jurnal

5/17/2018 jurnal - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/jurnal-55b07d14f0266 1/15

RANCANG BANGUN TIMBANGAN DIGITAL

DENGAN PEMILIHAN JENIS BUAH

ARTIKEL

Diajukan Kepada

Universitas Negeri Malang

Untuk memenuhi salah satu persyaratan

dalam menyelesaikan program Diploma III

Oleh

Willy Bayu Erlangga

NIM 408532313189

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRONIKA

APRIL 2011



RANCANG BANGUN TIMBANGAN DIGITAL

DENGAN PEMILIHAN JENIS BUAH

Willy Bayu Erlangga1. Dr. Muladi., S.T.,M.T 2. Ilham Ari E.Z.,S.T 2

Jurusan Teknik Elektro.Fakultas Teknik.

Universitas Negeri Malang.

Abstrak: Penggunaan timbangan mulai dari timbangan jenis konvensional, digital sampai pada jenis timbangan dinamis. Timbangan digital merupakan salah satu jenis timbangan yang

memiliki nilai keakuarasian lebih tinggi dari pada jenis timbangan konvensional (mekanik).Dalam rancang bangun timbangan digital dengan pemilihan jenis buah ini, diperlukan beberapa

perangkat diantaranya ialah perangkat keras dan perangkat lunak. Perancangan dan pembuatansistem perangkat keras meliputi 5 unit rangkaian elektronik, yaitu meliputi perancangan

rangkaian sensor berat ( Load Cell) , dengan berat maksimal 5kg rangkaian minimum sistemmikrokontroler Atmega16, dan rangkaian LCD, dan keypad . Sedangkan perancangan untuk

perangkat lunak meliputi pemrograman bahasa C (codevivsion AVR). Dalam rancang banguntimbangan digital dengan pemilihan jenis buah, didapatkan hasil pengujian yang menunjukkan

karakteristik sensor ketika diberi beban mulai dari 0,5kg – 5kg bersifat linier. Maksud dari sifat

liner adalah perubahan keluaran sensor yang konstan terhadap beban yang diberikan. Pada hasilpengujian didapatkan error sebesar 1,2%, dan memilki ketelitian penimbangan 100/gram. Dari

rancang bangun timbangan digital dengan pemilihan jenis buah didapatkan bahwa harga satuanbuah dapat diubah mulai dari Rp.0000 – Rp.9999. Harga akumulasi merupakan perkalian dari

berat buah terhadap harga satuan. Sedangkan untuk kerja dari sensor berat dapat bekerja sesuaidengan karakteristik kerja dari 0kg-5kg. Dari hasil pengujian dan analisis didapatkan bahwa

timbangan digital dengan pemilihan jenis buah dapat bekerja dengan baik, ketika diberimasukkan tegangan 5VDC, dan Keluaran sinyal listrik dari sensor akan mengalami kenaikan

apabila mendapatkan beban dan akan mengalami penurunan apabila beban dikurangi.

Kata Kunci: Timbangan Digital, Sensor, Mikrokontroler, LCD.



Pendahuluan

Penggunaan timbangan mulai dari

timbangan jenis konvensional, digital

sampai pada jenis timbangan dinamis

dalam bidang perdagangan memiliki peran

sangat penting sekali, Semua jenis

timbangan tersebut memiliki karakteristik tersendiri terutama dalam hal keakurasian

nilai takaran atau kuantitas suatu produk.

Timbangan digital merupakan salah

satu jenis timbangan yang memiliki nilai

keakuarasian lebih tinggi dari pada jenis

timbangan konvensional (mekanik).

Tingginya nilai keakuarasian timbangan

digital menjadikan penggunaannya lebih

disukai dalam perdagangan.

Selama ini bentuk dan jenis– jenis

timbangan yang seringkali dijumpai di

supermarket dan minimarket adalah jenistimbangan yang hanya bisa menimbang

berat saja (weighting scale). Pada tugas

akhir yang lain pernah dibuat suatu model

timbangan digital menggunakan load cell

berbasis mikrokontroler AT89s51, yang

hanya bisa menimbang berat saja

(weighting scale) (Arifin,2009). Kekurangan

dari dua contoh model yang ada diatas adalahtidak adanya sistem yang bisa untuk

melakukan kalkulasi harga secara langsungberdasarkan harga satuan dengan nilai berat.

Dalam tugas akhir ini dibuatlah sebuahPerancangan Timbangan Digital Dengan

pemilih Jenis Buah yang digunakan untuk

membantu mengukur berat buah dan

mengkalkulasikan harga satuan buah,

berdasarkan jenis buah secara otomatis

sehingga akan didapatkan harga akumulasi

yang sesuai. Pada perancangan timbangan

digital ini dilengkapi juga daftar jenis buah

yang dapat di pilih menggunakan krusor,

sistem edit nilai harga buah berdasarkan

harga yang ada dipasaran yang dapat

dilakukan melalui keypad, sehingga

pengguna bisa melakukan perubahan nilai

harga satuan buah setiap saat, yang

semuanya itu ditampilkan pada LCD

ukuran 2x16. Sistem timbangan digital ini

bekerja menggunakan rangkaian

mikrokontroller AVR ATMega16 sebagai

kontrol dari alat, dan dilengkapi dengan

keypad , layar LCD (liquid crystal display)

untuk memudahkan dalam proses

visualisasi saat monitoring harga jual.

