Post on 06-Mar-2019
APLIKASI SENSOR ULTRASONIK DAN LOADCELLSEBAGAI PEMANFAATAN PENGUKURAN PERTUMBUHAN
BAYI SECARA OTOMATIS
i
i
TUGAS AKHIR
YUDHA NIRWANTO
NIM : 140309248193
POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN
JURUSAN TEKNIK ELEKTRONIKA
2017
APLIKASI SENSOR ULTRASONIK DAN LOADCELLSEBAGAI PEMANFAATAN PENGUKURAN PERTUMBUHAN
BAYI SECARA OTOMATIS
i
i
TUGAS AKHIR
KARYA TULIS INI DIAJUKAN SEBAGAI SALAH SATUSYARAT UNTUK MEMPEROLEH GELAR AHLI MADYA
DARI POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN
YUDHA NIRWANTO
NIM : 140309248193
POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN
JURUSAN TEKNIK ELEKTRONIKA
2017
ii
ii
LEMBAR PERSETUJUAN
APLIKASI SENSOR ULTRASONIK DAN LOADCELLSEBAGAI PEMANFAATAN PENGUKURAN PERTUMBUHAN
BAYI SECARA OTOMATIS
Diajukan oleh:
Yudha Nirwanto
NIM : 140309248193
Dosen Pembimbing 1 Dosen Pembimbing 2
Hilmansyah, S.T., M.T. Saiful Ghozi, S.Pd., M.Pd
NIP : 1976082020210011013 NIP: 198105032014041001
Dosen Penguji 1 Dosen Penguji 2
Nur Yanti, S.T.,M.T. Qory Hidayati S.T.,M.T.
NIP: 197611292007012020 NIDN: 0714118601
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Elektronika
Drs. Suhaedi M.T.
NIP:196101211985031011
3
iii
SURAT PERNYATAAN
Yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama : Yudha Nirwanto
Tempat/Tgl Lahir : Balikpapan, 21 September 1995
NIM : 140309248193
Menyatakan bahwa tugas akhir yang berjudul “APLIKASI SENSORULTRASONIK DAN LOADCELL SEBAGAI PEMANFAATANPENGUKURAN PERTUMBUHAN BAYI SECARA OTOMATIS” adalahbukan merupakan hasil karya tulisan orang lain, kecuali kutipan yang penulisancantumkan sumbernya.
Demikian pernyataan kami buat dengan sebenar-benarnya dan apabila adakekeliruan dengan pernyataan ini bisa dibicarakan kedepannya. Terima kasih.
Balikpapan, 27 Juli 2017
Yudha Nirwanto
NIM : 140309248193
4
iv
SURAT PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
KARYA ILMIAH KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai civitas akademis Politeknik Negeri Balikpapan, saya yang bertanda
tangan di bawah ini:
Nama : Yudha Nirwanto
NIM : 140309248193
Program Studi : Teknik Elektronika
Judul T.A : Aplikasi Sensor Ultrasonik Dan Loadcell Sebagai Pemanfaatan
Pengukuran Pertumbuh Bayi Secara Otomatis.
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya menyetujui untuk memberikan hak
kepada Politeknik Negeri Balikpapan untuk menyimpan, mangalik media atau format-
kan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (datanase), merawat dan mempublikasikan
tugas akhir saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis/pencipta.
Dibuat di : Balikpapan
5
v
LEMBAR PERSEMBAHAN
Sebuah hasil perjuangan yang dengan tulus dipersembahkan kepada mereka yangistimewa, kepada mereka yang luar biasa :
“Allah, tiada Tuhan melainkan Dia, Yang Maha Hidup, Maha Berdiri Sendiri,yang karena-Nya segala sesuatu ada“ (QS. Ali Imran : 2)
Karena-Mu kesulitan itu sirna. Karena-Mu kemudahan itu tiba. Karena-Mu TugasAkhir ini ada. Ya, karena-Mu segala sesuatu ada. Alloh SWT. Semoga Engkau
senantiasa meneguhkan imanku, meluruskan niatku, menundukan kapalaku hanyakepada Engkau, Sang Penguasa Semesta.
“Dan taatlah kepada Rasul supaya kamu diberi rahmat” (QS. An-Nuur : 56)
Nabi Muhammad SAW, teladan dari segala keteladan. Izinkan aku untuk menjadipengikut setia, yang senantiasa menyerukan nama-Mu dan Tuhan-Mu, yang
senantiasa meneladani perilaku-Mu, sehingga aku termasuk ke dalam orang-orangyang diberi safaat ketika hari akhir nanti.
“…Wahai Tuhanku, kasihilah mereka keduanya, sebagaimana mereka berduatelah mendidik aku ketika kecil” (QS. Al Israa’ : 24)
Kedua orang tua ku, Bapak (H. Supriyanto) dan Ibu (Hj. Eny Nirwani). sertakedua kakak ku Ika Ariani dan Fitria Muliana. Terimakasih atas segala
dukungannya baik doa maupun materi, Engkau adalah penyempurna dariketidaksempurnaan. Penguat dikala lemah. Sumber ketegaran yang menegarkan.Pendengar yang menyemangati. Thanks my life is complete, because of you and I
love you so much
. “Seorang mukmin terhadap mukmin lainnya adalah laksana bangunan yangsaling menguatkan bagian satu dengan bagian yang lainnya.”
(HR. Bukhari dan Muslim)
Semua teman-teman Teknik Elektronika Industri (2014). Terutama teman-temanbaik ku Reza, Prengki, Catur, Obet, Stefanus, Agung, Pepo, Waji, Aufar, Beto,Andif, Tika, dan Eki. Setelah semua perjuangan yg kita lalui ini aku berharap
silahturahmi akan tetap selalu terjaga dan semoga segala cita-cita dan keinginankita bisa cepat di raih.
“Dan ku persembahkan juga untuk calon istri(masih belum tau) dan anak ku kelakyang suatu saat akan ku tunjukan karya tugas akhir ini)”.
6
vi
ABSTRACT
To measure the weight and length of the baby is generally done manually.
In manual measurements the length and weight of infants are measured with
different tools, so most parents rarely measure and know how much the baby's
weight and length are on a regular basis. For that we try to create a tool so that
parents can easily measure the weight and length of the child's body
simultaneously with a digital display. The test results show that this tool works in
accordance with the design, where if the baby is placed on top of this tool then the
tool will directly measure the weight and length of the baby's body and will
display the results in LCD and android applications which will then be stored in a
database. To measure the weight used loadcell sensor with 80% accuracy and to
measure the length of the body used ultrasonic sensors with 99.2% accuracy.
Keywords: Height and weight, digital, ultrasonic sensor, loadcell sensor, LCD, android
app, database.
vii
vii
ABSTRAK
Untuk mengukur berat dan panjang bayi pada umumnya dilakukan secara
manual. Pada pengukuran manual panjang dan berat badan bayi di ukur dengan
alat yang berbeda, sehingga kebanyakan orang tua jarang untuk mengukur dan
mengetahui berapa berat dan panjang badan bayi secara rutin. Untuk itu kami
mencoba menciptakan alat sehingga orangtua bisa dapat mudah mengukur berat
dan panjang badan anaknya secara bersamaan dengan tampilan digital. Hasil
pengujian menunjukan bahwa alat ini bekerja sesuai dengan rancangannya,
dimana jika bayi di baringkan di atas alat ini maka alat akan secara langsung
mengukur berat dan panjang badan bayi dan akan menampilkan hasilnya di LCD
dan aplikasi android yang kemudian akan di simpan di sebuah database. Untuk
mengukur berat badan digunakan sensor loadcell dengan keakurasian 80% dan
untuk mengukur panjang badan digunakan sensor ultrasonik dengan keakurasian
99.2%.
Kata kunci : Tinggi dan berat badan, digital, sensor ultrasonik, sensor loadcell,
LCD, aplikasi android, database.
888
viii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan
rahmat, hidayah serta kekuatan sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir
ini dengan judul “Aplikasi Sensor Ultrasonik Dan Loadcell Sebagai
Pemanfaatan Pengukuran Pertumbuhan Bayi Secara Otomatis”.
Terwujudnya tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak yang
telah mendorong dan membimbing penulis, baik tenaga, gagasan, maupun
pemikiran. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan
terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Ramli, S.E., MM. selaku Derektur Politeknik Negeri Balikpapan yang
telah memberikan ilmu dan serta doa kepada penulis.
2. Drs. Suhaedi, M.T. selaku Kepala Program Studi Teknik Elektronika
yang telah memberikan motivasi, kritik dan saran kepada penulis untuk
meningkatkan mutu penulis.
3. Hilmansyah, ST., MT. selaku Pembimbing I yang telah memberikan
dukungan, gagasan serta kritik dan saran yang membangun dalam proses
pembuatan alat.
4. Saiful Ghozi, S.Pd., M.Pd. selaku Pembimbing II yang telah
meluangkan waktu untuk memberikan masukan serta kritik dan saran
yang membangun dalam proses penulisan laporan tugas akhir.
5. Seluruh Bapak/Ibu Dosen Teknik Elektronika Politeknk Negeri
Balikpapan yang telah banyak memberikan ilmu pengetahuan selama
proses belajar mengajar.
6. Teman-teman 3 TE 1 yang telah bersama-sama berjuang dan
memberikan dukungan dalam penyelesaian tugas akhir ini.
7. Orang tua dan keluarga penulis yang telah memberikan dukungan
berupa materi, tenaga, dan doa selama pembutan tugas akhir ini.
Semoga segala bantuan yang tidak ternilai harganya ini mendapat timbalan
di sisi Allah SWT sebagai amal ibadah, Amiin.
9
ix
Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan,
oleh karena itu kritik saran yang membangun dari berbagai pihak sangat penulis
harapkan demi perbaikan-perbaikan ke depan.
Balikpapan, 27 Juli 2107
Yudha Nirwanto
10
x
3.1 Jenis Penelitian......................................................................... 11
3.2 Tempat dan Waktu Perancangan.............................................. 11
3.3 Peralatan dan Bahan yang Digunakan...................................... 11
3.4 Proses Penelitian....................................................................... 13
3.5 Block Diagram Sistem.............................................................. 15
3.6 Rancangan Pengukuran Panjang Badan Bayi.......................... 16
3.6.1 Rancangan Mekanik ....................................................... 16
3.6.2 Rancangan Elektronika.................................................... 16
3.6.2.1 Program Atau Rumus Sensor Ultrasonik...................... 18
3.7 Rancangan Pengukuran Berat Badan Bayi............................... 19
DAFTAR ISI
Halaman
JUDUL......................................................................................................... i
LEMBAR PENGESAHAN........................... ............................................ ii
SURAT PERNYATAAN............................................................................ iii
SURAT PERYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI......................... iv
LEMBAR PERSEMBAHAN..................................................................... v
ABSTRACT................................................................................................ vi
ABSTRAK................................................................................................... vii
KATA PENGANTAR................................................................................ viii
DAFTAR ISI............................................................................................... x
DAFTAR GAMBAR.................................................................................. xii
DAFTAR TABEL....................................................................................... xiii
BAB I PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang........................................................................... 11.2 Rumusan Masalah...................................................................... 2
1.3 Batasan Masalah........................................................................ 2
1.4 Tujuan Penelitian....................................................................... 2
1.5 Manfaat Penelitian..................................................................... 2
BAB II LANDASAN TEORI2.1 Tinjauan Pustaka...................................................................... 4
2.2 Arduino Uno R3 ...................................................................... 4
2.3 Sensor Ultrasonik..................................................................... 5
2.4 Sensor Loadcell........................................................................ 6
2.5 Module HX711......................................................................... 7
2.6 Bluetooth Module HC-05......................................................... 8
2.7 LCD (Liquid Cristal Display).................................................. 9
2.8 Modul Power Supply................................................................ 9
BAB III PERANCANGAN
11
xi
4.1 Pengujian Power Supply........................................................... 26
4.2 Pengujian Sensor Loadcell....................................................... 27
4.3 Pengujian Sensor Ultrasonik.................................................... 29
4.4 Pengujian Tampilan LCD......................................................... 31
4.5 Pengujian Aplikasi Android dan Database............................... 32
BAB V PENUTUP5.1 Kesimpulan............................................................................... 34
5.2 Saran......................................................................................... 35
DAFTAR PUSTAKA................................................................................. 36
LAMPIRAN................................................................................................ 38
3.7.1 Rancangan Mekanik........................................................ 19
3.7.2 Rancangan Elektronika.................................................... 193.7.2.1 Melakukan Pengkalibrasian.. ...................................... 21
3.8 Rancangan Aplikasi Android................................................... 22
3.8.1 Perancangan Tampilan.................................................... 22
3.8.2 Perancangan Pemograman Aplikasi Android.................. 23
3.9 Rancangan Database................................................................ 24
BAB IV HASIL PENGUJIAN ALAT
xii
xii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
2.1 Papan Arduino Uno R3............................................................................ 5
2.2 Cara Kerja Sensor Ultrasonik.................................................................. 5
2.3 Sensor Loadcell................................................................................... .. 7
2.4 Modul HX711.......................................................................................... 7
2.5 Bluetooth Module HC-05........................................................................ 8
2.6 LCD (Liquid Cristal Display).................................................................. 9
2.7 Modul Power Supply............................................................................... 10
3.1 Flowchart Perancangan Pengukuran........................................................ 14
3.2 Blok Diagram Alat Pengukuran Pertumbuhan Bayi................................ 15
3.3 Desain Mekanik Alat Pengukuran Panjang Badan Bayi.......................... 16
3.4 Prosedur Pengukuran Panjang Badan Bayi.............................................. 16
3.5 Flowchart Pengukuran Panjang Badan Bayi........................................... 17
3.6 Program Atau Rumus Sensor Ultrasonik................................................. 18
3.7 Kaki Penyangga Loadcell......................................................................... 19
3.8 Kerangka Perekat Loadcell Dengan Tempat Tidur Bayi......................... 19
3.9 Diagram Alir Pengukuran Berat Badan Bayi........................................... 20
3.10 Program Kalibrasi Sensor Loadcell.......................................................... 21
3.11 Program dan Rumus Sesor Loadcell........................................................ 21
3.12 (a) Halaman Login................................................................................. 22
(b) Halaman Utama.................................................................................. 22
3.13 Alur Aplikasi Pada Android.................................................................... 23
3.14 Tabel Berat Badan Bayi Ideal.................................................................. 24
3.15 Database Dalam Google Drive................................................................ 25
3.16 Proses Pembagian Database.................................................................... 25
4.1 Tegangan Output Power Supply 12 V...................................................... 27
4.2 Tegangan Output Power Supply 5 V........................................................ 27
4.3 (a)(b)(c) Hasil Pengukuran Sensor Loadcell............................................ 29
4.4 (a)(b)(c) Hasil Pengukuran Sensor Ultrasonik......................................... 31
4.5 Hasil Pengujian Tampilan LCD............................................................... 32
4.6 (a)(b)(c) Hasil Pengujian Aplikasi Android dan Database...................... 34
xiii
xiii
DAFTAR TABEL
Halaman
3.1 Daftar Alat................................................................................................ 11
3.2 Daftar Bahan............................................................................................ 12
3.3 Daftar Komponen..................................................................................... 12
3.4 Daftar Software........................................................................................ 13
4.1 Hasil Pengujian Rangkaian Power Supply............................................... 26
4.2 Pengujian Sensor Loadcell....................................................................... 28
4.3 Pengujian Sensor Ultrasonik.................................................................... 30
4.4 Pengujian Tampilan LCD......................................................................... 31
4.5 Pengujian Aplikasi Android dan Database.............................................. 33
1
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Kemajuan IPTEK (Ilmu Pengetahuan dan Teknologi) yang semakin pesat
tidak dapat dipungkiri bahwa inovasi berbagai penelitian semakin berkembang
pesat. Kemajuan IPTEK telah banyak membantu berbagai aktivitas manusia
dalam berbagai kegiatan, terlebih untuk bidang kesehatan dan pertumbuhan pada
balita. Manusia sendirilah yang menjadi subyek utama faktor IPTEK di
kembangkan. Dukungan IPTEK banyak membantu dunia kebidanan untuk
mempermudah pekerjaan dan menganalisa suatu perkembangan balita.
