarkan logika
low “0” ke salah satu bit dari 4 bit yang
terhubung pada kolom.
d. Mikrokontroler membaca 4 bit pada
baris untuk menguji jika ada tombol
yang
ditekan pada kolom tersebut.e. Sebagai konsekuensi, selama tidak ada
tombol yang ditekan, maka
mikrokontroller akan melihat sebagai
logika high “1” pada setiap pin yang
terhubung ke baris.
f. Tetapi jika ada penekanan pada salah
satu tombol, maka pada salah satu
baris akan berlogika low “0”.
Fungsi masing-masing tombol
keypad pada perancangan timbnagan
digital dengan pemelih jenis buah adalah
sebagai berikut:a. Tombol angka 0-9 digunakan untuk
memasukkan angka ketika seting
perubahan harga ribuan.
b. Tombol “A” untuk masuk pada
pemilihan jenis buah kearah up.
c. Tombol “B” untuk masuk pada
pemilihan jenis buah kearah down.
d. Tombol “C” untuk melakukan edit
harga satuan buah
e. Tombol “D” untuk melakukan save
harga yang telah di edit.
Perancangan Pengondisi Sinyal
Perancangan pengondisi sinyal dilakukan
untuk mengondisikan sinyal keluaran
sensor load cell agar bisa diolah lagi
didalam mikrokontroler maupun
komputer. Pada perancangan ini
pengondisi sinyal yang digunakan adalah
pengondisi sinyal jenis instrumentasi,
pengondisi sinyal instrumentasi dipilih
karena lebih sesuai dengan kondisi sensor.
Seperti ditunjukkan pada Gambar 3.7dibawah ini:
5/17/2018 jurnal - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/jurnal-55b07d14f0266 12/15
Gambar 3.7 Perancangan pengondisi sinyal
(Sumber :Wibawanto, 2007)
Supaya sinyal keluaran pengondisi sinyal
dapat diolah mikrokontroler maka
diperlukan komponen – komponen
elektronikan sebagai berikut:
Resistor 10 KΩ : 4 buah
Resistor 1 KΩ : 1 buah
Resistor 100 KΩ : 2 buah
Kapasitor 100nF : 1 buah
IC OP-AMP LM324 : 1 buahPada perancangan pengondisi sinyal ini
diharapkan terjadi penguatan sinyal
keluaran sensor sebesar 21kali.
Perancangan perangkat Lunak
Perancagan perangkat lunak
dimulai dengan membuat diagram alir agar
apa yang direncanakan sesuai dengan yang
diinginkan, baik untuk membaca, menulis,
maupun untuk membandingkan data yang
dimasukkan ke dalam program.
Alat ini menggunakanmikrokontroler Atmega16 sebagai
pengendali utama dan pengatur jalanya
sistem. Mikrokontroler tersebut diprogram
dengan menggunakan bahasa
pemrograman “C”, yang merupakan
bahasa pemrograman untuk
mikrokontroler keluarga AVR.
Diagram alir keseluruhan
ditunjukkan pada Gambar 3.7.
Berdasarkan prinsip kerja alat, maka
algoritma program sistem yang diinginkan
adalah sebagai berikut:1. Start akan menginisialisasi hardware
yang meliputi LCD, Keypad dan ADC.
2. Proses akan dilanjutkan dengan
membaca flash memori, dan ADC.
3. Setelah proses pembacaan sensor,
dilakukan pemilihan jenis buah yang
ditimbang dan akan dilanjutkan proses
perhitungan akumulasi harga.
4. Proses selanjutnya membaca keypad .
Jika ada masukan dari keypad berupa
tombol krusor up/down untuk memilih
jenis buah. Selain itu terdapat tomboledit dan save.
5. Jika sensor mendeteksi beban berat,
hasil perhitungan total biaya bebantimbangan dalam rupiah akan
ditampilkan pada LCD dan
diakumulasikan dengan harga satuan.
6. Jumlah perhitungan total biaya akan
langsung ditampilkan ke LCD.