Sensor Berat (Strain Gauge Load Cell )Strain Gauge Load cell adalah sensor

yang digunakan untuk mengubah gayatekan menjadi sinyal listrik, melalui

perubahan resistansi yang terjadi pada

Strain Gauge dengan sebuah tekanan

dalam bentuk deformasi (regangan). Load

cell biasanya terdiri dari empat susun

Strain Gauge dalam konfigurasi jembatan

wheatstone. Keluaran sinyal listrik Strain

Gauge Load cell hanya beberapa millivolts

sehingga membutuhkan amplifikasi

denagn penguat instrumentasi diferential

sebelum dapat digunakan. Output dari

Strain Gauge Load cell diproses ke dalamalgoritma yang terintergrasi untuk

menghitung gaya yang diterapkan padaStrain Gauge Load cell.

Strain Gauge Load Cell pada

perancangan timbangan digital ini

menggunakan tipe L6B. Tipe ini di pilih

karena sesuai dengan perancangan

timbangan digital yang dibuat. Spesifikasi

Strain Gauge Load Cell L6B dapat di lihat

pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1. Strain Guge Load Cell L6B

(Sumber : www.docs.google.com)

Transduksi massa dapat bervariasi

bergantung pada perubahan parameter fisis

yang digunakan. Strain Gauge Load Cell

juga dapat menggunakan divais berbasispiezoresistif, kapasitif, mekanis dan lain-

lain. Piezoresistif yang popular adalah

strain gage yang memanfaatkan perubahan

resistansi strain gage setiap mendapat

deformasi dari posisi setimbang sebagai

akibat pembebanan massa tertentu. Strain

adalah sejumlah deformasi pada material

sebagai pengaruh dari aplikasi gaya.

http://www.docs.google.com/

http://www.docs.google.com/



Strain Gauge Load Cell L6B memiliki

spesifikasi kerja sebgai berikut:

a. kapasitas 5Kg

b. Bekerja pada tegangan rendah 5 -

10VDC / 5 - 10VAC.

c. ukuran sensor yang kecil dan praktis.

d. Input / output resistance rendah350±50Ω .

e. Zero balance 0.024 mV/V

f. Nonlineritas 0.05%

g. Range temperature kerja -100C ~ +50

0C

Mikrokontroler ATmega 16

Mikrokontroler alf and vegard’s

risc processor (AVR) adalah generasi

terakhir perkembangan mikrokontroler

produksi atmel yang memiliki arsitektur

RISC (reduced instruction set computing)

8 bit berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer ). Hampir semua

instruksi dieksekusi dalam satu siklusclock . AVR mempunyai 32 register

general-purpose, timer/counter fleksibel

dengan mode compare, interrupt internal

dan eksternal, serial UART,

programmable Watchdog Timer , dan mode

power saving, ADC dan PWM internal.

AVR juga mempunyai In-System

Programmable Flash on-chip yang

mengijinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem

menggunakan hubungan serial SPI.

ATMega16.

Gambar 2.2. konfigurasi Pin AVR

Atmega16

(Sumber:ATMEL16,2008)

Berdasarkan datasheet

mikrokontroler AVR Atmega16 memiliki

fitur-fitur sebagai berikut:

1. Mikrokontroler AVR 16 bit yang

memiliki kemampuan tinggi, dengan

daya rendah.

2. Arsitektur RISC dengan throughput

mencapai 16 MIPS pada frekuensi 16

MHz

3. Memiliki kapasitas flash memori 16

KByte, EEPROM 512 Kbyte, dan

SRAM 1 Kbyte.

4. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaituport A, port B, port C, dan port D.

5. CPU yang terdiri atas 23 buah register .

6. Unit interupsi internal dan eksternal.

7. Port USART untuk komunikasi serial.

8. Fitur Peripheral

a. Tiga buah Timer/Counter dengan

kemampuan perbandingan

2 (dua) buah Timer/Counter 8bit dengan Prescaler terpisah

dan Mode Compare

1 (satu) buah Timer/Counter 16bit dengan Prescaler terpisah,

Mode Compare, dan Mode

Capture.

b. Real Time Counter dengan Oscillator

tersendiri

c. 4 channel PWM

d. 8 channel, 10-bit ADC

8 singgle-ended Channel

7 Differential Channel hanya

pada kemasan TQFP

2 Differential Channel dengan

programmable Gain 1x, 10x,atau 200x

e. Byte-oriented two-wire Serial Interfice

f. Programmable Serial USART

g. Antarmuka SPI

h. Watchdog Timer dengan oscillator

internal

i. On-chip Analog Comparator

Atmega16 mempunyai 40 pin yang

masing-masing punya memiliki fungsi

yang berbeda-beda baik sebagai port

ataupun sebagai fungsi yang lain. Berikut

akan dijelaskan kegunaan masing-masingkaki dari Atmega16 berdasarkan datasheet:

a. VCC merupakan pin yang berfungsi

sebagai masukan catu daya.

b. GND merupakan pin ground.

c. Port A (PA.0…….PA.7) merupakan

pin input / output dua arah dan pin

masukan ADC.



d. Port B (PB.0……..PB.7) merupakan

pin input / output dua arah dan

pinfungsi khusus.

e. Port C (PC.0……..PC.7) merupakan

pin input / output dua arah dan

pinfungsi khusus.

f. Port D (PD.0……..PD.7) merupakanpin input / output dua arah dan

pinfungsi khusus.

g. Reset merupakan Pin yang digunakan

untuk me-reset mikrokontroller. Jika

level tegangan yang masuk ke pin ini

rendah dan pulsa yang ada lebih

pendek dari pulsa minimum, maka

akan menghasilkan suatu kondisi reset

meskipun colcknya tidak bekerja.

h. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin

masukan clock eksternal dari sebuah

komponen Crystali. AVCC merupakan pin masukan

tegangan untuk ADC.

j. AREFmerupakan pin masukan

tegangan referensi ADC.