Setiap Orang tua tentu berkeinginan agar anak dapat tumbuh kembang
optimal, yaitu dapat mencapai pertumbuhan dan perkembangan yang terbaik
sesuai dengan potensik genetik yang ada pada anak tersebut. Pertumbuhan dan
perkembangan anak dapat tercapai apabila kebutuhan dasar terpenuhi. Kebutuhan
dasar anak harus di penuhi sejak dini, bahkan sejak bayi berada dalam kandungan.
Bayi dalam kondisi lemah dan serba bergantung kepada orang tua.
Pertumbuhan dan perkembangan bayi menjadi penentu keberhasilan pertumbuhan
dan perkembangan anak di periode selanjutnya. Pertumbuhan bayi biasanya
diamati berdasarkan data pengukuran antropometri yang meliputi pengukuran
berat badan, tinggi badan, lingkar kepala, dan lingkar lengan atas. Hasil
pengukuran tersebut dicatat pada kartu menuju sehat untuk balita, KMS-Balita
(Suparyanto,2010).
Alat ukur berat badan dan alat ukur tinggi badan tipe digital telah tersedia di
pasaran, namun kebanyakan alat ukur di rancang terpisah (tidak dalam satu paket).
Alat ukur tinggi badan tidak di rancang khusus bayi yang biasanya di ukur dengan
posisi terlentang. Dan untuk hasil pengukuran masih berupa tampilan pada sebuah
LCD.
Berdasarkan pertimbangan di atas tujuan tugas akhir ini adalah untuk
mengembangankan perancang bangun suatu alat ukur berat dan panjang badan
bayi dengan menggunakan arduino uno 3 dengan sensor ultrasonik sebagai
pengukur panjang bayi dan sensor loadcell sebagai pengukur berat bayi. kemudian
2
2
hasil pengukuran akan di tampilkan melalui sistem android untuk mengisi
identitas bayi lalu data akan di simpan ke database agar bisa selalu mengemati
pertumbuhan dan perkembangan bayi. Dengan adanya alat tersebut lebih
memudahkan kerja sesorang dalam melakukan pengukuran dan pendataan dari
hasil pengukuran sehingga memberikan keefisienan waktu dan tenaga.
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah yang telah diuraikan diatas, maka
rumusan masalah tugas akhir ini adalah bagaimana pengembangan alat pengukur
pertumbuhan bayi secara otomatis sehingga memudahkan dalam proses
pengukuran dan pendataan dari hasil pengukuran.
1.3. Batasan Masalah
Berdasarkan rumusan masalah, penelitian dan rancang bangun ini dibatasi
pada pengembangan alat pengukur berat dan panjang bayi secara otomatis.
Dimana pengukuran panjang dan berat badan bayi dilakukan menggunakan sensor
ultrasonik dan loadcell yang nantinya hasil pengukuran akan di simpan ke sebuah
database di internet.
1.4. Tujuan Pengembangan
Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan alat pengukur panjang dan
berat badan bayi yang terintegrasi dan otomatis guna memberikan keefektifan dan
kemudahan dalam proses pengukuran dan pendataan.
1.5. Manfaat Penelitian
Manfaat yang di harapkan dengan adanya penelitian ini yaitu :
1. Manfaat praktis dari penelitian ini adalah :
a. Memberi keefesienan kerja orang tua, bidan, petugas posyandu, dan lain-
lain untuk mengetahui dan mendata perkembangan dan pertumbuhan
bayi.
b. Merupakan inovasi baru berupa alat pengukur panjang bayi digital yang
lebih efektif dan efisen saat di gunakan untuk mendata atau mencatat.
c. Dapat di jadikan solusi dari permasalahan pertumbuhan balita.
3
3
2. Manfaat teoritis dari penelitian ini adalah :
a. Menambah wawasan pengetahuan untuk terus berkarya bagi akademisi
sebagai bentuk implementasi proses pendidikan demi kemajuan di bidang
kesehatan anak di Indonesia.
b. Dapat di jadikan sebagai sebuah produk baru dalam dunia kesehatan anak
sehingga dapat di jadikan komoditas bisnis baru.
4
BAB II LANDASAN
TEORI
2.1. Tinjauan Pustaka
A health monitoring system with provision for setting up smart alarm and
reminder ( Sandesh Chincole, Pranav Bobde and Divya Damahe,2015) membuat
alat cerdas dengan berbasis arduino uno yang terintegerasi dengan sensor berat
untuk mengukur berat badan seseorang. Alat ini dilengkapi dengan bluetooth
untuk berkomunikasi dengan komputer. Alat ini juga di lengkapi dengan alarn
yang menunjukan keadaan atau status berat pengguna.
Development of Automated Body Mass Index Calculation Device (Bernard
M., Julius V., Joshua N., Evelyn L., Joselito A., 2016). Membuat alat cerdas
timbangan BMI yang terhubung dengan komputer menggunakan komunikasi
serial. Alat ini menggunakan mikrokontroller ATMega 328 sebagai pusat
pengolahan data yang diambil dengan menggunakan sensor berat dan sensor
tinggi yang diambil dengan menggunakan sensor ultrasonik. Timbangan ini masih
membutuhkan komputer untuk menampilkan hasil pengukuran.
Alat Pengukur Tinggi Badan Portable (Dewi Susanti Karyadi dan Hendro
Gunawan, 2007) pada penelitian ini hanya sebatas membuat alat pengukur tinggi
badan yang mana hasil pengukurannya akan di tampilkan pada LCD dan akan
terdengar melalui speaker, semua proses diatur menggunakan mikrokontroller
AT89S51.
2.2. Arduino Uno R3
Arduino adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source
yang di dalamnya terdapat komponen utama yaitu sebuah chip mikrokontroler
dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel. Mikrokontroler itu sendiri adalah chip
atau Intergrated Circuit (IC) yang bisa diprogram menggunakan komputer. Jenis
arduino yang digunakan dalam penelitian ini adalah arduino uno, seperti disajikan
pada gambar 2.1.
4
5
5
Gambar 2.1. Papan (board) Arduino Uno R3
Sumber : http://skpang.co.uk/catalog/images/arduino/11021-02a.jpg
2.3. Sensor Ultrasonik
Sensor ultrasonik terdiri dari sebuah chip pembangkit sinyal 40 KHz, sebuah
speaker ultrasonik, dan sebuah mikropon ultrasonik. Speaker ultrasonik mengubah
sinyal 40 KHz menjadi suara sedangkan mikropon ultrasonik berfungsi untuk
mendeteksi pantulan suaranya. Sensor ultrasonik adalah sensor yang bekerja
berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara dan digunakan untuk mendeteksi
keberadaan suatu objek tertentu di depannya. Frekuensi kerjanya adalah pada
daerah di atas gelombang suara dari 40 KHz hingga 400 KHz. Jauh dan dekatnya
benda yang terdeteksi serta kualitas dari sensor penerima ataupun sensor
pemancarnya, merupakan faktor penentu besar amplitudo sinyal elektrik yang di
hasilkan unit sensor peneriman. Cara kerja sensor ultrasonik dapat diilustrasikan
seperti pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2. Cara Kerja Sensor Ultrasonic
Sumber : http://eko-rudiawan.com/wp-content/uploads/2015/02/PING.png
6
6
Apabila sensor ultrasonik digunakan untuk mengukur tinggi badan maka
perhitungannya adalah menggunakan rumus seperti berikut ini (Erlita,2015).
Dengan asumsi bahwa sensor di letakan pada jarak 100 cm dari alas kaki balita,
maka :
TB = 100 – L
L = ( lp / 29 µs) / 2
Dimana angka 100 adalah jarak sensor dengan alas kaki balita, TB adalah
tinggi badan, L = Jarak sensor dangan permukaan kepala, lp= lebar pulsa jarak
dalam satuan mikro sekon (µs) dalam satu kali pemantulan.
2.4. Sensor Loadcell
Load cell adalah komponen utama pada sistem timbangan digital, dimana
tingkat keakurasian timbangannya bergantung dari jenis load cell yang dipakai.
Sensor load cell apabila diberi beban pada inti besi maka nilai resistansi pada
strain gauge-nya akan berubah yang dikeluarkan melalui tiga buah kabel, dimana
dua kabel sebagai eksitasi dan satu kabelnya lagi sebagai sinyal keluaran ke
kontrolnya. Sebuah load cell terdiri dari konduktor, strain gauge, dan jembatan
wheatstone (Nuryanto, 2015).
Strain Gauge merupakan sensor yang digunakan untuk mengukur berat atau
beban dari suatu benda dalam ukuran besar. Sensor strain gauge ini banyak
diaplikasikan pada jembatan timbang mobil/truk atau alat ukur berat dalam skala
besar. Sensor strain gauge adalah grid metal foil tipis yang dilekatkan pada
permukaan dari Load Cell. Apabila Load cell di beri beban, maka terjadi strain
dan kemudian ditransmisikan ke foil grid. Tahanan foil grid berubah sebanding
dengan strain induksi beban.
Kalibrasi dan karakterisasi load cell dapat dapat dilakukan baik secara analog
maupun digital. Kalibrasi secara analog merujuk pada sinyal keluaran, yang
umumnya berupa tegangan, diukur langsung dengan peralatan dalam format
analog. Pada proses kalibrasi digital sinyal keluaran diukur dengan instrumen
yang telah mengintegerasikan peralatan digital. Menggunakan loadcell dengan
keluaran digital yang terintegrasi dengan pemrosesan sinyal memungkinkan
7
7
penyesuaian gain menjadi sebuah penguatan sederhana dari keluaran loadcell
dengan sebuah persamaan karakteristik. Dalam kasus ini, proses kalibrasi berarti
menghitung koefisien penguatan, yang diberikan dengan solusi dari persamaan
karakteristik yang dihasilkan yang dihasilkan dari perfoma general purpose
microcomputer yang lebih umum disebut mikrokontroler.
Gambar 2.3. Sensor Loadcell
Sumber : http://valiantinstrument.com/wp-content/uploads/2015/06/small-
scale-load-cell.jpg
2.5. Modul HX711
HX711 adalah modul timbangan yang memiliki prinsip kerja menguatkan
perubahan tegangan yang terukur pada sensor load cell dan mengkonversinya ke
dalam besaran listrik melalui rangkaian yang ada. HX711 presisi 24-bit analog-to-
digital converter (ADC) (Khakim, 2015).
Gambar 2.4. Modul HX711
Sumber : https://ecs7.tokopedia.net/img/product-
1/2016/4/16/2002996/2002996_87201a1d-4063-491c-b4af-23bafc32830b.jpg
8
8
2.6. Bluetooth Modul HC-05
HC-05 Adalah sebuah modul Bluetooth SPP (Serial Port Protocol) yang
mudah digunakan untuk komunikasi serial wireless (nirkabel) yang mengkonversi
port serial ke Bluetooth. HC-05 menggunakan modulasi bluetooth V2.0 + EDR
(Enchanced Data Rate) 3 Mbps dengan memanfaatkan gelombang radio
berfrekuensi 2,4 GHz.
Modul ini dapat digunakan sebagai slave maupun master. HC-05 memiliki 2
mode konfigurasi, yaitu AT mode dan Communication mode. AT mode berfungsi
untuk melakukan pengaturan konfigurasi dari HC-05. Sedangkan Communication
mode berfungsi untuk melakukan komunikasi bluetooth dengan piranti lain.
Dalam penggunaannya, HC-05 dapat beroperasi tanpa menggunakan driver
khusus. Untuk berkomunikasi antar Bluetooth, minimal harus memenuhi dua
kondisi berikut :
1. Komunikasi harus antara master dan slave.
2. Password harus benar (saat melakukan pairing).
Jarak sinyal dari HC-05 adalah 30 meter, dengan kondisi tanpa halangan.
Gambar 2.5. Bluetooth Module HC-05
Sumber : http://artofcircuits.com/HC-05-Bluetooth-Serial-Master-Slave.jpg
Tegangan input antara 3.6 ~ 6V, dilarang untuk menghubungkan dengan
sumber daya lebih dari 7V. Arus saat unpaired sekitar 30mA, dan saat paired
9
9
(terhubung) sebesar 10mA. 4 pin interface 3.3V dapat langsung dihubungkan ke
berbagai macam mikrokontroler (khusus Arduino, 8051, 8535, AVR, PIC, ARM,
MSP430, etc.). Jarak efektif jangkauan sebesar 10 meter, meskipun dapat
mencapai lebih dari 10 meter, namun kualitas koneksi makin berkurang.
2.7. LCD (Liquid Cristal Display)
Display elektronik adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi
sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. LCD (Liquid
Cristal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan
teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi
memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau
mentransmisikan cahaya dari back-lit. LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi
sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik.
