penjelasan blok diagram alat sebagai berikut · skematik rangkaian alat pengukur tinggi dan berat...

1

BAB III

PEMBAHASAN

3.1. Tinjauan Umum Alat

Pada alat pengukur tinggi dan berat badan digital ini, menggunakan dua

komponen input yaitu sensor ultrasonik HC-SR04 dan sensor berat (loadcell) dan

dua komponen output yaitu LCD dan Speaker yang berfungsi menampilkan dan

memberitahu hasil pengukuran alat pada saat seseorang berdiri dibawah sensor

ultrasonik atau berdiri diatas sensor berat.

Sensor ultrasonik digunakan untuk mengukur tinggi seseorang, saat seseorang

berdiri dibawah sensor dan sensor mendeteksi jarak sampai 2 meter, dan 2 meter

dikurangi jarak seseorang maka akan menghasilkan tinggi badan seseorang. Sensor

berat (loadcell) digunakan untuk mengukur berat badan seseorang ketika seseorang

berdiri diatas sensor tersebut.

3.2. Blok Rangkaian Alat

Gambar III.1 Blok Diagram Alat

PROSES

ARDUINO UNO R3

OUTPUT

SPEAKER

INPUT

SENSOR

INPUT

SENSOR BERAT

OUTPUT

LCD 2X16

INPUT

CATU DAYA

2

Penjelasan blok diagram alat sebagai berikut:

1. Input

Komponen input ini merupakan komponen yang akan diproses. Komponen

input ini terdiri dari:

a. Catu Daya merupakan masukan arus 5 Volt ke Arduino Uno R3.

b. Sensor Ultrasonik berfungsi untuk mengukur jarak.

c. Sensor Berat (loadcell) berfungsi untuk pengukuran presisi gaya, berat,

tekanan dan mekanisme lainnya.

2. Proses merupakan komponen utama yang berfungsi sebagai pengelola data

yang diterima dari masukkan yang kemudian akan menghasilkan output.

Didalam proses ini penulis menggunakan mikrokontroler Arduino Uno R3.

3. Output

Output merupakan keluaran dari semua proses yang telah dijalankan. Output

yang dihasilkan yaitu:

a. Speaker berfungsi dalam mengeluarkan hasil pemrosesan berupa suara.

b. LCD berfungsi sebagai display untuk menampilkan sistem kerja alat.

3.3. Skema Rangkaian Alat

Skematik rangkaian alat pengukur tinggi dan berat badan ideal ini adalah

gambaran suatu rangkaian yang memberikan cara kerja yang detail, mulai dari

symbol sampai dengan koneksi rangkaian satu ke rangkaian lainnya. yang terlihat

pada gambar III.2.

3

Gambar III.2 Skema Rangkaian

INPUT

PROSES

OUTPUT OUTPUT

PROSES

4

3.4. Cara Kerja Alat

1. Catu Daya

Sumber : circuitstuday.com

Gambar III.3 Skema Catu Daya

Pada rangkaian catu daya diberi tegangan 12 Volt yang berasal dari sebuah

adaptor, sumber tegangan adaptor sendiri berasal dari arus AC PLN yang

masuk lalu diteruskan ke 4 dioda bridge yang berfungsi untuk mengubah

tegangan AC dari PLN ke tegangan Direct Current (DC), kemudian

gelombang tegangan DC tersebut dihaluskan oleh kapasitor dan diteruskan ke

arduino uno r3.

2. Sensor Ultrasonik

Pada sensor ultrasonik, gelombang ultrasonik dibangkitkan melalui sebuah

alat yang disebut dengan piezoelektrik dengan frekuensi tertentu.

Piezoelektrik ini akan menghasilkan gelombang ultrasonik (umumnya

berfrekuensi 40kHz) ketika sebuah osilator diterapkan pada benda tersebut.

Secara umum, alat ini akan menembakkan gelombang ultrasonik menuju

suatu area atau suatu target. Setelah gelombang menyentuh permukaan target,

5

maka target akan memantulkan kembali gelombang tersebut. Gelombang

pantulan dari target akan ditangkap oleh sensor, kemudian sensor menghitung

selisih antara waktu pengiriman gelombang dan waktu gelombang pantul

diterima.