Pada AVR status register

mengandung beberapa informasi mengenai

hasil dari kebanyakan hasil eksekusi

instruksi aritmatik. Informasi ini dapat

digunakan untuk altering arus program

sebagai kegunaan untuk meningkatkan

performa pengoperasian. Perlu diketahuibahwa register ini di-update setelah semua

operasi ALU ( Arithmetic Logic Unit ). Hal

tersebut seperti yang telah tertulis dalam

datasheet khusunya pada bagian Instruction Set Referensi.

Dalam hal ini untuk beberapa kasus

dapat membuang kebutuhan penggunaan

instruksi perbandingan, serta dapat

menghasilkan peningkatan dalam hal

kecepatan, kode yang lebih sederhana dan

singkat. Register ini tidak secara otomatis

tersimpan ketika memasuki sebuahinterupsi dan juga ketika menjalankan

sebuah perintah setelah kembali dari

interupsi. Namun hal tersebut harus

dilakukan melalui software.

Pemrograman Bahasa Codevision AVR

CodeVision AVR merupakan

software C-cross Compiler , di mana

program dapat di tulis dalam bahasa C,

CodeVision memilki IDE ( Integrated

Development Environment ) yang lengkap,di mana penulisan program, compile, link ,

pembuatan kode mesin (assembler) dan

download program ke IC mikrokontroller

yang sudah diprogram. Proses download

program ke IC mikrokontroller AVR dapat

menggunakan system download secara ISP

(in- system programming). In - system

programmable Flash on Chip

mengizinkan memori untuk di program

ulang dalam sistem menggunakan

hubungan serial SPI.

Pada bahasa pemrograman CodeVision AVR beberapa variabel yang

digunakan yaitu:

a. Operator

b. Fungsic. Array

d. Percabangan looping (pengulangan)

Pada perancangan timbangan

digital dengan pemilih jenis buah ini hanya

menggunakan variabel operator, fungsi,

dan array.

Keypad Keypad merupakan suatu papan

yang tersusun dari beberapa tombol dan

dihubungkan dalam susunan kolom dan

baris. Terdapat bermacam-macam keypad

antara lain :

a. keypad 3 x 4

b. keypad 4 x 4 dan

c. keypad 4 x 5

Keypad 4 x 4 tersusun dari 16

tombol yang terbagi dalam 4 kolom dan 4

baris. Tiap-tiap tombol yang ada di dalamkeypad menghubungkan 1 buah kolom

dengan 1 buah baris. Sebuah Keypad 4x4

ditunjukkan dalam Gambar 2.6.



Gambar 2.3 Gambar Keypad 4x4( Sumber:Andrianto, 2008)

Contoh :

tombol 6 _ menghubungkan kolom 3

dengan baris 2

tombol 8 _ menghubungkan kolom 2

dengan baris 3

tombol * _ menghubungkan kolom 1

dengan baris 4Keypad sering digunakan sebagai

suatu input pada beberapa peralatan yang

berbasis mikroprosessor ataumikrokontroller. Keypad sesungguhnya

terdiri dari sejumlah saklar, yang

terhubung secara baris dan kolom dengan

susuan seperti yang ditunjukkan pada

gambar 1.6.

Gambar 2.4. Rangkaian Keypad 4x4

( Sumber:Andrianto, 2008)

Berdasarkan modul

mikrokontroler, agar mikrokontroler dapat

melakukan scan keypad , dilakukan cara

berikut:

1. Pemasangan keypad diletakkan pada

satu port .

2. Port tersebut dibagi menjadi dua

bagian, 4 bit output (untuk baris) dan 4

bit input (untuk kolom).

3. Mikrokontroler mengeluarkan logika

low “0” ke salah satu bit dari 4 bit yang terhubung pada kolom.

4. Mikrokontroler membaca 4 bit pada

baris untuk menguji jika ada tombol

yang ditekan pada kolom tersebut.

5. Sebagai konsekuensi, selama tidak ada

tombol yang ditekan, maka

mikrokontroller akan melihat sebagai

logika high “1” pada setiap pin yang

terhubung ke baris.

6. Tetapi jika ada penekanan pada salah

satu tombol, maka akan pada salah satu

baris akan berlogika low “0”.

LCD (Liquid Crystal Display)LCD merupakan suatu kristal cair

yang akan aktif bila dihubungkan dengan

tegangan. Input untuk mengendalikan

modul ini berupa bus data dari sebuah

mikrokontroler. LCD adalah kompo nen

yang biasa digunakan untuk menampilkan

suatu simbol, angka maupun huruf. LCD

terdiri dari beberapa pin yang brfungsi

untuk pengontrolan pemakaiannya. LCD

yang digunakan pada alat ini adalah

M1632 atau 16 x 2 (enam belas karakterdengan dua baris).

Gambar 2.13 LCD M1632

(sumber:// www.seiko instruments 2007 )

A.Karakteristik LCD M1632

a. Terdiri dari 32 karakter dengan

masing-masing baris terdiri dati 16

karakter

dengan display dot matrik 5 X 7.

a. Karakter generator ROM dengan 192

tipe karakter. 23

b. Karakter genertor RAM dengan 8 tipe

karakter.

c. Dilengkapi fungsi tambahan: display

clear, cursor home, display on/off,

cursor on/off, display chatacter blink,

cursor shift dan display shift .

d. Catu daya 5 Volt.

e. Power-on reset otomatis.suhu operasidari 00

C sampai 500

C

B.Operasi Utama LCD

LCD M1632 memiliki beberapa

bagian yang berperan dalam

pengoperasiannya, antara lain:

a. Register

LCD M1632 mempunyai dua

macam register 8 bit , yaitu

http://www.seiko/

http://www.seiko/



Instruksi Register (IR) dan Data

Register (DR), dalam

pengoperasiannya dipilih dengan

sinyal dari Register Select (RS).