Gambar 2.6. LCD (Liquid Cristal Display)
Sumber : http://gedex.web.id/wp-content/uploads/2006/12/lcd_1602.jpg
2.8. Module Power Supply (Adaptor)
Cara kerja dari adaptor ini adalah mengubah tegangan AC menjadi tegangan
AC lain yang lebih kecil dengan bantuan Transformator. Tegangan ini kemudian
disearahkan dengan menggunakan rangkaian penyearah tegangan, dan dibagian
akhir ditambahkan kapasitor sebagai pembantu menyearahkan tegangan sehingga
tegangan DC yang dihasilkan oleh power supply jenis ini tidak terlalu
bergelombang.
Selain menggunakan dioda sebagai penyearah, rangkaian lain dari jenis ini
menggunakan regulator tegangan sehingga tegangan yang dihasilkan lebih baik
dari pada rangkaian yang menggunakan dioda. Tegangan yang dihasilkan dari
10
10
adaptor sebesar 12 V dengan arus 2A. Sehingga membutuhkan modul stapdown
untuk menurukannya menjadi 5 V. Stapdown jenis ini dapat menghasilkan
tegangan DC yang bervariasi antara 1.2 – 37 Volt.
Gambar 2.7 Module Stepdown LM2596
Sumber : http://cdn3.volusion.com/btfzd.umflq/v/vspfiles/photos/AD281-
11
BAB III
PERANCANGAN
3.1 Jenis Penelitian
Tugas Akhir ini adalah perancangan dan pembuatan sistem pengukuran
panjang dan berat badan bayi menggunakan sensor ultrasonik dan loadcell
berbasis arduino dengan menggunakan output LCD dan android.
3.2 Tempat dan Waktu Perancangan
Perancangan dilaksanakan di Lab elektronika Politeknik Negeri Balikpapan,
Jl. Soekarno Hatta Km. 8 Balikpapan Utara dan tempat tinggal penulis di
Jl. Ruhui Rahayu, Perum. Bumi Rengganis No.38 Balikpapan Selatan. Waktu
perancangan dimulai dari bulan Mei 2017 sampai dengan Juli 2017.
3.3 Peralatan dan Bahan yang Digunakan
Perancangan dan pembuatan alat pengukur panjang dan berat bayi ini
membutuhkan peralatan dan bahan yang dapat dilihat pada tabel berikut ini :
Tabel 3.1 Daftar Alat
No Nama Alat Spesifikasi Jumlah
1 Obeng Plus (+) 1 Buah
2 Obeng Minus (-) 1 Buah
3 Bor Listrik PCB 1 Buah
4 Tang Kombinasi 1 Buah
5 Tang Potong 1 Buah
6 Gergaji Besi 1 Buah
7 Multimeter Digital 1 Buah
8 Penggaris Besi 1 Meter 1 Buah
9 Solder Listrik - 1 Buah
10 Gunting - 1 Buah
11 Cutter - 1 Buah
11
12
12
Tabel 3.2 Daftar Bahan
No Nama Bahan Spesifikasi Jumlah
1 Mika 3 mm ( 3 x 1 m) 1 Buah
2 Alumunium siku 3 meter 1 Buah
3 Baut 3mm x 1 cm 100 Buah
4 Nut Baut 3 mm 100 Buah
5 Ring 3 mm 50 Buah
7 Mata Bor 3 mm 5 Buah
8 Spacer 1 cm 10 Buah
9 Spacer 2 cm 10 Buah
10 Amplas No. 800 2 Buah
11 Kabel Male to Male 40 Buah
12 Kabel Female to Male 40 Buah
13 Cable ties - 1 pcs
14 Timah solder - 1 roll
15 Solasi Kabel - 1 roll
Tabel 3.3 Daftar Komponen
No Nama Komponen Spesifikasi Jumlah
1 Arduino Uno 3 Atmega 328 1 Buah
2 Sensor Ultrasonik HC-SR04 1 Buah
3 Sensor Loadcell - 1 Buah
4 Module ADC HX711 1 Buah
3 LCD - 1 Buah
4 Module Bluetooth HC-05 1 Buah
5 Smartphone Android - 1 Buah
6 Adaptor 12V (2 Ampere) 1 Buah
7 Step Down Converter DC to DC LM2596 1 Buah
13
13
Tabel 3.4 Daftar Software
No Nama Software Spesifikasi
1 Arduino Software Versi 1.8.2
2 MIT App Inventor 2 -
3 Google Fusion Tables -
3.4 Proses Penelitian
Diagram alir rancangan pembuatan dapat di lihat pada gambar 3.1
14
14
Gambar 3.1 Flowchart Perancangan dan Pengujian
Diagram alir rancangan adalah tahapan atau perencanaan dari perancangan.
Tahapan awal adalah perancangan penelitian alat-alat yang digunakan. Langkah
selanjutnya adalah perancangan sistem kerja alat yang digunakan terhadap
hardware dan software yang telah di rancang. Kemudian dilanjutkan dengan
pembuatan rangkaian alat. Untuk pembuatan listing program dilakukan hingga
berhasil, ketika berhasil di lanjutkan dengan melakukan pengujian rangkaian alat
satu per satu. Ketika pengujian berhasil dilakukan dengan pengoprasian alat
sehingga alat dapat beroprasi dan digunakan dengan sempurna.
15
15
3.5 Blok Diagram Sistem
Blok diagram sistem merupakan salah satu bagian terpenting dalam
perancangan dan pembuatan alat ini, karena dari diagram blok dapat diketahui
prinsip kerja keseluruhan rangkaian sistem. Diagram blok sederhana aplikasi
arduino uno sebagai sebagai pusat oleh data dalam alat pengukur panjang dan
berat badan bayi dapat dilihat pada Gambar 3.2.
Gambar 3.2. Blok Diagram Alat Pengukur Pertumbuhan Bayi
Blok diagram di atas adalah perancangan perangkat keras atau hardware yang
digunakan. Sensor ultrasonik secara langsung terhubung ke modul ardino uno
tanpa tambahan rangkaian karena output sensor ultrasonik berupa pulsa yang
langsung dapat diolah arduino uno untuk di tampilkan hasilnya berupa bilangan
yang menunjukan seberapa panjang bayi. Sedangkan untuk sensor loadcel sinyal
harus dirubah terlebih dahulu kedalam bentuk sinyal digital dan diberikan
penguatan menggunakan modul HX711 sehingga dapat diolah arduino uno untuk
di tampilkan hasil dari pengukuran berat badan bayi. Perangkat lain yang
digunakan adalah power supply untuk sumber tegangan keseluruhan alat. LCD
untuk menampilkan hasil pengukuran, serta perangkat komunikasi serial pada
arduino yang digunakan adalah bluetooth untuk interface dengan android.
16
16
3.6 Rancangan Pengukuran Panjang Badan Bayi
Dalam pembuatan alat pengukur panjang badan bayi, disini akan di bagi
dua perancangan yaitu rancangan mekanik dan rancangan elektronik
3.6.1 Rancangan Mekanik
Gambar 3.3 Desain Mekanik Pengukur Panjang Badan Bayi
Alas tidur bayi yang digunakan memiliki panjang 100cm dan lebar 30cm
sensor di letakan di ujung alas tidur bayi. Di antara sensor dengan kepala anak di
beri slindir yang dapat geser tata letaknya, slinder berfungsi untuk memantulkan
sinyal yang di beri sensor ultrasonik.
3.6.2 Rancangan Elektronik
Sumber tegangan untuk sensor berasal dari arduino dengan besar tegangan
input 5 volt dihubungkan dengan pin Vcc pada sensor. Hubungannya dengan
arduino, pin output sensor dihubungkan dengan pinA.0, dan pin trigger sensor
dengan pinA.1, serta pin ground sensor dengan pin ground arduino.
Gambar 3.4 Prosedur Pengukuran Panjang Badan Bayi
Untuk menentukan panjang bayi, pada program dibuat persamaan:
A = C - (B + D)
17
m)
17
Keterangan:
Panjang badan = A (Cm)
Panjang mekanik = C (C
Jarak yang didapat sensor = B (Cm)
Panjang tataletak sensor = D (Cm)
Dibawah ini merupakan gambar flowchart diagram alir pemograman
arduino untuk sistem kerja sensor ultrasonik sebagai alat pengukur panjang bayi.
Mulai
Inisialisasi
SR04 memancarkangelombang ultra sonik
SR04 menerima pantulangelombang dari benda di
depannya
PINA.0 mendapatinput dari SR04
Program mencari panjang balitaA = C - (B + D)
Tampilkan hasil pengukuranke LCD dan Andorid
Selesai
Gambar 3.5 Flowchart Pengukuran Panjang Bayi
Tahapan awal dalam pemograman adalah pendeklarasian port pada sensor
ultrasonik, LCD dan bluetooth, kemudian ketika SR04 (sensor ultrasonik) di beri
sinyal high sensor akan memancarkan gelombang ultrasonik dan akan menerima
pantulan gelombang dari benda yang ada di depannya sehingga PINA.0 pada
18
18
arduino akan mendapatkan input dari SR04 (sensor ultrasonik). Inputan yang
masuk akan di proses dalam aduino untuk mencari panjang bayi dengan rumus
yang sudah ditentukan, setelah didapatkan hasil dari penghitungan akan di
tampilkan ke LCD dan android
3.6.2.1 Program Atau Rumus Sensor Ultrasonik
Agar sensor ultrasonik dapat mengukur panjang badan bayi yang telah
terdeteksi dan meghasilkan pengukuran yang diinginkan, ada beberapa program
atau rumus yang di cantumkan.
Gambar 3.6 Program Atau Rumus Sensor Ultrasonik
Tulisan pada kolom merah merupakan bagian penting dari proses kerja
sensor ultrasonik pada saat aktif dan melakukan pengukuran. Berikut merupakan
rumus untuk mengukur panjang badan bayi yang terdeteksi sensor ultrasonik:
A = C – distance;
Keterangan:
- Distance merupakan hasil pengukuran yang terbaca dari sensor
ultrasonik
- C merupakan panjang dari alat pengukur panjang badan bayi dalam
satuan Cm.
- A merupakan hasil keseluruhan dari proses pengukuran.
19
19
3.7 Rancangan Pengukuran Berat Badan Bayi
Dalam pembuatan alat pengukur panjang badan bayi, disini akan di bagi
dua perancangan yaitu rancangan mekanik dan rancangan elektronik.
3.7.1 Rancangan Mekanik
Untuk dapat menjadikan load cell sebagai timbangan, harus
memperhatikan bentuk load cell dan desain mekanik.
Gambar 3.7 Kaki Penyangga Load Cell
Kerangka untuk menggabungkan load cell dengan tempat balita sekaligus
pegukur panjang badan di atasnya.
Gambar 3.8 Kerangka Perekat Load Cell dengan Tempat Tidur Bayi
3.7.2 Rancangan Elektronik
Secara teori tegangan output load cell yang terukur dapat diketahui dengan
melihat sensitivitas load cell yang terdapat pada datasheet berikut ini:
Output sensitivity : 2mV/V
Pada perancangan alat ini, tegangan eksitasi untuk load cell sebesar 9
VDC, maka pada beban maksimal (20 kg), output pada load cell adalah:
20
20
Output load cell pada beban maksimal = output sensitivity x tegangan eksitasi
= 9 x 2 mV/V = 18 mV
Output ini sangat kecil sehingga harus dikuatkan terlebih dahulu oleh rangkaian
amplifier yang akan dibahas selanjutnya. Untuk menguatkan sinyal output pada
load cell tersebut maka penguatan amplifier harus diatur sebesar:
G = 5000/18 = 278 kali.
Untuk mendapatkan penguatan sebesar 278 kali pada perencanaan ini, digunakan
paket module HX711.
HX711 adalah modul timbangan yang memiliki prinsip kerja
mengkonversi perubahan yang terukur dalam perubahan resistansi dan
mengkonversinya ke dalam besaran tegangan melalui rangkaian yang ada.
Berikut ini merupakan diagram alir dari sistem kerja loadcell sebagai
pengukuran berat badan bayi.
Gambar 3.9 Diagram Alir Pengukuran Berat Badan Bayi
Pada saat sensor loadcell dengan antuan modul HX711 (ADC) aktif atau telah
mendapatkan tekanan, maka proses pengkalibrasian data aktif untuk menstabilkan
tegangan yang dihasilkan. Kemudian dari hasil tegangan tersebut melakukan
prosen sampling atau pengambilan data tersebut dengan cara mengubah hasil dari
data analog ke ditgital (proses ADC). Kemudian dari hasil proses pengukuran
akan di tampilkan melalui LCD dan smartphone / Android.
21
21
3.7.2.1 Melakukan Pengkalibrasian
Proses pengkalibrasian pada sensor loadcell ini sangat berpengaruh dengan
nilai yang akan dikeluarkan pada saat proses pengukuran berat langsung.
Gambar 3.10 Program Kalibrasi Sensor Loadcell
Pada gambar di atas yang di beri tanda merah merupakan program untuk
membesar kecilkan nilai calibration_factor dimana faktor kalibrasi mempengaruhi
nilai pengukuran. Faktor kalibrasi digunakan untuk mencari titik 0 dari
timbangan.
Gambar 3.11 Program dan Rumus Sensor Loadcell
Setelah kita menemukan nilai faktor kalibrasi yang tepat kutip nilai
tersebut di “ float calibration_factor = 26000; “. Dan untuk program pengukuran
berat tubuh menggunakan persamaan dan konversi penghitungan, seperti:
0.45359237 x scale.get_units()
Keterangan :
- Scale.get_units() merupakan hasil dari proses pengukuran sensor
loadcell yang masih dalam satuan lbs.
- 0.45359237 merupakan nilai yang mengkonversikan hasil dari satuan
lbs ke satuan kilogram(Kg).
22
22
3.8 Rancangan Aplikasi Android
Pembuatan aplikasi android menggunakan software online yaitu MIT App
Inventor 2. Aplikasi ini merupakan aplikasi web sumber terbuka yang awalnya
dikembangkan oleh Google, dan saat ini dikelola oleh Massachusetts Institute of
Technology (MIT). App Inventor memungkinkan pengguna baru untuk
memprogram komputer untuk menciptakan aplikasi perangkat lunak bagi sistem
operasi Android.
Dalam perancangan aplikasi android untuk menampilkan hasil dari
pengukuran panjang bayi dibagi menjadi dua perancangan yaitu perancangan
Tampilan dan perancangan pemograman.