Gambar 3.8 Diagram Alir
Dari Gambar 3.8 diatas dapat
diuraikan langkah kerja alat sebagai
berikut:
a. Start merupakan langkah awal dari
sebuah alat yang akan digunakan,
langkah start adalah sebuah langkah
untuk menghidupkan sebuah alat dar
keadaan off menjadi keadaan on.
b. Inisialisasi merupakan sebuahpengenalan alat bahwa awal dari
proses perancangan timbangan digital
yang dibuat adalah: jenis buah, harga
satuan, massa dan harga akumulasi.
c. Pemilih jenis buah merupakan sebuah
indentifikasi proses pemilihan jenis
buah yang akan dilakukan kalkulasi.
Pada proses ini ada dua opsi yakni Y
5/17/2018 jurnal - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/jurnal-55b07d14f0266 13/15
dan T, dimana Y adalah opsi untuk
mengkalkulasikan harga satuan dengan
massa, sedangkan opsi T adalah opsi
untuk melakukan proses edit harga
satuan dari jenis buah yang telah
dipilih.
d. Akumulasi harga merupakan proseslanjutan untuk mengkalkukasikan
harga satuan dari jenis buah yang
dipilih dengan massa buah yang
ditimbang.
e. Masukkan harga baru merupakan
proses lanjutan dari proses penekanan
tombol edit. Melalui edit masukkan
harga baru maka perubahana hrga
satuan buah dapat dilakukan.
f. Save merupakan proses penyimpanan
nilai harga baru yang telah dilkukan
edit harga seblumnya, sehingga hargabaru yang telah dirubah dapat disimpan
flash memori.
g. End merupakan akhir dari sebuah
proses langkah kerja sebuah program
atau alat.
Hasil pengujian dan analisis Langkah –
langkah pengujian timbangan digital
dengan pemilihan jenis buah
1. Pengujian dilakukan dengan caramembandingkan besaran bandul
dengan pembacaan sensor.
2. Pengujian dilakukan dengan cara
memberikan beban bandul pada
timbangan digital. Pada waktu yang
sama nilai bandul dapat dilihat pada
tampilan LCD.
3. Pengujian sederhana dilakukan dengan
memberikan bandul mulai dari 0.5 kg –
5kg.
4. Untuk menguji perhitungan yang
dilakukan adalah dengan memberikanbeban bandul pada timbangan dan
selanjutnya dengan memilih jenis buah
yang didalamnya terdapat harga
satuan. Harga satuan buah nantinya
dikalikan dengan berat bandul yang
telah diberikan sebelumnya.
5. Bandingkan nilai bandul hasil yang
ditampilkan pada LCD.
Tabel 3.7. hasil pembandingan nilai
timbel dengan pengukuran
mikrokontroler
Untuk menghasilkan nilai yang sesuai
dengan nilai timbel maka harus dilkukan
peritungan matematis sebagain berikut (H.
Muhamad Prasetyo):
e =
e = konstanta, L = muatan Timbangan, dan
Vo = output sensor setelah dilakukan zerro
setting
e =e = 34.4827586
Error rata – rata =
= 0.012
Prosentase error = 0.012 * 100%
= 1,2%
Dari hasil pengujian dan analisis
rangkaian keseluruhan menunjukkan
perbedaan nilai yang tertera pada timbel
dengan nilai tampilan matematis sistem.
Hal ini disebabkan adanya nilai toleransi
dari masing – masing timbel. Akan tetapidari segi program alat ini sudah bekerja
dengan baik. Dengan semakin
bertambahnya beban maka nilai tampilan
beban juga akan naik dan biaya akumulasi
harga juga menyesuaikan antara berat
dengan harga satuan.
5/17/2018 jurnal - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/jurnal-55b07d14f0266 14/15
Kesimpulan
Dari hasil perancangan, pembuatan,
pengujian dan analisis Sistem timbangan
digital dengan pemilihan jenis buah, maka
dapat disimpulkan, antara lain:
1. Dalam rancang bangun timbangan
digital dengan pemilihan jenis buahdengan menggunakan mikrokontroler
AVR atmega16 telah berjalan dengan
baik.
2. Pada perancangan ini sensor strain
gauge load cell L6B menggunakan
tegangan listrik 5 Volt DC .
3. Keluaran sinyal listrik akan mengalami
kenaikan apabila mendapatkan beban
dan akan mengalami penurunan
apabila beban dikurangi.