Instruksi dari IR adalah Display Clear,

cursor shift, memberikan informasi

alamat yang terdapat pada DisplayData RAM (DD RAM) dan Character

Generator (CG RAM).

b. Busy Flag (BF) Busy Flag berfungsi untuk

menunjukkan bahwa modul LCD telah

siap menerima instruksi selanjutnya.

c. Address Counter

Address Counter fungsinya untuk

mentukan sebuah alamat pada saat data

disimpan ke dalam DD RAM atau CG

RAM dan pada saat pembacaan data.

d. Display Data (DD RAM)DD RAM mempunyai kapasitas

display data sampai 80 x 8 bit data.

Area memori dari DD RAM yang tidak

digunakan untuk tampilan, bisa

digunakan

untuk general data RAM.

e. Character Generator RAM (CG

RAM)

CG RAM berfungsi untuk membuat

pola karakter sesuai dengan keinginan

programmer.Pola karakter dapatdibuat dengan data 8 bit. Pemuatan

karakter dapat disesuaikan dengan

tabel yang terdapat pada datasheet .

Pengondisi Sinyal

Pengkondisi sinyal, digunakan

untuk mengkondisikan sinyal keluaran dari

sensor agar bisa diolah dengan baik dan

benar oleh mikrokontroler atau komputer.

perangkat yang sangat efisien dan serba

guna dapat digunakan untuk operasi

matematika sederhana seperti penjumlahanterhadap tegangan listrik sehingga

dikembangkan kepada penggunaan

aplikastif seperti aplikasi dibawah ini:

a. Komparator (Pembanding)

b. Inferting

c. Non Inferting

d. Buffer

e. Diferential

f. Summing

Pengondisi sinyal dalam bentuk

rangkaian terpadau memiliki karakteristik

yang mendekati karakteristik penguat

operasional ideal tanpa perlu

memperhatikan apa yang terdapat

didalamnya. Karakteristik penguatoperasional ideal adalah:

a. input tegangan cukup tinggi

b. Impedansi masukan tidak terbatas

c. Lebar frekuensi yang tinggi

d. Tegangan offset nol (keluaran akan

nol jika masukan nol).

Pada perancangan timbangan

digital dengan pemilih jenis buah,

menggunakan rangakaian IC OP-AMP

LM324 sebagai pengondisi sinyal, ic ini

dipilih karena memiliki 4 buah OP-AMP

dalam satu pakage sehingga tidak perlumemakai banyak IC OP-AMP untuk

membuat pengondisi sinyal. Pengondisi

sinyal yang dipakai adalah jenis penguat

instrumentasi. Jenis pengondisi sinyal ini

dipilih karena lebih sesuai dengan

karakteristik untuk mengondisikan sinyal

keluaran strain gauge load cell.

Gambar.2.6. Konfigurasi PIN LM324

(Sumber: STMicroelectronics,2001)

Berdasarkan data sheet op amp

LM324 memiliki spesifikasi sebagai

berikut:

a. Memilki range temperature kerja 00C –

700C

b. Memilki 4 (empat) buah op-amp dalam

satu pakagec. Bekrja pada tegangan rendah +3 -

+30VDC.

d. Arus input bias 20nA

e. Besar penguatan tegangan 100dB

f. Besar lebar frekuensi sampai 1.3Mhz

LM324 memiliki 4 buah op amp

yang terintegrasi menjadi satu pakage.



Dalam satu pakage ini terdapat 4 buah

output yang terdapat pada pin 1, 7, 8, dan

14, memiliki 4 buah input inverting (-)

yang terdapat pada pin 2, 6, 9, dan 13,

serta memiliki 4 buah input non inverting

(+) yang terdapat pada pin 3, 5, 10, dan 12.

Untuk Vcc terdapat pada pin 4 dan groundterdapat pada pin 11.

Gambar. 2.7. Penguat Instrumentasi

(Sumber:Wibawanto,2007)

Penguat instrumentasi adalah

penguat yang disusun dari tiga buah op

amp yang terdiri dari dua buah buffer (A1,A2) dan satu buah penguat diferential

(A3), yang dirangakai menjadi satu. Dari

definisi tersebut dapat dituliskan rumus

sebagai berikut (Slamet Wibawanto,2007):

Vo = ) (Vin2 – Vin1)

Metodologi PerancanganDalam rancang bangun timbangan

digital dengan pemilihan jenis buah ini,

diperlukan beberapa perangkat diantaranya

ialah perangkat keras dan perangkat lunak.

Perancangan dan pembuatan sistem

perangkat keras meliputi 5 unit rangkaian

elektronik, yaitu meliputi perancangan

rangkaian sensor berat ( Load Cell) , dengan

berat maksimal 5kg rangkaian minimum

sistem mikrokontroler Atmega16, dan

rangkaian LCD, dan dilengkapi dengan

keypad . Sedangkan perancangan untuk

perangkat lunak meliputi pemrograman

bahasa C.

Perancangan Perangkat keras

Berikut ini dijelaskan mengenai

blok diagram perancangan alat secara

keseluruhan.Untuk merealisasikan alat

timbangan digital ini, maka langkah yang

pertama kali dilakukan adalah dengan

membuat blok diagram.