3.8.1 Perancangan Tampilan
Pada perancangan untuk tampilan aplikasi android ini mengunakan dua
halaman yaitu halaman login dan halaman utama. Contoh tampilan pada android
dapat di lihat pada gambar 3.6.
(a) (b)
Gambar 3.12 (a) Halaman Login dan (b) Halaman Utama
3.8.2 Perancangan Pemograman Aplikasi Android
Dibawah ini merupakan gambar flowchart diagram alur pemograman
aplikasi pada android untuk menampilkan dan menyimpan hasil pengukuran
panjang bayi.
23
23
Gambar 3.13 Alur Aplikasi Pada Android
Tahapan awal adalah memasukan username dan password dari pengguna
jika tidak berhasil maka harus mengulangi kembali dan jika berhasil akan masuk
ke halaman utama dimana harus menyalakan bluetooth dan mencari perangkat
bluetooth yang akan digunakan jika bluetooth terhubung maka akan siap untuk
menampilkan hasil pengukuran. Jika hasil pengukuran sudah ada tekan tombol
kondisi untuk mengetahui berat dari bayi ideal atau tidak. Jika biodata sudah terisi
dengan lengkap data siap di simpan ke database.
24
24
Gambar 3.14 Tabel Berat Badan Bayi Ideal
Sumber : https://www.panduanbpjs.com/Tabel-Berat-Bayi-Ideal-Sesaui-Usia.jpg
Tabel di atas merupakan acuan untuk menentukan kondisi dari bayi yang
telah di ukur agar mengetahui kondisi bayi dalam keadaan gemuk, Ideal atau
kurus. Sehingga orang tua dapat memperbaiki gizi anaknya.
3.9 Rancangan Database
Rancangan untuk penyimpanan data menggunakan fasilitas pada google
yaitu google drive. google drive adalah layanan penyimpanan data milik Google
yang diluncurkan pada 24 April 2012. Layanan ini merupakan ekstensi dari
google docs dan akan mengganti URL docs.google.com dengan drive.google.com
setelah diaktifkan. Google drive memberikan layanan penyimpanan gratis sebesar
15 GB dan dapat ditambahkan dengan pembayaran tertentu. Dengan fitur
unggulan yang sama seperti Dropbox, yaitu sinkronisasi data melalui folder
khusus di dalam desktop atau lebih dikenal dengan Desktop Sync Clients. Goodle
drive memberikan fitur-fitur yang terintegrasi dengan layanan Google lainnya
seperti: Gmail, G+ dan Google Search. Fitur yang bisa digaris bawahi dari google
frive adalah API’s untuk para developer. Hingga kini google drive telah terhubung
dengan puluhan aplikasi pihak ketiga.
Berikut adalah tampilan database untuk aplikasi android pendata
pertumbuhan bayi.
25
25
Gambar 3.15 Database dalam google drive
Dimana untuk pembuatan database memanfaatkan fitur yang ada pada
google drive yaitu google fusion tables. Google Fusion Tables adalah layanan web
yang disediakan oleh google untuk pengelolaan data. Tabel fusi dapat digunakan
untuk mengumpulkan, menampilkan dan berbagi tabel data. Data disimpan dalam
beberapa tabel yang dapat dilihat dan diunduh oleh pengguna internet.
Gambar 3.16 Proses Pembagian database
Data yang di simpan pada goodle drive dapat di publikasikan atau di bagi melalui
beberapa sosial media dan email yaitu Gmail, google+, facebook, dan twitter.
26
BAB IV
HASIL PENGUJIAN ALAT
4.1 Pengujian Power Supply
Dalam sistem alat ini sangat dibutuhkan power supply sebagai sumber
tegangan yang akan memberikan supply tegangan pada setiap rangkaian yang di
buat. Dalam hal ini penulis membuat power supply sebesar 5 volt DC dari
regulator tegangan 12 volt DC mengunakan modul stepdown LM2596. Regulator
sendiri memiliki fungsi yang mengubah tegangan 220 volt AC menjadi 12 volt
DC.
Tegangan 5 volt DC ini di pergunakan untuk supply tegangan komponen
yang di antara lain adalah sensor ultrasonik, modul HX711(Loadcell), LCD, dan
modul bluetooth.
Langkah pengujian:
1. Menghubungkan regulator 12 volt ke 220 volt AC, Dan hubungkan
regulator ke inputan modul stepdown LM2596.
2. Mengukur output power supply dengan multimeter analog.
3. Mencatat hasil pengujian.
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Rangkaian Power Supply
OutputTegangan Output
RegulatorOutput Power Supply
5 Volt 12.36 V 5 V
12 Volt 12.36 V 12.36 V
Keterangan:
LM2596 memiliki variasi output dari 1.2 – 37 volt DC yang dapat dirubah sesuai
dengan kebutuhan.
(Sumber:// www.ti.com/lit/ds/symlink/lm2596.pdf )
Dari data table di atas, hasil tegangan ouput dari rangkaian power supply 5
volt sesuai dengan output LM2596 seperti yang tertera pada datasheet yang
dimana outputan dapat di rubah atau di variasikan sesuai dengan kebutuhan. Dan
untuk tegangan 12 volt sendiri murni dari tegangan regulator adapter yang
26
27
27
memiliki sepesifikasi ouput sebesar 12 volt. Maka rangkaian power supply utama
5 volt dengan hasil pengukuran tegangan 4.98 Volt dapat digunakan karena telah
memenuhi standart untuk digunakan pada komponen rangkain yang terdiri dari
sensor ultrasonik, modul HX711(Loadcell), LCD, dan modul bluetooth. Berikut
foto dari pengujian rangkaian power supply.
Gambar 4.1 Tegangan Output Power Supply 12 V
Gambar 4.2 Tegangan Output Power Supply 5 V
4.2 Pengujian Sensor Load Cell
Dalam sistem ini sensor loadcell berfungsi untuk mengukur berat atau
massa tubuh bayi dan akan melakukan pengukuran ketika objek telah membebani
sensor tersebut. Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui apakah sistem sensor
yang telah terprogram sesuai yang inginkan.
Langkah Pengujian:
1. Hubungkan input supply modul HX711 ke tegangan 5 volt.
2. Hubungkan pin DT dan SCK modul HX711 ke Pin 2 dan 3 arduino.
3. Hubungkan pin E+, E-, A+, A- modul HX711 pada sensor loadcell.
28
28
4. Lakukan pengukuran dengan membebani sensor.
5. Mencatat hasil pengujian
.Tabel 4.2 Pengujian Sensor Load Cell
Pengujian ke-Berat
Sebenarnya
Hasil Ukur
Sensor Loadcell Error (%)
UK1 UK2 UK3
1 4 Kg 4.03 Kg 4.18 Kg 4.37 Kg 5%
2 1 Kg 1.06 Kg 1.12 Kg 1.16 Kg 11%
3 2 Kg 2.15 Kg 2.27 Kg 2.30 Kg 12%
Rata – Rata 20%
Keterangan:
- Pengujian pengukuran berat diambil dari sebuah benda alat olahraga
(barbel) di karena untuk menghindari dari hal yang tidak inginkan pada
bayi dan tidak dapatnya izin dari beberapa pihak orangtua.
- Pengukuran di lakukan sebanyak 3 kali
- Penghitungan presentase error menggunakan rumus:
%Error =
Kemudian di ambil nilai rara-rata errornya.
- Masih terdapat selisih dalam penghitungan.
Dari data tabel pengujian di atas telah tertera hasil pengukuran sensor
loadcell memiliki nilai error sebesar 20%. Hal tersebut dibuktikan selama tiga kali
pengukuran menggunakan sensor loadcell menghasilkan nilai selisih dengan nilai
berat sebenarnya. Alhasil dari sistem pengukuran berat bayi menggunakan sensor
loadcell memiliki error dan belum menghasilkan nilai yang diingikan.
Berikut adalah gambar dari hasil pegujian sensor loadcell dari data di atas:
(a) Hasil Pengujian Ke-1 Dengan Barbel 4 Kg
29
29
(b) Hasil Pengujian Ke-2 Dengan Barbel 1 Kg
(c) Hasil Pengujian Ke-3 Dengan Barbel 2 Kg
Gambar 4.3 (a).(b).(c) Hasil Pengukuran Sensor Load Cell
4.3 Pengujian Sensor Ultrasonik
Dalam sistem alat ini sensor ultrasonik berfungsi untuk mengukur jarak
atau tinggi objek yang telah terdeteksi dan akan melakukan pengukuran.
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui apakah sistem sensor dengan program
telah di sesuaikan dengan baik.
Langkah Pengujian:
1. Menghubungkan input supply sensor ultrasonik pada modul arduino.
2. Menghubungkan input ECHO dan TRIG sensor ultrasonik pada modul
arduino.
3. Sensor ultrasonik memancarkan sinyal ultrasonik.
4. Melakukan pengukuran dan mencatat hasil pengujian
Tabel 4.3 Pengujian Sensor Ultrasonik
Pengujian
Ke-
Panjang
Sebenarnya
Hasil Ukur
Sensor Ultrasonik Error(%)
UK1 UK2 UK3
1 40 cm 40 cm 41cm 42cm 2.5%
2 30 cm 30 cm 29 cm 30 cm 1.1%
3 20 cm 20 cm 21 cm 20 cm 1.6%
Rata - Rata 1.7%
30
30
Keterangan:
- Pengujian pengukuran berat diambil dari sebuah benda alat olahraga
(barbel) di karena untuk menghindari dari hal yang tidak inginkan pada
bayi dan tidak dapat izinnya dari beberapa pihak orangtua.
- Pengukuran di lakukan sebanyak 3 kali
- Penghitungan presentase error menggunakan rumus:
%Error =
Kemudian di ambil nilai rara-rata errornya.
- Masih terdapat selisih dalam penghitungan.
Dari tabel pengujian, panjang sebenarnya pada sebuah penggaris besi
adalah 40cm, 30cm dan 20cm dan ketika di lakukan 3 kali pengukuran di
dapatkan hasil yang berbeda-beda, hanya pengukuran pertama yang memiliki
keakurasian 100%. Sehingga dari hasil pengukuran di dapat rata-rata nilai error
sebesar 1,7%.
Berikut adalah gambar hasil pengukuran untuk pengujian sensor ultrasonik
dari data diatas:
(a) Hasil Pengujian Ke-1 Dengan Penggaris 40 cm
(b) Hasil Pengujian Ke-2 Dengan Penggaris 30 cm
(c) Hasil Pengujian Ke-3 Dengan Penggaris 20 cm
Gambar 4.4 (a).(b).(c) Hasil Pengukuran Sensor Ultrasonik
31
31
4.4 Pengujian Tampilan LCD
Dalam alat ini menggunakan LCD2x16 karakter ini berfungsi sebagai
media informasi untuk menampilkan hasil pengukuran dari setiap sensor dan
tampilan lainya yang dituliskan di dalam listing program pada arduino. Dengan
menggunakan LCD2x16 ini dapat menampilkan 2 baris informasi sebanyak 16
karakter huruf maupun angka. Sehingga tampilan LCD ini merupakan ukuran
normal yang biasa digunakan untuk menampilkan karakter yang tidak terlalu
banyak informasi yang akan di tampilkan.
Langkah pengujian:
1. Menggunakan ouput power supply 5 volt
2. Hubungkan tegangan 5 volt pada modul I2C LCD.
3. Hubungkan pin SDA dan SCL modul I2C LCD pada pin SDA dan
SCL Arduino uno R3.
4. Ketika saklar dalam keadaan ON.
Tabel 4.4 Pengujian Tampilan LCD
Kondisi Saklar ON Karekter Tampilan LCD Keterangan
Kolom 1 Berat: (Hasil Pengukuran) Kg Sesuai
Kolom 2 Panjang: (Hasil Pengukuran) Cm Sesuai
Dari data pengujian tampilan LCD yang telah tertera pada tabel di atas
telah membuktikan bahwa semua karakter yang ingin di tampilkan pada layar
LCD telah sesuai.
Berikut adalah gambar pengujian tampilan LCD sesuai data diatas.
Gambar 4.5 Hasil Pengujian Tampilan LCD
32
32
4.5 Pengujian Aplikasi Android dan Database
Dalam pembuatan aplikasi android untuk alat ini menggunakan software
online yang bernama MIT AppInventor2. Sedangkan untuk database
memanfaatkan fasilitas yang ada di google yang bernama google fusion table
yang dimana nantinya akan di simpan pada sebuah google drive. Fungsi dari
aplikasi ini adalah untuk melengkapi data bayi yang akan di ukur dimana data
tersebut berupa tanggal pengukuran, nama, umur, berat, dan panjang.
Langkah pengujian :
1. Buka Aplikasi android yang digunakan dan masukan username dan
password untuk menampilkan halaman utama.
2. Aktifkan bluetooth untuk menghubungkan arduino dengan aplikasi
yang ada di android.
3. Lengkapi data calon bayi yang akan diukur. Untuk data berat dan
panjang akan terisi secara otomatis.
4. Simpan jika semua data udah di lengkapi.
5. Buka database apakah data berhasil tersimpan sesuai data yang diisi.
Tabel 4.5 Pengujian Aplikasi Android dan Database
Data Tampilan LCD
Pengujian
Aplikasi Android dan Database Keterangan
Android Database
Nama - Coba Test Coba Test Sesuai
Umur - 5 bulan 5 bulan Sesuai
Berat 5.52 Kg 5.52 Kg 5.52 Kg Sesuai
Panjang 42 Cm 42 Cm 42 Cm Sesuai
Kondisi - Ideal Ideal Sesuai
Keterangan:
- Untuk proses penyimpan dan membuka database dibutuhkan koneksi
ke internet.
33
33
Dari data pengujian aplikasi android dan database yang tertera pada tabel.
Dapat lihat bahwa data nilai pengukuran yang di tampilkan pada LCD, aplikasi
android dan database telah sesuai.
Namun ada beberapa kekurangan pada aplikasi yang ada di android yaitu
untuk menampilkan data pengukuran berat dan panjang nilainya terkadang tidak
stabil. Yang dimaksud tidak stabil disini adalah dimana hasil pengukuran datanya
berkedip-kedip dan terkadang menimbulkan angka tidak jelas seperti error.
Berikut adalah gambar pengujian aplikasi android dan database sesuai
data diatas.