Secara detail, cara kerja sensor ultrasonik adalah sebagai berikut:

a. Sinyal dipancarkan oleh pemancar ultrasonik dengan frekuensi tertentu

dan dengan durasi waktu tertentu. Sinyal tersebut berfrekuensi diatas

20kHz. Untuk mengukur jarak benda (sensor jarak), frekuensi yang

umum digunakan adalah 40kHz.

b. Sinyal yang dipancarkan akan merambat sebagai gelombang bunyi

dengan kecepatan sekitar 340 m/s. Ketika menumbuk suatu benda,

maka sinyal tersebut akan dipantulkan oleh benda tersebut.

c. Setelah gelombang pantulan sampai di alat penerima, maka sinyal

tersebut akan diproses untuk menghitung jarak benda tersebut. Jarak

benda dihitung berdasarkan rumus :

dimana S merupakan jarak antara sensor ultrasonik dengan benda (bidang

pantul), dan t adalah selisih antara waktu pemancaran gelombang oleh

transmitter dan waktu ketika gelombang pantul diterima receiver.

S = 340.t/2

6

Gambar III.4 Skema Sensor Ultrasonik

3. Sensor Berat (loadcell)

Cara kerja load cells mirip dengan sensor tekanan yaitu untuk mengukur

tekanan suatu zat. beban yang diberikan mengakibatkan reaksi terhadap

elemen logam pada load cell yang mengakibatkan perubahan bentuk secara

elastis. Gaya yang ditimbulkan oleh regangan ini (positif dan negatif) di

konversikan kedalam sinyal listrik oleh strain gauge.

7

Gambar III. 5 Skema Sensor Loadcell

4. Speaker

speaker terdiri dari beberapa komponen utama yaitu cone, suspension,

magnet permanen, voice coil dan juga kerangka speaker. Pertama – tama,

dalam menterjemahkan sinyal listrik menjadi suara yang dapat didengar,

speaker memiliki komponen elektromagnetik yang terdiri dari kumparan

yang disebut dengan voice coil untuk membangkitkan medan magnet dan

berinteraksi dengan magnet permanen sehingga menggerakan cone speaker

maju dan mundur. Voice coil adalah bagian yang bergerak sedangkan magnet

permanen adalah bagian speaker yang tetap pada posisinya. Lalu, sinyal

listrik yang melewati voice coil akan menyebabkan arah medan magnet

berubah secara cepat sehingga terjadi gerakan “tarik” dan “tolak” dengan

magnet permanen. Dengan demikian, terjadilah getaran yang maju dan

mundur pada cone speaker. Cone adalah komponen utama speaker yang

bergerak. Pada prinsipnya, semakin besarnya cone semakin besar pula

permukaan yang dapat menggerakan udara sehingga suara yang dihasilkan

speaker juga akan semakin besar. Selain itu, suspension yang terdapat dalam

8

speaker berfungsi untuk menarik cone ke posisi semulanya setelah bergerak

maju dan mundur. Suspension juga berfungsi sebagai pemegang cone dan

voice coil. Kekakuan (rigidity), komposisi dan desain suspension sangat

mempengaruhi kualitas suara speaker itu sendiri. Jadi, cara kerja speaker itu

merupakan sebuah rangkaian yang terdiri dari beberapa komponen utama

yang tidak dapat dipisahkan.

Gambar III.6 Rangkaian Speaker

5. Liquid Crystal Display (LCD)

LCD (Liquid Crystal Display) terdapat 16 pin yang terdiri dari untuk

menampilkan tampilan cara kerja alat pin-pin pada LCD harus terhubung

dengan dengan arduino sesuai skema rangkaian yang diatas. LCD akan

menampilkan “Tinggi = ” dan “Berat = ”.