Gambar 3.1 Blok Diagram Alat

Diagram blok alat yang dibuat

ditunjukkan pada Gambar 3.1 diatas.Penjelasan dari masing-masing blok yaitu

sebagai berikut:

a. Beban merupakan besarnya energi

tekan yang digunakan untuk menekan

sensor berat ( Load cell)

b. Sensor beban ( Load cell) berfungsi

sebagai pendeteksi beban berat yang

selanjutnya diubah kedalam energi

elektrik.

c. Pengondisi sinyal berfungsi sebagai

pengondisi sinyal input , yang

digunakan sebagai sinyal input pada

mikrokontroler.

d. Mikrokontroler AVR Atmega16

berfungsi untuk mengolah atau

menghitung sinyal keluaran dari load

cell ketika mendeteksi beban, dengan

melakukan berberapa operasi

aritmatik, menampilkan tampilan ke

display LCD, dan untuk menyimpan

data harga satuan buah.

e. Keypad berfungsi sebagai input bagi

mikrokontroler, yang digunakan untuk tombol edit, save, serta untuk

memasukkan data baru pada

mikrokontroler.

f. Display LCD berfungsi untuk

menampilkan jenis buah, harga satuan,

berat beban buah, dan nilai akumulasi

harga buah yang harus dibayarkan.

Cara kerja Alata. Pada saat setting beban awal sama

dengan nol.

b. Jika load Cell mendeteksi beban beratpada tumpuan beban terhadap load cell

maka proses akan dilanjutkan ke

pengondisi sinyal (pengsin) dan

selanjutnya sinyal dikrimkan ke

mikrokontroler Atmega16 , di sini sinyal

akan diolah hingga keluaranya sesuai

dengan program yang diinginkan.



c. LCD akan menampilkan hasil

pemrograman dari mikrokontroler yaitu

jenis buah, harga satuan, beban berat

buah dan jumlah akumulasi harga jual.

d. Keypad untuk melakukan edit harga

buah untuk kemudian disimpan pada

memori flash.e. Contoh di pilih buah apel malang yang

ditimbang sebesar 500gram, dan harga

buah apel malang Rp.5000,- maka

timbangan akan menunjukkan harga

jual akumulasi sebesar Rp.2500,- yang

ditampilkan pada LCD.

Rangkaian Sensor Berat (Strain Gauge

Load Cell )Strain Gauge Load cell (Sensor

Berat) adalah sebuah sensor gaya yang

banyak digunakan dalam industri yangmemerlukan peralatan untuk mengukur

berat (Web-Tech,2005). Secara umum,Strain Gauge load cell dan sensor gaya

berisi pegas (spring) logam mekanik

dengan mengaplikasikan beberapa foil

metal strain gauges (SG). Strain dari

pegas mekanik muncul sebagai pengaruh

dari pembebanan yang kemudian

ditransmisikan pada strain gauges.

Pengukuran sinyal yang dihasilkan dari

load celladalah dari perubahan resistansistrain gauge yang linier dengan gaya yang

diaplikasikan (Web-Tech., 2009).

Gambar. 3.2. Bridge Stone Strain Gauge pada

Load Cell

(Sumber : National Instrument, 1998)

Parameter fundamental dari strain

gauge adalah sensitifitas dari strain,

diekspresikan secara kuantitatif sebagaigauge factor (GF). Gauge factor

didefinisikan sebagai rasio dari pembagian

perubahan dalam resistansi dengan

pembagian perubahan dari panjangnya

(strain):

Gauge factor untuk metallic strain

gauge secara tipikal adalah di sekitar 2.

Idealnya, resistansi dari strain gauge

berubah hanya terhadap respon yangdiaplikasikan pada strain gauge material,

sebagaimana spesimen material di mana

gauge diaplikasikan, juga akan merespon

terhadap perubahan temperatur. Divais

yang menggunakan prinsip strain gauge

secara internal yang sering digunakan

untuk pengukuran massa adalah load cell.

Load cell merupakan divais yang

menggunakan efek piezoresistif dengan

bentuk fisik ditunjukkan pada Gambar 3.3

Pada perancangan ini akan digunakan

strain gauge load cell dengan rentangmassa maksimum adalah 5kg.

Gambar 3.3. pemasangan Strain Gauge

Load Cell Single Point L6B

(Sumber : Arifin,2007)

Tabel 3.1. Penggunaan Kabel pada Load Cell

Warna

Kabel

Fungsi

Merah E+

Hitam E-

Putih S-

Biru / Hijau S+

(Sumber : Web-Tech,2007)

Berdasarkan datasheet StrainGauge load cell L6B memiliki fitursebagai berikut:a. Sensor dalam kondisi modul.



b. Nilai input resistensi yang rendah

350Ω

c. Nilai output resistensi yang rendah

350Ω

d. Nilai impedansi yang tinggi

e. Tingkat perubahan terhadap suhu

yang rendah yakni 100Cf. Memiliki tegangan supply rendah (5

VDC/VAC)

Perancangan Minimum Sistem

Mikrokontroler pada sistem

berfungsi untuk mengolah data masukan

dari sensor Load Cell L6B. Mikrokontroler

yang digunakan pada sistem ini adalah

mikrokontroller jenis Atmega16 yang

merupakan IC buatan Atmel dengan

memiliki kapasitas flash memori 16 Kbyte,

EEPROM 512 Byte, dan SRAM 1 Kbyte,dan 32 I/O yang dapat dipakai semua.

Pada mikrokontroler Atmega16 terdapat

EEPROM (ROM Internal) yang berfungsi

untuk menyimpan data harga jenis buah

yang dipakai sebagai data pengkali dengan

berat buah yang ditampilkan ke LCD.