(a) Tampilan Pada LCD
(b) Tampilan Pada Aplikasi Android
(c) Tampilan Pada Database
Gambar 4.6 (a).(b).(c) Hasil Pengujian Aplikasi Android dan Database
34
34
BAN V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan dari data hasil penemuan yang telah di lakukan dan di
laporkan oleh penulis pada bab sebelumnya, maka dapat di ambil beberapa
kesimpulan sebagai berikut:
a. Alat pengukuran berat dan panjang badan bayi ini telah di rancang
menggunakan sensor (loadcell dan ultrasonk) yang hasilnya akan
tampil pada monitor LCD dan aplikasi di android yang kemudian akan
di simpan pada sebuah database.
b. Untuk hasil pengukuran panjang badan bayi yang telah di proses oleh
sensor ultrasonik dan arduino mendapatkan nilai rata-rata error sebesar
1.7%. hal tersebut dikarenakan kesensitifan sebuah sensor ultrasonik
dimana jika bidang objek yang di pantulkan sinyal bergeser sedikit
akan mempengaruhi nilai ukur.
c. Untuk hasil pengukuran berat badan bayi yang telah di proses oleh
timbangan sensor loadcell dan arduio mendapatkan nilai rata-rata error
sebesar 20%. hal tersebut dikarenakan kesensitifan sebuah sensor
loadcell dimana jika objek yang akan di timbang bergerak-gerak maka
akan mempengaruhi hasil dari pengukuran.
d. Untuk hasil pengujian aplikasi android dan database data nilai
pengukuran yang di tampilkan pada LCD, aplikasi android dan
database telah sesuai. Namun ada beberapa kekurangan pada aplikasi
yang ada di android yaitu untuk menampilkan data pengukuran berat
dan panjang nilainya terkadang tidak stabil. Yang dimaksud tidak
stabil disini adalah dimana hasil pengukuran datanya berkedip-kedip
dan terkadang menimbulkan angka tidak jelas seperti error.
e. Tombol kondisi pada aplikasi andoroid di peruntukan untuk
mengetahui kondisi bayi dalam keadaan gemuk, ideal atau kurus. Hal
tersebut di peruntukan agar orantua mengetahui kondisi bayinya
sehingga dapat menjaga gizinya.
35
35
5.2 Saran
Berikut adalah saran yang penulis atau perancang ingin sampaikan agar
kedepannya sistem alat pengukur berat dan panjang badan bayi yang
menggunakan sensor loadcell dan ultrasonik menjadi lebih baik. Apabila
kedepannya ada yang ingin merevisi dan mengembangkan sistem alat ini.
a. Sebaiknya menggunakan sensor ultrasonik yang memiliki nilai
kesensitifan yang lebih baik agar sinyal dapat memantul dengan baik
dan mendapatkan hasil yang tepat.
b. Untuk timbangan berat badan bayi agar output tidak menghasilkan
nilai error.
c. Untuk perancangan desain atau konstruksi pembuatan timbangan
badan harus kokoh dan menggunakan bahan bahan yang tidak
membahayakan bayi.
d. Untuk perancangan pengukuran panjang bayi agar papan untuk
memantulkan sinyal ultrasonik tidak lagi di geser secara manual.
e. Menggunakan supply cadangan. Apabila terjadi pemadaman listrik.
36
36
DAFTAR PUSTAKA
Bernard.M.,Julius V.,Joshua N.,Evelyn L., dan Joselito A., (2016) “Developmentof Automaed Body Mass Index Calclation Device”, International Journal ofApplied Engineering Research, Vol. 11, No. 7.
Chincole. S., Bobde. P. dan Damahe. D., (2016) “AHealth Monitoring Systemwith Provision for Setting Up Smart Alarm and Reminder”, Journal ofInformation, Knowledge and Research in Computer Engineering, Vol. 15,Issue 1
Dewi Susanti Karyadi dan Hendro Gunawan, (2007) “Alat Pengukur TinggiBadan Portabel”, Surabaya, Jurusan Teknik Elektro-FT, UniversitasKatholik Widya Mandala.
Elektronika Dasar. (2012) “LCD (Liquid Cristal Display)”. di akses 15 Maret2017 dari http://www.elektronika-dasar.web.id/lcd-liquid-cristal-display/.
Gerai Cerdas, (2017) “Bluetooth Module HC-05”. di akses 15 Maret 2017 darihttp://www.geraicerdas.com/mikrokontroler/module/bluetooth-module-hc-05-detail.
Khakim, A. L. (2015). “Rancang Bangun Alat Timbang Digital Berbasis AVRTipe Atmega32”. Tugas Akhir. Universitas Negeri Semarang.
Khoiruddin, A. M. (2015). “Pengembangan Alat Ukur Tinggi Badan dan BeratBadan Digital Yang Terintegrasi”. Tugas Akhir. Universitas NegeriYogyakarta
Nuryanto, R. (2015). “Pengukur Berat dan Tinggi Badan Ideal BerbasisArduino”. Karya Ilmiah Program Sarjana. Universitas MuhammadiyahSurakarta.
Prayoga, B., Aidil, R (2010). “Rancang Bangun Sistem Detekti Gizi Buruk PadaBalita Usia Dini Di Posyandu Berdasar Berat Badan Dan Tinggi BadanYang Terhubung Dengan PC Berbasis Internet Gateway”. Karya IlmiahProgram Sarjana. Politeknik Elektronika Negeri Surabaya.
37
37
Suparyanto, (2010) : Deteksi Dini Tumbuh Kembang Anak / Balita Melalui KMS,
di Akses 15 Maret 2017 dari http://www.dr-Suparyanto. blogspot. co.id/ 2010
/09/deteksi-dini-tumbuh-kembang-anak-balita.html?m=1.
Utama, M.R., S. Rhenza, dan Rachmansyah. (2008). “Alat Ukur tinggi dan BeratBadan Digital Berbasis Mikrokontroler. Jurnal Teknik Elektro”. 18(7).
Wikipedia, (2009), “Google Fusion Tables”. Di akses 9 Mei 2017 dari
https://en.wikipedia.org/wiki/Google_Fusion_Tables.
Wikipedia, (2012), “Google Drive”. Di akses 9 Mei 2017 dari
https://id.wikipedia.org/wiki/Google_Drive.
38
38
LAMPIRAN
Tampilan Keseluruhan Program Arduino Sensor Load Cell DenganModul HX711 Sebagai Alat Untuk Mengukur Berat Tubuh.
#include <HX711.h>#include <Wire.h>#include <LiquidCrystal_I2C.h>LiquidCrystal_I2C lcd(0x27 ,2,1,0,4,5,6,7,3, POSITIVE);#define DOUT 3#define CLK 2
HX711 scale(DOUT, CLK);
float calibration_factor = 26000; //-8050;
void setup() {lcd.begin (16,2); //LCD untuk ukuran 16x2Serial.begin(9600);scale.set_scale();scale.tare();//reset tehe scale to 0long zero_factor=scale.read_average();Serial.print("Zero factor: ");Serial.println(zero_factor);}
void loop(){
scale.set_scale(calibration_factor);//Adjust to this calibration factorSerial.print("Berat: ");Serial.print(0.45359237*scale.get_units(),2);delay(1000);Serial.print(" Kg ");Serial.print("calibration_factor: ");Serial.print(calibration_factor);Serial.println();lcd.setCursor(0, 0); //baris pertamalcd.print(“Berat: “);lcd.print(0.434*scale.get_units(),2);lcd.println("Kg");lcd.setCursor(0, 1); //baris kedualcd.print(calibration_factor);
39
39
if(Serial.available()){char temp=Serial.read();if(temp=='+'||temp=='a')calibration_factor +=100;else if(temp=='-'||temp=='z')calibration_factor -=100;}
}
Cara Untuk Melakukan Proses Kalibrasi Pada Sensor Load Cell DenganModul HX711
Pembuatan program kalibrassi untuk sensor load cell pada sketcharduino uno.
Hubungkan pengkabelan dari sensor loadcell ke pin input modulHX711, kemudian output dri modul HX711 di hubungkan ke arduinouno.
Upload program pengkalibrasian tersebut ke arduino uno. Setelah donecompling munculkan serial monitor pada tampilan PC.
Kemudian pada tampilan serial monitor akan muncul angka-angkaacak yang di hasilkan dari sensor load cell dengan kondisi belummendapatkan tekanan.
Dari angka-angka tersebut kutip salah satu dan masukan ke dalamprogram kalibrasi yang tadi dibuat.
Beri beban atau tekanan pada sensor load cell dengan menggunakanbatu timbangan, kemudian pada serial monitor akan muncul angka-angka yang berbeda dari sebelumnya.
Dari angka-angka tersebut kutipan kembali salah satu dan masukan kedalam program kalibrasi yang tadi di buat.
Lakukan perhitungan rumus dari angka-angka yang di kutip tadi.
40
40
Tampilan Program Keseluruhan Sensor Ultrasonik Sebagai Alat UntukMengukur Panjang Badan.
#define ECHOPIN 4
#define TRIGPIN 5
int sensorValue = 0;
int outputValue = 0;
int HT,H2,H1;
void setup() { Serial.begin(9600);
pinMode(ECHOPIN, INPUT);
pinMode(TRIGPIN, OUTPUT);
delay(1000);
HT=87;
}
void loop()
{
digitalWrite(TRIGPIN, LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(TRIGPIN, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(TRIGPIN, LOW);
int distance = pulseIn(ECHOPIN, HIGH);
distance= distance/58;
H2=HT-distance;
Serial.print(H2);
}
41
41
Pembuatn Aplikasi di Android menggunakan App Inventor2:
-Halaman Login
Program:
42
42
-Halaman Utama
Program:
43
43
44
44
Foto Alat Tugas Akhir Yang dibuat :
Tech Support: services@elecfreaks.com
Ultrasonic Ranging Module HC - SR04
Product features:
Ultrasonic ranging module HC - SR04 provides 2cm - 400cm non-contactmeasurement function, the ranging accuracy can reach to 3mm. The modulesincludes ultrasonic transmitters, receiver and control circuit. The basic principleof work:(1) Using IO trigger for at least 10us high level signal,(2) The Module automatically sends eight 40 kHz and detect whether there is apulse signal back.(3) IF the signal back, through high level , time of high output IO duration isthe time from sending ultrasonic to returning.Test distance = (high level time×velocity of sound (340M/S) / 2,
Wire connecting direct as following:
5V SupplyTrigger Pulse InputEcho Pulse Output0V Ground
Electric Parameter
Working Voltage DC 5 V
Working Current 15mA
Working Frequency 40Hz
Max Range 4m
Min Range 2cm
MeasuringAngle 15 degree
Trigger Input Signal 10uS TTL pulse
Echo Output Signal Input TTL lever signal and the range in
proportion
Dimension 45*20*15mm
Vcc Trig Echo GND
Timing diagram
The Timing diagram is shown below. You only need to supply a short 10uSpulse to the trigger input to start the ranging, and then the module will send outan 8 cycle burst of ultrasound at 40 kHz and raise its echo. The Echo is adistance object that is pulse width and the range in proportion .You cancalculate the range through the time interval between sending trigger signal andreceiving echo signal. Formula: uS / 58 = centimeters or uS / 148 =inch; or: therange = high level time * velocity (340M/S) / 2; we suggest to use over 60msmeasurement cycle, in order to prevent trigger signal to the echo signal.
Attention:
The module is not suggested to connect directly to electric, if connectedelectric, the GND terminal should be connected the module first, otherwise,it will affect the normal work of the module.
When tested objects, the range of area is not less than 0.5 square metersand the plane requests as smooth as possible, otherwise ,it will affect theresults of measuring.
www.Elecfreaks.com
HX711
24-Bit Analog-to-Digital Converter (ADC) for Weigh Scales
DESCRIPTIONBased on Avia Semiconductor’s patented
technology, HX711 is a precision 24-bit analog-to-digital converter (ADC) designed for weighscales and industrial control applications tointerface directly with a bridge sensor.
The input multiplexer selects either Channel Aor B differential input to the low-noiseprogrammable gain amplifier (PGA). Channel Acan be programmed with a gain of 128 or 64,corresponding to a full-scale differential inputvoltage of ±20mV or ±40mV respectively, whena 5V supply is connected to AVDD analog powersupply pin. Channel B has a fixed gain of 32. On-chip power supply regulator eliminates the needfor an external supply regulator to provide analogpower for the ADC and the sensor. Clock input isflexible. It can be from an external clock source, acrystal, or the on-chip oscillator that does notrequire any external component. On-chip power-on-reset circuitry simplifies digital interfaceinitialization.
There is no programming needed for theinternal registers. All controls to the HX711 arethrough the pins.