4. Software dirancang dengan
mengunakan bahasa C. Di dalamsoftware digunakan rumus
perhitungan matematis untuk
menhasilkan harga akumulasi dari
perhitungan berat terhadap harga
satuan.
5. Perhitungan harga akumulasi yaitu,
perkalian berat dengan harga satuan
yang ditetapkan oleh penjual.
Penunjukkan harga akumulasi
langsung pada saat buahditimbang dan
jenis buah telah ditetapkan melalui editharga. Edit harga dilakukan dengan
menekan tombol “edit” dan
menggantinya dengan nilai harga
satuan yang baru, dan menyimpanyan
pada flash memori mikrokontroler
Atmega16, dengan menekan tombol
“save” pada keypad.
Saran
Diharapkan alat ini dapat lebih
dikembangkan lagi, baik dari segi fungsi
maupun aplikasi serta implementasi yanglebih baik dan luas, seperti:
1. Fungsi dari alat diharapkan bisa
diperluas lagi supaya tidak hanya bisa
menimbang dalam berat 5kg saja,
tetapi bisa mengukur beban lebih dari
5kg.
2. Meningkatkan sensifitas penimbangan
yang lebih tinggi.
3. Alat ini dapat dikembangkan lagi
dengan menambahkan data
penyimpanan pada data base
komputer, serta dapat dilakukan
pencetakkan data menggunkan print,
dan menambahkan tombol kalibrasi
pada keypad.
Daftar Rujukan.Akses LCD 16x2. 2008. (Online),
(http://www.elkaubisa.blogspot.com
/2008/10/seiko-instrument-m1632-
lcd-module.html), diakses 10
pebruari 2011.
______.Aksestimbangan.2011.(Online),(ht
tp:// www.wikipedia.org/wiki/timba
ngan) diakses 11 pebruari 2011.
______. Akses Load Cell. 2011. (Online),
(https:// www.docs.google.com/viewer?a=v&pid=
explorer&chrome=true&srcid=0Bz
kNNhuEnaFODkwOWUxZTYtMj
QzZi00MTkyLWFiZjktNTlhZDQx
NjUxOTRl&hl=en&pli=1) diakses
4 pebruari 2011.
Andrianto, Heri.2008. Pemrograman
Mikrokontroler AVR ATMEGA 16 .
Bandung: Penerbit Informatika.
Arifin, Zaenal. 2011. Makalah Seminar
Tugas Akhir Model Timbangan
Digital Menggunakan Load CellBerbasis Mikrokontroler AT89S51,
(Online),
(http// www.peprints.undip.ac.id),
diakses 8 pebruari 2011.
Atmel Corporation. 2008. Data Sheet
Atmega16 . (Online)
(http// www.datasheet
catalog.orgdatasheetsrestul219541_
DS.pdf), diakses 10 pebruari 2011. Instrument elektroics, 2005. Data Sheet
keypad (Online)
(http://www.innovative
electronics.com/Keypad.pdf.),
diakses 10 pebruari 2011
National Instruments.2006. Strain gauge
Types. (Online), (http//www.
zone.ni.co) diakses 10 pebruari
2011.
5/17/2018 jurnal - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/jurnal-55b07d14f0266 15/15
Prasetyo, H.Muhamad. 2004. Kalibrasi
Timbangan. Cilegon:Balai Diklat
Metrologi PT.Krakatau Stell.Tbk.
STMicroelectronics. 2001. Data Sheet
LM324. (Online)
(http// www.datasheet
catalog.orgdatasheetstmicroelectronics2156.pdf.) diakses 10 pebruari
2011
Sugriwan, Iwan, Melania Suweni Muntini,
& Yono Hadi Pramono 2010.
Desain Dan Karakterisasi Load
Cell Tipe Czl601 Sebagai Sensor
Massa Untuk Mengukur Derajat
Layu PadaPengolahan Teh Hitam.
(Online), (http// www.digilib.its.ac),
diakses 8 maret 2011.
Web-Tech. 2010. Pedoman Pengaplikasian
Strain Gauge Load Cell. Australia:Web-Tech Australia Pty.Ltd.
Wibawanto,Slamet.2007. Hand Out
Elektronika Industri Tek321.
Malang:Jurusan Tenik Elektro
Universitas Negeri Malang.