Komponen yang dibutuhkan dalam

rangkaian minimum sistem

mikrokontroller ini adalah kapasitor 470

µf/16v 4 buah, 22 pf 2 buah, 470 µf/16v 1

buah, crystal 12Mhz 1 buah, resistor 10KΩ 1 buah, LED 2 buah, dioda 1A 1 buah,

regulator 7805. Adapun gambar PCB dari

rangkaian mikrokontroller Atmega16

adalah sebagai berikut:

Gambar 3.4. Skematik Rangkaian Minimum

Sistem

(sumber :Andrianto,2008 )

Konfigurasi pin-pin mikrokontroler

Atmega16 adalah sebagai berikut

a. VCC dihubungkan ke supply tegangan

5 volt.

b. GND dihungkan ke netral sumber.

c. Port C ( PC0 – PC5 ) dihubungkan ke

keypad.

d. Pin 12 dan 13 dihubungkan ke Kristal.

e. Port D (PD0-PD2 dan PD4-PD7)dihubungkan ke LCD.

f. Port B (PB5-PB7) dan pin 1 (reset)

dihubungkan kedownloder.

g. Port A2 sebagai input dari Pengondisi

sinyal ke ADC.

h. AVCC sebagai masukan sumber

tegangan untuk Vcc ADC.

i. AREF sebagai analog referensi untuk

ADC.

Perancangan Rangkaian LCD

LCD berfungsi untuk menampilkan

karakter, nilai. Dalam perancangan ini

menggunakan sebuah layar LCD jenisM1632 yang merupakan LCD dua baris

dengan setiap barisnya terdiri dari 16

karakter. Masukan yang diperlukan untuk

mengendalikan modul ini berupa jalur data

yang masih termultiplek dengan jalur

alamat. Konfigurasi pin-pin LCD yang

terhubung ke mikrokontroler adalah

sebagai berikut:

1. GND terhubung langsung denganground.

2. VCC diberi tegangan sumber 5 Volt.

3. VEE digunakan untuk rangkaian

potensiometer yang berfungsi

mengatur kecerahan LCD.

4. RS dihubungkan ke pin PD5. Pin 4

LCD untuk memberitahu bahwa sinyal

yang dikirim adalah data, jika Pin 4 ini

disetting ke logika 1 (high, +5V)

memberitahu bahwa sinyal yang

dikirim adalah perintah.

5. R/W dihubungkan ke pin PD1.Pin inidigunakan untuk mengatur fungsi

LCD.

Jika di setting ke logika 1 (high, +5V)

maka LCD berfungsi untuk menerima

data (membaca data). Dan berfungsi

untuk mengeluarkan data, jika pin ini

di setting ke logika 0 (low, 0V).

Namun pada aplikasi ini hanya



digunakan untuk menerima data,

sehingga dihubungkan ke Gnd.

6. E dihubungkan ke pin PD4 mikro.

Merupakan terminal enable LCD,

logika 1 setiap pengiriman atau

pembacaan data

7. DB4 – DB7 dihubungkan ke pin PD0 –PD3 mikro. Merupakan pin data, pada

aplikasi ini hanya menggunakan 4 bit

MSB, sehingga hanya digunakan 4 pin

saja.

8. Anoda dihubungkan ke input V+.

9. Katoda dihubungkan ke ground.

Gambar 3.5. Konfigurasi pin LCD

( Sumber:Andrianto, 2008)

Perancangan Rangkaian Keypad

Keypad yang digunakan disini

adalah keypad 4 x 4 tersusun dari 16

tombol yang terbagi dalam 4 kolom dan 4

baris. Tiap-tiap tombol yang ada di dalamkeypad menghubungkan 1 buah kolom

dengan 1 buah baris. Sebuah rangkaiankeypad 4x4 ditunjukkan dalam Gambar

3.6.

Gambar 3.6. Rangkaian Keypad 4x4

(sumber :Andrianto,2008 )

Agar mikrokontroler dapatmelakukan scan keypad , dilakukan cara

berikut:

a. Pemasangan keypad diletakkan pada

satu port .

b. Port tersebut dibagi menjadi dua

bagian, 4 bit output (untuk baris) dan 4

bit input (untuk kolom).

c. Mikrokontroler mengeluarkan logika

low “0” ke salah satu bit dari 4 bit yang

terhubung pada kolom.

d. Mikrokontroler membaca 4 bit pada

baris untuk menguji jika ada tombol

yang

ditekan pada kolom tersebut.e. Sebagai konsekuensi, selama tidak ada

tombol yang ditekan, maka

mikrokontroller akan melihat sebagai

logika high “1” pada setiap pin yang

terhubung ke baris.

f. Tetapi jika ada penekanan pada salah

satu tombol, maka pada salah satu

baris akan berlogika low “0”.

Fungsi masing-masing tombol

keypad pada perancangan timbnagan

digital dengan pemelih jenis buah adalah

sebagai berikut:a. Tombol angka 0-9 digunakan untuk

memasukkan angka ketika seting

perubahan harga ribuan.

b. Tombol “A” untuk masuk pada

pemilihan jenis buah kearah up.

c. Tombol “B” untuk masuk pada

pemilihan jenis buah kearah down.

d. Tombol “C” untuk melakukan edit

harga satuan buah

e. Tombol “D” untuk melakukan save

harga yang telah di edit.

Perancangan Pengondisi Sinyal

Perancangan pengondisi sinyal dilakukan

untuk mengondisikan sinyal keluaran

sensor load cell agar bisa diolah lagi

didalam mikrokontroler maupun

komputer. Pada perancangan ini

pengondisi sinyal yang digunakan adalah

pengondisi sinyal jenis instrumentasi,

pengondisi sinyal instrumentasi dipilih

karena lebih sesuai dengan kondisi sensor.