FEATURES• Two selectable differential input channels
• On-chip active low noise PGA with selectable gainof 32, 64 and 128
• On-chip power supply regulator for load-cell andADC analog power supply
• On-chip oscillator requiring no externalcomponent with optional external crystal
• On-chip power-on-reset
• Simple digital control and serial interface:
pin-driven controls, no programming needed
• Selectable 10SPS or 80SPS output data rate
• Simultaneous 50 and 60Hz supply rejection
• Current consumption including on-chip analogpower supply regulator:
normal operation < 1.5mA, power down < 1uA
• Operation supply voltage range: 2.6 ~ 5.5V• Operation temperature range: -40 ~ +85℃
• 16 pin SOP-16 package
APPLICATIONS
• Weigh Scales
• Industrial Process Control
VAVDD
10uFR2 R1
S8550 VSUP2.7~5.5V
Load cellAVDD
INA+
VFB BASE VSUP DVDD
INA-
INB+
INB-
InputMUX
Analog Supply Regulator
24-bit Σ∆ADC
PGAGain = 32, 64, 128
DigitalInterface
DOUT
PD_SCK
RATE
To/FromMCU
0.1uF
VBGBandgap Reference
InternalOscillator HX711
AGND XI XO
Fig. 1 Typical weigh scale application block diagram
TEL: (592) 252-9530 (P. R. China) AVIA SEMICONDUCTOREMAIL: market@aviaic.com
HX711
AVIA SEMICONDUCTOR 2
Pin Description
Regulator Power VSUP 1 16 DVDDDigital Power
Regulator Control Output BASE 2 15 RATE Output Data Rate Control Input
Analog Power AVDD 3 14 XI Crystal I/O and External Clock Input
Regulator Control Input VFB 4 13 XO Crystal I/O
Analog Ground AGND 5 12 DOUT Serial Data Output
Reference Bypass VBG 6 11 PD_SCKPower Down and Serial Clock Input
Ch. A Negative Input INNA 7 10 INPB Ch. B Positive Input
Ch. A Positive Input INPA 8 9 INNB Ch. B Negative Input
SOP-16L Package
Pin # Name Function Description
1 VSUP Power Regulator supply: 2.7 ~ 5.5V2 BASE Analog Output Regulator control output(NC when not used)3 AVDD Power Analog supply: 2.6 ~ 5.5V4 VFB Analog Input Regulator control input(connect to AGND when not used)5 AGND Ground Analog Ground6 VBG Analog Output Reference bypass output7 INA- Analog Input Channel A negative input8 INA+ Analog Input Channel A positive input9 INB- Analog Input Channel B negative input
10 INB+ Analog Input Channel B positive input11 PD_SCK Digital Input Power down control (high active) and serial clock input12 DOUT Digital Output Serial data output13 XO Digital I/O Crystal I/O (NC when not used)14 XI Digital Input Crystal I/O or external clock input, 0: use on-chip oscillator15 RATE Digital Input Output data rate control, 0: 10Hz; 1: 80Hz16 DVDD Power Digital supply: 2.6 ~ 5.5V
Table 1 Pin Description
AVIA SEMICONDUCTOR 3
HX711
KEY ELECTRICAL CHARACTERISTICS
Parameter Notes MIN TYP MAX UNITFull scale differentialinput range V(inp)-V(inn) ±0.5(AVDD/GAIN) V
Common mode input AGND+1.2 AVDD-1.3 V
Output data rate
Internal Oscillator, RATE = 0 10 HzInternal Oscillator, RATE =DVDD 80Crystal or external clock,RATE = 0 fclk/1,105,920Crystal or external clock,RATE = DVDD fclk/138,240
Output data coding 2’s complement 800000 7FFFFF HEX
Output settling time (1) RATE = 0 400 ms
RATE = DVDD 50
Input offset drift Gain = 128 0.2 mV
Gain = 64 0.4
Input noiseGain = 128,RATE = 0 50 nV(rms)
Gain = 128,RATE = DVDD 90
Temperature driftInput offset(Gain = 128) ±6 nV/℃
Gain(Gain = 128) ±5 ppm/℃
Input common moderejection Gain = 128,RATE = 0 100 dB
Power supply rejection Gain = 128,RATE = 0 100 dBReference bypass(VBG) 1.25 VCrystal or external clockfrequency 1 11.0592 20 MHz
Power supply voltageDVDD 2.6 5.5 V
AVDD,VSUP 2.6 5.5Analog supply current(including regulator) Normal 1400 µA
Power down 0.3
Digital supply currentNormal 100 µA
Power down 0.2
(1)Settling time refers to the time from power up, reset, input channel change and gain changeto valid stable output data.
Table 2 Key Electrical Characteristics
AVIA SEMICONDUCTOR 4
HX711
Analog Inputs
Channel A differential input is designed tointerface directly with a bridge sensor’sdifferential output. It can be programmed with again of 128 or 64. The large gains are needed toaccommodate the small output signal from thesensor. When 5V supply is used at the AVDD pin,these gains correspond to a full-scale differentialinput voltage of ±20mV or ±40mV respectively.
Channel B differential input has a fixed gain of32. The full-scale input voltage range is ±80mV,when 5V supply is used at the AVDD pin.
Power Supply Options
Digital power supply (DVDD) should be thesame power supply as the MCU power supply.
When using internal analog supply regulator,the dropout voltage of the regulator depends onthe external transistor used. The output voltage isequal to VAVDD=VBG*(R1+R2)/ R1 (Fig. 1). Thisvoltage should be designed with a minimum of100mV below VSUP voltage.
If the on-chip analog supply regulator is notused, the VSUP pin should be connected to eitherAVDD or DVDD, depending on which voltage ishigher. Pin VFB should be connected to Groundand pin BASE becomes NC. The external 0.1uFbypass capacitor shown on Fig. 1 at the VBGoutput pin is then not needed.
Clock Source Options
By connecting pin XI to Ground, the on-chiposcillator is activated. The nominal output datarate when using the internal oscillator is 10(RATE=0) or 80SPS (RATE=1).
If accurate output data rate is needed, crystal orexternal reference clock can be used. A crystalcan be directly connected across XI and XO pins.An external clock can be connected to XI pin,through a 20pF ac coupled capacitor. Thisexternal clock is not required to be a square wave.It can come directly from the crystal output pin ofthe MCU chip, with amplitude as low as 150 mV.
When using a crystal or an external clock, theinternal oscillator is automatically powered down.
Output Data Rate and Format
When using the on-chip oscillator, output datarate is typically 10 (RATE=0) or 80SPS(RATE=1).
When using external clock or crystal, outputdata rate is directly proportional to the clock orcrystal frequency. Using 11.0592MHz clock orcrystal results in an accurate 10 (RTE=0) or80SPS (RATE=1) output data rate.
The output 24 bits of data is in 2’s complementformat. When input differential signal goes out ofthe 24 bit range, the output data will be saturatedat 800000h (MIN) or 7FFFFFh (MAX), until theinput signal comes back to the input range.
Serial Interface
Pin PD_SCK and DOUT are used for dataretrieval, input selection, gain selection and powerdown controls.
When output data is not ready for retrieval,digital output pin DOUT is high. Serial clockinput PD_SCK should be low. When DOUT goesto low, it indicates data is ready for retrieval. Byapplying 25~27 positive clock pulses at thePD_SCK pin, data is shifted out from the DOUToutput pin. Each PD_SCK pulse shifts out one bit,starting with the MSB bit first, until all 24 bits areshifted out. The 25th pulse at PD_SCK input willpull DOUT pin back to high (Fig.2).
Input and gain selection is controlled by thenumber of the input PD_SCK pulses (Table 3).PD_SCK clock pulses should not be less than 25or more than 27 within one conversion period, toavoid causing serial communication error.
PD_SCK PulsesInput
channelGain
25 A 128
26 B 32
27 A 64
Table 3 Input Channel and Gain Selection
AVIA SEMICONDUCTOR 5
HX711
Current Output Data Next Output Data
One conversion period
DOUT MSB LSB
T2 T3
T1
PD_SCK 1 2 3 4 24 25 Next Conversion:CH.A, Gain:128
T4
PD_SCK 1 2 3 4 24 25 26Next Conversion:CH.B, Gain:32
PD_SCK 1 2 3 4 24 25 26 27Next Conversion:CH.B, Gain:64
Fig.2 Data output, input and gain selection timing and control
Symbol Note MIN TYP MAX Unit
T1 DOUT falling edge to PD_SCK rising edge 0.1 µs
T2 PD_SCK rising edge to DOUT data ready 0.1 µs
T3 PD_SCK high time 0.2 1 50 µs
T4 PD_SCK low time 0.2 1 µs
Reset and Power-Down
When chip is powered up, on-chip power onrest circuitry will reset the chip.
Pin PD_SCK input is used to power down theHX711. When PD_SCK Input is low, chip is innormal working mode.
Power down:
PD_SCK
powered down. When PD_SCK returns to low,chip will reset and enter normal operation mode.
After a reset or power-down event, inputselection is default to Channel A with a gain of128.
Application Example
Fig.1 is a typical weigh scale application usingHX711. It uses on-chip oscillator (XI=0), 10Hzoutput data rate (RATE=0). A Single powersupply (2.7~5.5V) comes directly from MCU
60µ s Power down Normal power supply. Channel B can be used for batterylevel detection. The related circuitry is not shownon Fig. 1.
Fig.3 Power down control
When PD_SCK pin changes from low to highand stays at high for longer than 60µs, HX711enters power down mode (Fig.3). When internalregulator is used for HX711 and the externaltransducer, both HX711 and the transducer will be
AVIA SEMICONDUCTOR 6
HX711
Reference PCB Board (Single Layer)
Fig.4 Reference PCB board schematic
Fig.5 Reference PCB board layout
AVIA SEMICONDUCTOR 7
HX711
Reference Driver (Assembly)/*-------------------------------------------------------------------
Call from ASM: LCALL ReaAD
Call from C: extern unsigned long ReadAD(void);.
.
unsigned long data;
data=ReadAD();
.
.
----------------------------------------------------------------------*/
PUBLIC ReadAD
HX711ROM segment code
rseg HX711ROM
sbit ADDO = P1.5;
sbit ADSK = P0.0;
/*--------------------------------------------------
OUT: R4, R5, R6, R7 R7=>LSB
---------------------------------------------------*/ReadAD:
CLR ADSK //AD Enable(PD_SCK set low)
SETB ADDO //Enable 51CPU I/0
JB ADDO,$ //AD conversion completed?
MOV R4,#24
ShiftOut:SETB ADSK //PD_SCK set high(positive pulse)
NOP
CLR ADSK //PD_SCK set low
MOV C,ADDO //read on bit
XCH A,R7 //move data
RLC A
XCH A,R7
XCH A,R6
RLC A
XCH A,R6
XCH A,R5
RLC A
XCH A,R5
DJNZ R4,ShiftOut //moved 24BIT?
SETB ADSK
NOP
CLR ADSK
RET
END
AVIA SEMICONDUCTOR 8
HX711
Reference Driver(C)//-------------------------------------------------------------------
sbit ADDO = P1^5;
sbit ADSK = P0^0;unsigned long ReadCount(void){
unsigned long Count;
unsigned char i;
ADDO=1;
ADSK=0;Count=0;
while(ADDO);
for (i=0;i<24;i++){
ADSK=1;
Count=Count<<1;
ADSK=0;
if(ADDO) Count++;
} ADSK=1;
Count=Count^0x800000;
ADSK=0;
return(Count);}
AVIA SEMICONDUCTOR 9
HX711
Package Dimensions
9.90 10.109.70
6.00 6.205.80 3.90 4.10
3.701.27 0.48
0.39
1.601.20
TypMAX
MINUnit: mm
SOP-16L Package
ProductFolder
Sample &Buy
TechnicalDocuments
Tools &Software
Support &Community
1 Features
LM2596SNVS124D – NOVEMBER 1999 –REVISED MAY 2016
LM2596 SIMPLE SWITCHER® Power Converter 150-kHz3-A Step-Down Voltage Regulator
3 Description• 3.3-V, 5-V, 12-V, and Adjustable Output Versions• Adjustable Version Output Voltage Range: 1.2-V
to 37-V ± 4% Maximum Over Line and LoadConditions
• Available in TO-220 and TO-263 Packages• 3-A Output Load Current• Input Voltage Range Up to 40 V• Requires Only 4 External Components• Excellent Line and Load Regulation Specifications• 150-kHz Fixed-Frequency Internal Oscillator• TTL Shutdown Capability• Low Power Standby Mode, IQ, Typically 80 μA• High Efficiency• Uses Readily Available Standard Inductors• Thermal Shutdown and Current-Limit Protection• Create a Custom Design Using the LM2596 with
the WEBENCH Power Designer
2 Applications• Simple High-Efficiency Step-Down (Buck)
Regulator• On-Card Switching Regulators• Positive to Negative Converter
The LM2596 series of regulators are monolithicintegrated circuits that provide all the active functionsfor a step-down (buck) switching regulator, capable ofdriving a 3-A load with excellent line and loadregulation. These devices are available in fixed outputvoltages of 3.3 V, 5 V, 12 V, and an adjustable outputversion.Requiring a minimum number of externalcomponents, these regulators are simple to use andinclude internal frequency compensation, and a fixed-frequency oscillator.The LM2596 series operates at a switching frequencyof 150 kHz, thus allowing smaller sized filtercomponents than what would be required with lowerfrequency switching regulators. Available in astandard 7-pin TO-220 package with several differentlead bend options, and a 7-pin TO-263 surface mountpackage.
Device Information(1)
PART NUMBER PACKAGE BODY SIZE (NOM)
LM2596TO-220 (7) 14.986 mm × 10.16 mmTO-263 (7) 10.10 mm × 8.89 mm
(1) For all available packages, see the orderable addendum atthe end of the data sheet.
(Fixed Output Voltage Versions)
Typical Application
An IMPORTANT NOTICE at the end of this data sheet addresses availability, warranty, changes, use in safety-critical applications,intellectual property matters and other important disclaimers. PRODUCTION DATA.
LM2596SwNwVwS.1ti2.c4Dom– NOVEMBER 1999 –REVISED MAY 2016
LM2596SNVS124D – NOVEMBER 1999 –REVISEwDwMwA.tYi.c20o1m6
2CopyrightS©u1b9m99it–D20o1c6u,mTeee xnatsatIinosntruFmeeee ndtbsaIncckorporated
CopyrightS©ub19m9i9t–D2o01c6u,mTeenxatastIionsntrFumeeedntbsaIcnkcorporat2ed
Product Folder Links: LM2596
Table of Contents1 Features .................................................................. 12 Applications ........................................................... 13 Description ............................................................. 14 Revision History..................................................... 25 Description (continued)......................................... 36 Pin Configuration and Functions ......................... 37 Specifications......................................................... 4
7.1 Absolute Maximum Ratings ..................................... 47.2 ESD Ratings.............................................................. 47.3 Operating Conditions ................................................ 47.4 Thermal Information .................................................. 4
8.2 Functional Block Diagram ....................................... 108.3 Feature Description................................................. 108.4 Device Functional Modes........................................ 14
9 Application and Implementation ........................ 159.1 Application Information............................................ 159.2 Typical Applications ................................................ 22
10 Power Supply Recommendations ..................... 3111 Layout................................................................... 31
11.1 Layout Guidelines ................................................. 3111.2 Layout Examples................................................... 3111.3 Thermal Considerations ........................................ 33
7.5 Electrical Characteristics – 3.3-V Version................. 5 12 Device and Documentation Support ................. 3512.1 Custom Design with WEBENCH Tools................. 3512.2 Receiving Notification of Documentation Updates 35
7.6 Electrical Characteristics – 5-V Version.................... 57.7 Electrical Characteristics – 12-V Version.................. 57.8 Electrical Characteristics – Adjustable Voltage
Version ....................................................................... 512.312.4
Community Resources.......................................... 35Trademarks ........................................................... 35
7.9 Electrical Characteristics – All Output Voltage 12.5 Electrostatic Discharge Caution............................ 35Versions ..................................................................... 6 12.6 Glossary ................................................................ 35
7.10 Typical Characteristics ............................................ 78 Detailed Description ............................................ 10
8.1 Overview ................................................................. 10
13 Mechanical, Packaging, and OrderableInformation ........................................................... 35
4 Revision HistoryNOTE: Page numbers for previous revisions may differ from page numbers in the current version.
Changes from Revision C (April 2013) to Revision D Page
• Added ESD Ratings table, Feature Description section, Device Functional Modes, Application and Implementation section,Power Supply Recommendations section, Layout section, Device and Documentation Support section, and Mechanical,Packaging, and Orderable Information section. ................................................................................................. 1
• Removed all references to design software Switchers Made Simple .................................................................................... 1
Changes from Revision B (April 2013) to Revision C Page
• Changed layout of National Semiconductor Data Sheet to TI format .................................................................................. 10
LM2596SwNwVwS.1ti2.c4Dom– NOVEMBER 1999 –REVISED MAY 2016
LM2596SNVS124D – NOVEMBER 1999 –REVISEwDwMwA.tYi.c20o1m6
3CopyrightS©u1b9m99it–D20o1c6u,mTeee xnatsatIinosntruFmeeee ndtbsaIncckorporated
CopyrightS©ub19m9i9t–D2o01c6u,mTeenxatastIionsntrFumeeedntbsaIcnkcorporat3ed
Product Folder Links: LM2596
5 Description (continued)A standard series of inductors are available from several different manufacturers optimized for use with theLM2596 series. This feature greatly simplifies the design of switch-mode power supplies.Other features include a ±4% tolerance on output voltage under specified input voltage and output loadconditions, and ±15% on the oscillator frequency. External shutdown is included, featuring typically 80 μAstandby current. Self-protection features include a two stage frequency reducing current limit for the outputswitch and an overtemperature shutdown for complete protection under fault conditions.6 Pin Configuration and Functions
NDH Package7-Pin TO-220
Top View
Pin Functions
KTT Package7-Pin TO-263
Top View
PIN I/O DESCRIPTIONNO. NAME
1 VIN IThis is the positive input supply for the IC switching regulator. A suitable input bypasscapacitor must be present at this pin to minimize voltage transients and to supply theswitching currents required by the regulator.