9

3.5. Flowchart Program

Ya No

Yes

Yes

Yes

Gambar III.7 Flowchart Program

START

Inisialisasi I/O

Mikrokontroler

Memproses

Perhitungan tinggi dan

berat badan

LCD dan Speaker

menampilkan hasil

pengukuran

Finish

Pembacaan

Sensor

Ultrasonik dan

Loadcell

10

3.6. Konstruksi Sistem (Coding)

Pada pembahasan ini akan dijelaskan proses konstruksi sistem (Coding)

program yang dimasukan ke alat yang dibuat. Konstruksi sistem (Coding)

program terbagi menjadi empat bagian, yaitu :

3.6.1. Initialisasi

#include <HX711_ADC.h>

#include <Wire.h>

#include <LCD.h>

#include <LiquidCrystal_I2C.h>

#include <miniMP3.h>

#define belas 12 //belas.mp3

#define puluh 13 //puluh.mp3

#define seratus 14 //seratus.mp3

#define ratus 15 //ratus.mp3

#define seribu 16 //seribu.mp3

#define ribu 17 //ribu.mp3

#define koma 18 //Koma.mp3

#define tinggi 120 //tinggi.mp3

11

#define berat 110 //berat.mp3

#define gram 111 //gram.mp3

#define kiloGram 112 //kilogram.mp3

#define jarak 120 //jarak.mp3

#define sentiMeter 121 //sentimeter.mp3

#define trigPin 2

#define echoPin 3

#define DOUT 3

#define CLK 2

Program ini digunakan sebagai Header

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27 ,2,1,0,4,5,6,7,3, POSITIVE);

HX711_ADC LoadCell(4, 5);

int jarak = 200;

int tinggi;

Sintaks program tersebut merupakan initialisasi perangkat keras dengan memberikan

12

simbol – simbol tertentu yang tujuannya memberikan kemudahan dalam pembuatan

instruksi – instruksi selanjutnya. Seperti LiquidCrystal_I2C lcd(0x27 ,2,1,0,4,5,6,7,3,

POSITIVE); merupakan initialisasi dari LCD 16x2 + I2C, HX711_ADC

LoadCell(4, 5); merupakan initialisasi sensor berat load cell, int jarak = 200; dan int

tinggi; merupakan initialisasi sensor ultrasonik.

3.6.2. Input

void setup() {

pinMode(trigPin, OUTPUT);

pinMode(echoPin, INPUT);

Serial.begin(9600);

lcd.begin(16,2);

LoadCell.begin();

lcd.setCursor(2,0);

LoadCell.start(2000);

LoadCell.setCalFactor(999.0);

lcd.print("SISTEM AKTIF");

delay(1000);

lcd.clear();

13

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("Tinggi : ");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("Berat : ");

mp3_set_serial (Serial1, 17);

mp3_set_volume(30);

uint32_t tinggiBadan = 0;

mp3_play(tinggi);

suaraBilangan(tinggiBadan);

mp3_play(sentiMeter);

uint32_t beratTimbangan = 0;

mp3_play(berat);

suaraBilangan(beratTimbangan);

mp3_play(kilogram);

Program ini terletak pada lokasi alamat void setup, pinMode(trigPin, OUTPUT);

adalah program untuk membuat pin pada Trig sebagai output program,

pinMode(echoPin, INPUT); adalah program untuk membuat pin pada Echo sebagai

Input program.

14

3.6.3. Main Program

void loop() {

long duration, gape;

digitalWrite(trigPin, LOW);

delayMicroseconds(2);

digitalWrite(trigPin, HIGH);

delayMicroseconds(10);

digitalWrite(trigPin, LOW);

duration = pulseIn(echoPin, HIGH);

gape = (duration/2) / 29.0;

tinggi = jarak - gape;

lcd.setCursor(8,0);

lcd.print(tinggi);

lcd.print(" ");

lcd.print("CM");

lcd.print(" ");

LoadCell.update();

float i = LoadCell.getData();

15

Program ini terletak ada di tengah program atau isi dari program tersebut yang

memberikan suatu perintah atau isi dari program tersebut yang memberikan suatu

perintah atau program kerja suatu alat. Pada program ini terdapat suatu perintah

untuk menghitung hasil jarak dari sensor ultrasonik, mengambil data dari sensor

berat load cell dan menampilkan hasil ke LCD.