Seperti ditunjukkan pada Gambar 3.7dibawah ini:



Gambar 3.7 Perancangan pengondisi sinyal

(Sumber :Wibawanto, 2007)

Supaya sinyal keluaran pengondisi sinyal

dapat diolah mikrokontroler maka

diperlukan komponen – komponen

elektronikan sebagai berikut:

Resistor 10 KΩ : 4 buah



Kapasitor 100nF : 1 buah

IC OP-AMP LM324 : 1 buahPada perancangan pengondisi sinyal ini

diharapkan terjadi penguatan sinyal

keluaran sensor sebesar 21kali.

Perancangan perangkat Lunak

Perancagan perangkat lunak

dimulai dengan membuat diagram alir agar

apa yang direncanakan sesuai dengan yang

diinginkan, baik untuk membaca, menulis,

maupun untuk membandingkan data yang

dimasukkan ke dalam program.

Alat ini menggunakanmikrokontroler Atmega16 sebagai

pengendali utama dan pengatur jalanya

sistem. Mikrokontroler tersebut diprogram

dengan menggunakan bahasa

pemrograman “C”, yang merupakan

bahasa pemrograman untuk

mikrokontroler keluarga AVR.

Diagram alir keseluruhan

ditunjukkan pada Gambar 3.7.

Berdasarkan prinsip kerja alat, maka

algoritma program sistem yang diinginkan

adalah sebagai berikut:1. Start akan menginisialisasi hardware

yang meliputi LCD, Keypad dan ADC.

2. Proses akan dilanjutkan dengan

membaca flash memori, dan ADC.

3. Setelah proses pembacaan sensor,

dilakukan pemilihan jenis buah yang

ditimbang dan akan dilanjutkan proses

perhitungan akumulasi harga.

4. Proses selanjutnya membaca keypad .

Jika ada masukan dari keypad berupa

tombol krusor up/down untuk memilih

jenis buah. Selain itu terdapat tomboledit dan save.

5. Jika sensor mendeteksi beban berat,

hasil perhitungan total biaya bebantimbangan dalam rupiah akan

ditampilkan pada LCD dan

diakumulasikan dengan harga satuan.

6. Jumlah perhitungan total biaya akan

langsung ditampilkan ke LCD.

Gambar 3.8 Diagram Alir

Dari Gambar 3.8 diatas dapat

diuraikan langkah kerja alat sebagai

berikut:

a. Start merupakan langkah awal dari

sebuah alat yang akan digunakan,

langkah start adalah sebuah langkah

untuk menghidupkan sebuah alat dar

keadaan off menjadi keadaan on.

b. Inisialisasi merupakan sebuahpengenalan alat bahwa awal dari

proses perancangan timbangan digital

yang dibuat adalah: jenis buah, harga

satuan, massa dan harga akumulasi.

c. Pemilih jenis buah merupakan sebuah

indentifikasi proses pemilihan jenis

buah yang akan dilakukan kalkulasi.

Pada proses ini ada dua opsi yakni Y



dan T, dimana Y adalah opsi untuk

mengkalkulasikan harga satuan dengan

massa, sedangkan opsi T adalah opsi

untuk melakukan proses edit harga

satuan dari jenis buah yang telah

dipilih.

d. Akumulasi harga merupakan proseslanjutan untuk mengkalkukasikan

harga satuan dari jenis buah yang

dipilih dengan massa buah yang

ditimbang.

e. Masukkan harga baru merupakan

proses lanjutan dari proses penekanan

tombol edit. Melalui edit masukkan

harga baru maka perubahana hrga

satuan buah dapat dilakukan.

f. Save merupakan proses penyimpanan

nilai harga baru yang telah dilkukan

edit harga seblumnya, sehingga hargabaru yang telah dirubah dapat disimpan

flash memori.

g. End merupakan akhir dari sebuah

proses langkah kerja sebuah program

atau alat.

Hasil pengujian dan analisis Langkah –

langkah pengujian timbangan digital

dengan pemilihan jenis buah

1. Pengujian dilakukan dengan caramembandingkan besaran bandul

dengan pembacaan sensor.

2. Pengujian dilakukan dengan cara

memberikan beban bandul pada

timbangan digital. Pada waktu yang

sama nilai bandul dapat dilihat pada

tampilan LCD.

3. Pengujian sederhana dilakukan dengan

memberikan bandul mulai dari 0.5 kg –

5kg.

4. Untuk menguji perhitungan yang

dilakukan adalah dengan memberikanbeban bandul pada timbangan dan

selanjutnya dengan memilih jenis buah

yang didalamnya terdapat harga

satuan. Harga satuan buah nantinya

dikalikan dengan berat bandul yang

telah diberikan sebelumnya.

5. Bandingkan nilai bandul hasil yang

ditampilkan pada LCD.

Tabel 3.7. hasil pembandingan nilai

timbel dengan pengukuran

mikrokontroler

Untuk menghasilkan nilai yang sesuai

dengan nilai timbel maka harus dilkukan

peritungan matematis sebagain berikut (H.

Muhamad Prasetyo):

e =

e = konstanta, L = muatan Timbangan, dan

Vo = output sensor setelah dilakukan zerro

setting

e =e = 34.4827586

Error rata – rata =

= 0.012

Prosentase error = 0.012 * 100%

= 1,2%

Dari hasil pengujian dan analisis

rangkaian keseluruhan menunjukkan

perbedaan nilai yang tertera pada timbel

dengan nilai tampilan matematis sistem.