2 Output OInternal switch. The voltage at this pin switches between approximately (+VIN − VSAT) andapproximately −0.5 V, with a duty cycle of VOUT / VIN. To minimize coupling to sensitivecircuitry, the PCB copper area connected to this pin must be kept to a minimum.
3 Ground — Circuit ground.4 Feedback I Senses the regulated output voltage to complete the feedback loop.
5 ON/OFF I
Allows the switching regulator circuit to be shut down using logic signals thus dropping thetotal input supply current to approximately 80 µA. Pulling this pin below a threshold voltageof approximately 1.3 V turns the regulator on, and pulling this pin above 1.3 V (up to amaximum of 25 V) shuts the regulator down. If this shutdown feature is not required, theON/OFF pin can be wired to the ground pin or it can be left open. In either case, theregulator will be in the ON condition.
LM2596SwNwVwS.1ti2.c4Dom– NOVEMBER 1999 –REVISED MAY 2016
LM2596SNVS124D – NOVEMBER 1999 –REVISEwDwMwA.tYi.c20o1m6
4CopyrightS©u1b9m99it–D20o1c6u,mTeee xnatsatIinosntruFmeeee ndtbsaIncckorporated
CopyrightS©ub19m9i9t–D2o01c6u,mTeenxatastIionsntrFumeeedntbsaIcnkcorporat4ed
Product Folder Links: LM2596
7 Specifications
7.1 Absolute Maximum Ratingsover operating free-air temperature range (unless otherwise noted) (1) (2)
MIN MAX UNIT
Maximum supply voltage (VIN) 456
1.5–0.3 45–0.3 25
–1Internally limited
VSD/SS pin input voltage (3) VDelay pin voltage(3) VFlag pin voltage VFeedback pin voltage VOutput voltage to ground, steady-state VPower dissipation
Lead temperatureKTW package
Vapor phase (60 s) 215
245260150
–65 150
°CInfrared (10 s)
NDZ package, soldering (10 s)Maximum junction temperature °CStorage temperature, Tstg °C
(1) Stresses beyond those listed under Absolute Maximum Ratings may cause permanent damage to the device. These are stress ratingsonly, which do not imply functional operation of the device at these or any other conditions beyond those indicated under RecommendedOperating Conditions. Exposure to absolute-maximum-rated conditions for extended periods may affect device reliability.
(2) If Military/Aerospace specified devices are required, please contact the Texas Instruments Sales Office/ Distributors for availability andspecifications.
(3) Voltage internally clamped. If clamp voltage is exceeded, limit current to a maximum of 1 mA.
7.2 ESD RatingsVALUE UNIT
V(ESD) Electrostatic discharge Human-body model (HBM), per ANSI/ESDA/JEDEC JS-001 (1) ±2000 V
(1) JEDEC document JEP155 states that 500-V HBM allows safe manufacturing with a standard ESD control process.
7.3 Operating ConditionsMIN MAX UNIT
Supply voltage 4.5 40–40 125
VTemperature °C
7.4 Thermal InformationLM2596
THERMAL METRIC (1) KTW (TO-263) NDZ (TO-220) UNIT7 PINS 7 PINS
RθJA Junction-to-ambient thermal resistance (2) (3)
See (4) — 50
°C/WSee (5) 50 —
See (6) 30 —
See (7) 20 —
RθJC(top) Junction-to-case (top) thermal resistance 2 2 °C/W
(1) For more information about traditional and new thermal metrics, see the Semiconductor and IC Package Thermal Metrics applicationreport, SPRA953.
(2) The package thermal impedance is calculated in accordance to JESD 51-7.(3) Thermal Resistances were simulated on a 4-layer, JEDEC board.(4) Junction to ambient thermal resistance (no external heat sink) for the package mounted TO-220 package mounted vertically, with the
leads soldered to a printed circuit board with (1 oz.) copper area of approximately 1 in2.(5) Junction to ambient thermal resistance with the TO-263 package tab soldered to a single sided printed circuit board with 0.5 in2 of 1-oz
copper area.(6) Junction to ambient thermal resistance with the TO-263 package tab soldered to a single sided printed circuit board with 2.5 in2 of 1-oz
copper area.(7) Junction to ambient thermal resistance with the TO-263 package tab soldered to a double sided printed circuit board with 3 in2 of 1-oz
copper area on the LM2596S side of the board, and approximately 16 in2 of copper on the other side of the PCB.
LM2596SwNwVwS.1ti2.c4Dom– NOVEMBER 1999 –REVISED MAY 2016
LM2596SNVS124D – NOVEMBER 1999 –REVISEwDwMwA.tYi.c20o1m6
5CopyrightS©u1b9m99it–D20o1c6u,mTeee xnatsatIinosntruFmeeee ndtbsaIncckorporated
CopyrightS©ub19m9i9t–D2o01c6u,mTeenxatastIionsntrFumeeedntbsaIcnkcorporat5ed
Product Folder Links: LM2596
7.5 Electrical Characteristics – 3.3-V VersionSpecifications are for TJ = 25°C (unless otherwise noted)
PARAMETER TEST CONDITIONS MIN (1) TYP (2) MAX (1) UNIT
SYSTEM PARAMETERS (3) (see Figure 35 for test circuit)
VOUT Output voltage
η Efficiency
4.75 V ≤ VIN ≤ 40 V,0.2 A ≤ ILOAD ≤ 3 A
TJ = 25°C 3.168 3.3 3.432
3.135 3.465
73%
V–40°C ≤ T J ≤ 125°C
VIN = 12 V, ILOAD = 3 A
(1) All room temperature limits are 100% production tested. All limits at temperature extremes are specified via correlation using standardStatistical Quality Control (SQC) methods. All limits are used to calculate Average Outgoing Quality Level (AOQL).
(2) Typical numbers are at 25°C and represent the most likely norm.(3) External components such as the catch diode, inductor, input and output capacitors can affect switching regulator system performance.
When the LM2596 is used as shown in Figure 35, system performance is shown in the test conditions column.
7.6 Electrical Characteristics – 5-V VersionSpecifications are for TJ = 25°C (unless otherwise noted)
PARAMETER TEST CONDITIONS MIN (1) TYP (2) MAX (1) UNIT
SYSTEM PARAMETERS (3) (see Figure 35 for test circuit)
VOUT Output voltage
η Efficiency
7 V ≤ VIN ≤ 40 V,0.2 A ≤ ILOAD ≤ 3 A
TJ = 25°C 4.8 5 5.2
4.75 5.25
80%
V–40°C ≤ T J ≤ 125°C
VIN = 12 V, ILOAD = 3 A
(1) All room temperature limits are 100% production tested. All limits at temperature extremes are specified via correlation using standardStatistical Quality Control (SQC) methods. All limits are used to calculate Average Outgoing Quality Level (AOQL).
(2) Typical numbers are at 25°C and represent the most likely norm.(3) External components such as the catch diode, inductor, input and output capacitors can affect switching regulator system performance.
When the LM2596 is used as shown in Figure 35, system performance is shown in the test conditions column.
7.7 Electrical Characteristics – 12-V VersionSpecifications are for TJ = 25°C (unless otherwise noted)
PARAMETER TEST CONDITIONS MIN (1) TYP (2) MAX (1) UNIT
SYSTEM PARAMETERS (3) (see Figure 35 for test circuit)
VOUT Output voltage
η Efficiency
15 V ≤ VIN ≤ 40 V,0.2 A ≤ ILOAD ≤ 3 A
TJ = 25°C 11.52 12 12.48
11.4 12.6
90%
V–40°C ≤ T J ≤ 125°C
VIN = 25 V, ILOAD = 3 A
(1) All room temperature limits are 100% production tested. All limits at temperature extremes are specified via correlation using standardStatistical Quality Control (SQC) methods. All limits are used to calculate Average Outgoing Quality Level (AOQL).
(2) Typical numbers are at 25°C and represent the most likely norm.(3) External components such as the catch diode, inductor, input and output capacitors can affect switching regulator system performance.
When the LM2596 is used as shown in Figure 35, system performance is shown in the test conditions column.
7.8 Electrical Characteristics – Adjustable Voltage VersionSpecifications are for TJ = 25°C (unless otherwise noted)
PARAMETER TEST CONDITIONS MIN (1) TYP (2) MAX (1) UNIT
SYSTEM PARAMETERS (3) (see Figure 35 for test circuit)
VFB Feedback voltage
η Efficiency
4.5 V ≤ VIN ≤ 40 V, 0.2 A ≤ ILOAD ≤ 3 A 1.23
1.193 1.267
1.18 1.28
73%
VVOUT programmed for 3 V(see Figure 35 for test circuit)
TJ = 25°C
–40°C ≤ TJ ≤ 125°C
VIN = 12 V, VOUT = 3 V, ILOAD = 3 A
(1) All room temperature limits are 100% production tested. All limits at temperature extremes are specified via correlation using standardStatistical Quality Control (SQC) methods. All limits are used to calculate Average Outgoing Quality Level (AOQL).
(2) Typical numbers are at 25°C and represent the most likely norm.(3) External components such as the catch diode, inductor, input and output capacitors can affect switching regulator system performance.
When the LM2596 is used as shown in Figure 35, system performance is shown in the test conditions column.
LM2596SwNwVwS.1ti2.c4Dom– NOVEMBER 1999 –REVISED MAY 2016
LM2596SNVS124D – NOVEMBER 1999 –REVISEwDwMwA.tYi.c20o1m6
6CopyrightS©u1b9m99it–D20o1c6u,mTeee xnatsatIinosntruFmeeee ndtbsaIncckorporated
CopyrightS©ub19m9i9t–D2o01c6u,mTeenxatastIionsntrFumeeedntbsaIcnkcorporat6ed
Product Folder Links: LM2596
PARAMETER TEST CONDITIONS MIN (1) TYP (2) MAX (1) UNITDEVICE PARAMETERS
Ib Feedback bias current Adjustable version only, TJ = 25°C 10 50
100127 150 173110 173
1.16 1.41.5
100%0%
3.6 4.5 6.93.4 7.5
502 30
5 10
80 200250
nA–40°C ≤ TJ ≤ 125°C
fO Oscillator frequency (3) TJ = 25°CkHz
–40°C ≤ TJ ≤ 125°C
VSAT Saturation voltage (4) (5) IOUT = 3 ATJ = 25°C
V–40°C ≤ TJ ≤ 125°C
DCMax duty cycle (ON) (5)
Min duty cycle (OFF)(6)
ICL Current limit (4) (5) Peak currentTJ = 25°C
A–40°C ≤ TJ ≤ 125°C
ILOutput leakage Output = 0 V, VIN = 40 V μA
Output = –1 V mA
IQOperating quiescent (6) mA
ISTBYCurrent standby ON/OFF pin = 5 V (OFF)(7) TJ = 25°C μA
–40°C ≤ TJ ≤ 125°C μASHUTDOWN/SOFT-START CONTROL (see Figure 35 for test circuit)
VIHON/OFF pin logic inputthreshold voltage
Low (regulator ON)TJ = 25°C 1.3
0.61.3
25 15
0.02 5
V–40°C ≤ TJ ≤ 125°C
VIL High (regulator OFF)TJ = 25°C
V–40°C ≤ TJ ≤ 125°C
IH ON/OFF pin inputcurrent
VLOGIC = 2.5 V (regulator OFF) μAIL VLOGIC = 0.5 V (regulator ON) μA
7.9 Electrical Characteristics – All Output Voltage VersionsSpecifications are for TJ = 25°C, ILOAD = 500 mA, VIN = 12 V for the 3.3-V, 5-V, and adjustable version, and VIN = 24 V for the12-V version (unless otherwise noted).
VFB = 1.3 V
current (4) (6)
current (6) See
quiescent
(1) All room temperature limits are 100% production tested. All limits at temperature extremes are specified via correlation using standardStatistical Quality Control (SQC) methods. All limits are used to calculate Average Outgoing Quality Level (AOQL).
(2) Typical numbers are at 25°C and represent the most likely norm.(3) The switching frequency is reduced when the second stage current limit is activated. The amount of reduction is determined by the
severity of current overload.(4) No diode, inductor, or capacitor connected to output pin.(5) Feedback pin removed from output and connected to 0 V to force the output transistor switch ON.(6) Feedback pin removed from output and connected to 12 V for the 3.3-V, 5-V, and the adjustable versions, and 15 V for the 12-V
version, to force the output transistor switch OFF.(7) VIN = 40 V.