3.6.4. Output

lcd.setCursor(0, 1);

lcd.print(tinggi);

lcd.setCursor(0, 8);

lcd.print("Berat :");

lcd.print(i);

}

void suaraBilangan(uint32_t Bilangan)

{

if(Bilangan < 100)

{

suaraPuluhan(Bilangan);

}

16

else if(Bilangan < 1000)

{

suaraRatusan(Bilangan);

}

else

{

suaraRibuan(Bilangan);

}

}

void suaraPuluhan(uint8_t Bilangan)

{

if(Bilangan < 12)

{

mp3_play(Bilangan);

}

else if(Bilangan < 20)

{

mp3_play(Bilangan - 10);

mp3_play(belas);

17

}

else

{

uint8_t puluhan = Bilangan/10;

mp3_play(puluhan);

mp3_play(puluh);

puluhan *= 10;

if(Bilangan - puluhan != 0)

{

mp3_play((Bilangan - puluhan));

}

}

}

void suaraRatusan(uint16_t Bilangan)

{

uint8_t ratusan = (uint8_t)(Bilangan/100);

if(ratusan == 1)

{

mp3_play(seratus);

18

}

else

{

mp3_play(ratusan);

mp3_play(ratus);

}

if(Bilangan % 100)

{

suaraPuluhan(Bilangan - (ratusan*100));

}

}

void suaraRibuan(uint32_t Bilangan)

{

uint16_t ribuan= (uint16_t)(Bilangan/1000);

if(ribuan == 1)

{

mp3_play(seribu);

}

else if(ribuan < 100)

19

{

suaraPuluhan(ribuan);

mp3_play(ribu);

}

else

{

suaraRatusan(ribuan);

mp3_play(ribu);

}

if(Bilangan % 1000)

{

suaraRatusan(Bilangan - (ribuan*1000));

}

}

Pada program ini pada lcd.setCursor(0, 1); untuk menampilkan tulisan Tinggi, pada

lcd.print(tinggi); untuk menampilkan hasil dari penghitungan tinggi badan,

lcd.setCursor(0, 8); untuk menampilkan tulisan Berat, dan lcd.print(i); untuk

menampilkan hasil penimbangan berat badan.

20

3.7. Hasil Percobaan

Pada pembahasan ini dijelaskan proses percobaan yang dilakukan terhadap

alat yang dibuat. Hasil percobaan terbagi menjadi tiga bagian, yaitu :

3.7.1. Hasil Percobaan Input

Pada pembahasan disini dijelaskan bagaimana hasil percobaan yang

dilakukan pada bagian input alat, seperti sensor ultrasonik dan sensor berat load cell

bekerja sebagaimana mestinya. Untuk hasil pengujian akan dibuatdengan tabel

seperti di bawah ini.

1. Sensor Ultrasonik

Tabel III.1

Hasil Percobaan Sensor Ultrasonik

No OBJEK Jarak Objek Sensor Buzzer LCD

1 Penggaris

10 cm Aktif Bunyi Tampil



2 Botol 10 cm Aktif Bunyi Tampil

21



2. Sensor Berat Load Cell

Tabel III.2

Hasil Percobaan Sensor Berat Load Cell

NO Objek Benda Sensor Berat

1 Aqua 500ml Aktif

2 Buku Tebal Aktif

3 Laptop Aktif

Hasil pengujian ini seperti ditunjukkan pada Tabel III.2, menjelaskan bahwa

sensor berat load cell yang digunakan dapat bekerja dengan baik. Saat barat

diletakkan diatas sensor berat langsung terukur dan tampil di layar LCD.

3.7.2. Hasil Percobaan Output


dilakukan pada bagian Output alat, seperti apakah Buzzer, dan LCD bekerja dengan

baik.

22

Tabel III.3

Hasil Percobaan Buzzer dan LCD

NO INPUT

SENSOR

LCD Speaker

1 Laptop Tampil Bunyi

2 Botol Aqua 500ml Tampil Bunyi

3.7.3. Hasil Percobaan Keseluruhan


dilakukan pada keseluruhan alat. Untuk hasil pengujian akan dibuat dengan tabel

seperti dibawah ini.

Tabel III.4

Hasil Percobaan Keseluruhan Alat

Kondisi

Sensor

Ultrasonik

Sensor

Load Cell

Buzzer LCD Keterangan

Ada Benda Aktif Aktif Bunyi Tampil

Sistem

Berfungsi

Tidak Ada

Benda

Tidak Aktif

Tidak

Aktif

Tidak

Bunyi

Menyala

Sistem

Berfungsi

penjelasan blok diagram alat sebagai berikut · skematik rangkaian alat pengukur tinggi dan berat...

Documents