Hal ini disebabkan adanya nilai toleransi

dari masing – masing timbel. Akan tetapidari segi program alat ini sudah bekerja

dengan baik. Dengan semakin

bertambahnya beban maka nilai tampilan

beban juga akan naik dan biaya akumulasi

harga juga menyesuaikan antara berat

dengan harga satuan.



Kesimpulan

Dari hasil perancangan, pembuatan,

pengujian dan analisis Sistem timbangan

digital dengan pemilihan jenis buah, maka

dapat disimpulkan, antara lain:

1. Dalam rancang bangun timbangan

digital dengan pemilihan jenis buahdengan menggunakan mikrokontroler

AVR atmega16 telah berjalan dengan

baik.

2. Pada perancangan ini sensor strain

gauge load cell L6B menggunakan

tegangan listrik 5 Volt DC .

3. Keluaran sinyal listrik akan mengalami

kenaikan apabila mendapatkan beban

dan akan mengalami penurunan

apabila beban dikurangi.

4. Software dirancang dengan

mengunakan bahasa C. Di dalamsoftware digunakan rumus

perhitungan matematis untuk

menhasilkan harga akumulasi dari

perhitungan berat terhadap harga

satuan.

5. Perhitungan harga akumulasi yaitu,

perkalian berat dengan harga satuan

yang ditetapkan oleh penjual.

Penunjukkan harga akumulasi

langsung pada saat buahditimbang dan

jenis buah telah ditetapkan melalui editharga. Edit harga dilakukan dengan

menekan tombol “edit” dan

menggantinya dengan nilai harga

satuan yang baru, dan menyimpanyan

pada flash memori mikrokontroler

Atmega16, dengan menekan tombol

“save” pada keypad.

Saran

Diharapkan alat ini dapat lebih

dikembangkan lagi, baik dari segi fungsi

maupun aplikasi serta implementasi yanglebih baik dan luas, seperti:

1. Fungsi dari alat diharapkan bisa

diperluas lagi supaya tidak hanya bisa

menimbang dalam berat 5kg saja,

tetapi bisa mengukur beban lebih dari

5kg.

2. Meningkatkan sensifitas penimbangan

yang lebih tinggi.

3. Alat ini dapat dikembangkan lagi

dengan menambahkan data

penyimpanan pada data base

komputer, serta dapat dilakukan

pencetakkan data menggunkan print,

dan menambahkan tombol kalibrasi

pada keypad.

Daftar Rujukan.Akses LCD 16x2. 2008. (Online),

(http://www.elkaubisa.blogspot.com

/2008/10/seiko-instrument-m1632-

lcd-module.html), diakses 10

pebruari 2011.

______.Aksestimbangan.2011.(Online),(ht

tp:// www.wikipedia.org/wiki/timba

ngan) diakses 11 pebruari 2011.

______. Akses Load Cell. 2011. (Online),

(https:// www.docs.google.com/viewer?a=v&pid=

explorer&chrome=true&srcid=0Bz

kNNhuEnaFODkwOWUxZTYtMj

QzZi00MTkyLWFiZjktNTlhZDQx

NjUxOTRl&hl=en&pli=1) diakses

4 pebruari 2011.

Andrianto, Heri.2008. Pemrograman

Mikrokontroler AVR ATMEGA 16 .

Bandung: Penerbit Informatika.

Arifin, Zaenal. 2011. Makalah Seminar

Tugas Akhir Model Timbangan

Digital Menggunakan Load CellBerbasis Mikrokontroler AT89S51,

(Online),

(http// www.peprints.undip.ac.id),

diakses 8 pebruari 2011.

Atmel Corporation. 2008. Data Sheet

Atmega16 . (Online)

(http// www.datasheet

catalog.orgdatasheetsrestul219541_

DS.pdf), diakses 10 pebruari 2011. Instrument elektroics, 2005. Data Sheet

keypad (Online)

(http://www.innovative

electronics.com/Keypad.pdf.),

diakses 10 pebruari 2011

National Instruments.2006. Strain gauge

Types. (Online), (http//www.

zone.ni.co) diakses 10 pebruari

2011.

http://www.elkaubisa.blogspot.com/

http://www.wikipedia.org/wiki/timba

http://www.docs.google.com/vie

http://www.peprints.undip.ac.id/

http://www.datasheet/

http://www.innovative/

http://www.innovative/


http://www.peprints.undip.ac.id/

http://www.docs.google.com/vie

http://www.wikipedia.org/wiki/timba

http://www.elkaubisa.blogspot.com/



Prasetyo, H.Muhamad. 2004. Kalibrasi

Timbangan. Cilegon:Balai Diklat

Metrologi PT.Krakatau Stell.Tbk.

STMicroelectronics. 2001. Data Sheet

LM324. (Online)

(http// www.datasheet

catalog.orgdatasheetstmicroelectronics2156.pdf.) diakses 10 pebruari

2011

Sugriwan, Iwan, Melania Suweni Muntini,

& Yono Hadi Pramono 2010.

Desain Dan Karakterisasi Load

Cell Tipe Czl601 Sebagai Sensor

Massa Untuk Mengukur Derajat

Layu PadaPengolahan Teh Hitam.

(Online), (http// www.digilib.its.ac),

diakses 8 maret 2011.

Web-Tech. 2010. Pedoman Pengaplikasian

Strain Gauge Load Cell. Australia:Web-Tech Australia Pty.Ltd.

Wibawanto,Slamet.2007. Hand Out

Elektronika Industri Tek321.

Malang:Jurusan Tenik Elektro

Universitas Negeri Malang.


http://www.digilib.its.ac/

http://www.digilib.its.ac/


jurnal

Documents

Transcript of jurnal