LM2596SwNwVwS.1ti2.c4Dom– NOVEMBER 1999 –REVISED MAY 2016
LM2596SNVS124D – NOVEMBER 1999 –REVISEwDwMwA.tYi.c20o1m6
7CopyrightS©u1b9m99it–D20o1c6u,mTeee xnatsatIinosntruFmeeee ndtbsaIncckorporated
CopyrightS©ub19m9i9t–D2o01c6u,mTeenxatastIionsntrFumeeedntbsaIcnkcorporat7ed
Product Folder Links: LM2596
7.10 Typical CharacteristicsSee Figure 35 for test circuit
Figure 1. Normalized Output Voltage Figure 2. Line Regulation
Figure 3. Efficiency Figure 4. Switch Saturation Voltage
Figure 5. Switch Current Limit Figure 6. Dropout Voltage
LM2596SwNwVwS.1ti2.c4Dom– NOVEMBER 1999 –REVISED MAY 2016
LM2596SNVS124D – NOVEMBER 1999 –REVISEwDwMwA.tYi.c20o1m6
8CopyrightS©u1b9m99it–D20o1c6u,mTeee xnatsatIinosntruFmeeee ndtbsaIncckorporated
CopyrightS©ub19m9i9t–D2o01c6u,mTeenxatastIionsntrFumeeedntbsaIcnkcorporat8ed
Product Folder Links: LM2596
Typical Characteristics (continued)See Figure 35 for test circuit
Figure 7. Operating Quiescent Current Figure 8. Shutdown Quiescent Current
Figure 9. Minimum Operating Supply Voltage Figure 10. ON/OFF Threshold Voltage
Figure 11. ON/OFF Pin Current (Sinking) Figure 12. Switching Frequency
LM2596SwNwVwS.1ti2.c4Dom– NOVEMBER 1999 –REVISED MAY 2016
LM2596SNVS124D – NOVEMBER 1999 –REVISEwDwMwA.tYi.c20o1m6
9CopyrightS©u1b9m99it–D20o1c6u,mTeee xnatsatIinosntruFmeeee ndtbsaIncckorporated
CopyrightS©ub19m9i9t–D2o01c6u,mTeenxatastIionsntrFumeeedntbsaIcnkcorporat9ed
Product Folder Links: LM2596
Typical Characteristics (continued)See Figure 35 for test circuit
Figure 13. Feedback Pin Bias Current
LM2596SwNwVwS.1ti2.c4Dom– NOVEMBER 1999 –REVISED MAY 2016
LM2596SNVS124D – NOVEMBER 1999 –REVISEwDwMwA.tYi.c20o1m6
1C0opyrightS©u1b9m99it–D20o1c6u,mTeee xnatsatIinosntruFmeeeendtbsaIncckorporated CopyrightS©ub19m9i9t–D2o01c6u,mTeenxatastIionsntrFumeeedntbsaIcnkcorporat1e0d
Product Folder Links: LM2596
8 Detailed Description
8.1 OverviewThe LM2596 SIMPLE SWITCHER® regulator is an easy-to-use, nonsynchronous, step-down DC-DC converterwith a wide input voltage range up to 40 V. The regulator is capable of delivering up to 3-A DC load current withexcellent line and load regulation. These devices are available in fixed output voltages of 3.3-V, 5-V, 12-V and anadjustable output version. The family requires few external components, and the pin arrangement was designedfor simple, optimum PCB layout.
8.2 Functional Block Diagram
8.3 Feature Description
8.3.1 Delayed Start-UpThe circuit in Figure 14 uses the ON/OFF pin to provide a time delay between the time the input voltage isapplied and the time the output voltage comes up (only the circuitry pertaining to the delayed start-up is shown).As the input voltage rises, the charging of capacitor C1 pulls the ON/OFF pin high, keeping the regulator OFF.Once the input voltage reaches its final value and the capacitor stops charging, resistor R2 pulls the ON/OFF pinlow, thus allowing the circuit to start switching. Resistor R1 is included to limit the maximum voltage applied to theON/OFF pin (maximum of 25 V), reduces power supply noise sensitivity, and also limits the capacitor C1discharge current. When high input ripple voltage exists, avoid long delay time, because this ripple can becoupled into the ON/OFF pin and cause problems.This delayed start-up feature is useful in situations where the input power source is limited in the amount ofcurrent it can deliver. It allows the input voltage to rise to a higher voltage before the regulator starts operating.Buck regulators require less input current at higher input voltages.
LM2596SwNwVwS.1ti2.c4Dom– NOVEMBER 1999 –REVISED MAY 2016
LM2596SNVS124D – NOVEMBER 1999 –REVISEwDwMwA.tYi.c20o1m6
1C1opyrightS©u1b9m99it–D20o1c6u,mTeee xnatsatIinosntruFmeeee ndtbsaIncckorporated
CopyrightS©ub19m9i9t–D2o01c6u,mTeenxatastIionsntrFumeeedntbsaIcnkcorporat1e1d
Product Folder Links: LM2596
Feature Description (continued)
Figure 14. Delayed Start-Up
8.3.2 Undervoltage LockoutSome applications require the regulator to remain off until the input voltage reaches a predetermined voltage.Figure 15 shows an undervoltage lockout feature applied to a buck regulator, while Figure 16 and Figure 17apply the same feature to an inverting circuit. The circuit in Figure 16 features a constant threshold voltage forturnon and turnoff (Zener voltage plus approximately one volt). If hysteresis is required, the circuit in Figure 17has a turnon voltage which is different than the turnoff voltage. The amount of hysteresis is approximately equalto the value of the output voltage. If Zener voltages greater than 25 V are used, an additional 47-kΩ resistor isrequired from the ON/OFF pin to the ground pin to stay within the 25 V maximum limit of the ON/OFF pin.
Figure 15. Undervoltage Lockoutfor Buck Regulator
8.3.3 Inverting RegulatorThe circuit in Figure 18 converts a positive input voltage to a negative output voltage with a common ground. Thecircuit operates by bootstrapping the ground pin of the regulator to the negative output voltage, then groundingthe feedback pin, the regulator senses the inverted output voltage and regulates it.
This circuit has an ON/OFF threshold of approximately 13 V.
Figure 16. Undervoltage Lockoutfor Inverting Regulator
LM2596SwNwVwS.1ti2.c4Dom– NOVEMBER 1999 –REVISED MAY 2016
LM2596SNVS124D – NOVEMBER 1999 –REVISEwDwMwA.tYi.c20o1m6
1C2opyrightS©u1b9m99it–D20o1c6u,mTeee xnatsatIinosntruFmeeee ndtbsaIncckorporated
CopyrightS©ub19m9i9t–D2o01c6u,mTeenxatastIionsntrFumeeedntbsaIcnkcorporat1e2d
Product Folder Links: LM2596
Feature Description (continued)This example uses the LM2596-5.0 to generate a −5-V output, but other output voltages are possible byselecting other output voltage versions, including the adjustable version. Because this regulator topology canproduce an output voltage that is either greater than or less than the input voltage, the maximum output currentgreatly depends on both the input and output voltage. Figure 19 provides a guide as to the amount of output loadcurrent possible for the different input and output voltage conditions.The maximum voltage appearing across the regulator is the absolute sum of the input and output voltage, andthis must be limited to a maximum of 40 V. For example, when converting +20 V to −12 V, the regulator wouldsee 32 V between the input pin and ground pin. The LM2596 has a maximum input voltage spec of 40 V.Additional diodes are required in this regulator configuration. Diode D1 is used to isolate input voltage ripple ornoise from coupling through the CIN capacitor to the output, under light or no load conditions. Also, this diodeisolation changes the topology to closely resemble a buck configuration, thus providing good closed-loop stability.TI recommends using a Schottky diode for low input voltages, (because of its lower voltage drop) but for higherinput voltages, a fast recovery diode could be used.Without diode D3, when the input voltage is first applied, the charging current of CIN can pull the output positiveby several volts for a short period of time. Adding D3 prevents the output from going positive by more than adiode voltage.
This circuit has hysteresisRegulator starts switching at VIN = 13 VRegulator stops switching at VIN = 8 V
Figure 17. Undervoltage Lockout With Hysteresis for Inverting Regulator
CIN — 68-μF, 25-V Tant. Sprague 595D470 -μF, 50-V Elec. Panasonic HFQ
COUT — 47-μF, 20-V Tant. Sprague 595D220-μF, 25-V Elec. Panasonic HFQ
Figure 18. Inverting −5-V Regulator With Delayed Start-Up
LM2596SwNwVwS.1ti2.c4Dom– NOVEMBER 1999 –REVISED MAY 2016
LM2596SNVS124D – NOVEMBER 1999 –REVISEwDwMwA.tYi.c20o1m6
1C3opyrightS©u1b9m99it–D20o1c6u,mTeee xnatsatIinosntruFmeeee ndtbsaIncckorporated
CopyrightS©ub19m9i9t–D2o01c6u,mTeenxatastIionsntrFumeeedntbsaIcnkcorporat1e3d
Product Folder Links: LM2596
Feature Description (continued)
Figure 19. Inverting Regulator Typical Load Current
Because of differences in the operation of the inverting regulator, the standard design procedure is not used toselect the inductor value. In the majority of designs, a 33-μH, 3.5-A inductor is the best choice. Capacitorselection can also be narrowed down to just a few values. Using the values shown in Figure 18 will provide goodresults in the majority of inverting designs.This type of inverting regulator can require relatively large amounts of input current when starting up, even withlight loads. Input currents as high as the LM2596 current limit (approximately 4.5 A) are required for at least 2 msor more, until the output reaches its nominal output voltage. The actual time depends on the output voltage andthe size of the output capacitor. Input power sources that are current limited or sources that can not deliver thesecurrents without getting loaded down, may not work correctly. Because of the relatively high start-up currentsrequired by the inverting topology, the delayed start-up feature (C1, R1, and R2) shown in Figure 18 isrecommended. By delaying the regulator start-up, the input capacitor is allowed to charge up to a higher voltagebefore the switcher begins operating. A portion of the high input current required for start-up is now supplied bythe input capacitor (CIN). For severe start-up conditions, the input capacitor can be made much larger thannormal.
8.3.4 Inverting Regulator Shutdown MethodsUsing the ON/OFF pin in a standard buck configuration is simple. To turn the regulator ON, pull the ON/OFF pinbelow 1.3 V (at 25°C, referenced to ground). To turn the regulator OFF, pull the ON/OFF pin above 1.3 V. Withthe inverting configuration, some level shifting is required, because the ground pin of the regulator is no longer atground, but is now setting at the negative output voltage level. Two different shutdown methods for invertingregulators are shown in Figure 20 and Figure 21.
Figure 20. Inverting Regulator Ground Referenced Shutdown
Feature Description (continued)
Figure 21. Inverting Regulator Ground Referenced Shutdown Using Opto Device
8.4 Device Functional Modes
8.4.1 Discontinuous Mode OperationThe selection guide chooses inductor values suitable for continuous mode operation, but for low currentapplications or high input voltages, a discontinuous mode design may be a better choice. A discontinuous modedesign would use an inductor that would be physically smaller, and would require only one half to one third theinductance value required for a continuous mode design. The peak switch and inductor currents will be higher ina discontinuous design, but at these low load currents (1 A and below), the maximum switch current will still beless than the switch current limit.Discontinuous operation can have voltage waveforms that are considerably different than a continuous design.The output pin (switch) waveform can have some damped sinusoidal ringing present (see Figure 36). Thisringing is normal for discontinuous operation, and is not caused by feedback loop instabilities. In discontinuousoperation, there is a period of time where neither the switch nor the diode are conducting, and the inductorcurrent has dropped to zero. During this time, a small amount of energy can circulate between the inductor andthe switch/diode parasitic capacitance causing this characteristic ringing. Normally this ringing is not a problem,unless the amplitude becomes great enough to exceed the input voltage, and even then, there is very littleenergy present to cause damage.Different inductor types or core materials produce different amounts of this characteristic ringing. Ferrite coreinductors have very little core loss and therefore produce the most ringing. The higher core loss of powdered ironinductors produce less ringing. If desired, a series RC could be placed in parallel with the inductor to dampen theringing.
Figure 22. Post Ripple Filter Wavefor
~ KEMENTERlAN FRM/PSTE/081210
"""- \' RISET, TEKNOLOGI, DAN PENDIDIKAN TINGGIA1 L POLITEKNIK NEGERI BALTKPAPAN~" p JURUSAN TEKNIK ELEKTRONIKA~ JI. Soekamo Hatta Km. 8 Balikpapan 76126
Telp. (0542) 860895, 862305 Fax. 861107Email: admin@poltekba.ac.id Web: http://www.poltekba.ac.id
LEMBAR REVIS!
SIDANG TUGAS AKHIR JURUSAN TEKNIK ELEKTRONIKA
TAHUN AKADEMIK 2016/2017
NAMA MAHASISWA: --~~\.l:.:°'-~:..:.._::: :"1:_\,f_l).J_o.._'IJI._~ _NIM
JUDUL TA~\,\c,'l>\..~, <.,,W»-" 5!ZM-SO(' V\~<;oV\.\'.£. ~ \t)~\
~ ~~~ ~~(~\/\ ~'aM-aV\ ~\
~ t~ ~-z,. "'cO\M. '°"")
I NO I HALAMANREVISI \ KET \
f°tl~-~.,.l, ~<.tv-.
\tl.j\. \,.; "-- l "'-..~ I
Balikpapan, \f :~ ~1f
FRM/PSTE/08.121.0
.,;-......_ KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI, DAN PENDIDIKAN TINGGI
t,'_~'IIL) JURUSAN TEKNIK ELEKTRONIKA
,,,;..A'l.,. POLTTEKNTT< NRQRRT RA r Jl<VA.PANJI. Soekamo Hatta Km. 8 Balikpapan 76126
:JJb Telp. (0542) 860895, 862305 Fax. 861107Email: admin@poltekba.ac.id Web: http://www.poltekba.ac.id
LEMBAR REVIS!
SIDANG TUGAS AKHIR JURUSAN TEKNIK ELEKTRONIKA
TAHUN AKADEMIK 2016/2017
NAMA MAHASISWA: '{\Jc}..\:,_~ \.MW~\)\1\-o
NIM \ l\.O~O 9'2-G\i\C~sJUDUL TA ~\\\_ro,_,;\ s·,<;~ ~< U~·h'Z>\SOW\t.. ~"""". \~ce\\
---------~7M_C?Z.l~M~ ~\J'<-lJ ('2).,\/\ £l:<:'°"LM \o.JV\OAJ\
Balikpapan, .