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 padajenis timbangan dinamis. Timbangan digital merupakan salah satu jenis timbangan yangmemiliki nilai keakuarasian lebih tinggi dari pada jenis timbangan konvensional (mekanik).Dalam rancang bangun timbangan digital dengan pemilihan jenis buah ini, diperlukan beberapaperangkat diantaranya ialah perangkat keras dan perangkat lunak. Perancangan dan pembuatansistem perangkat keras meliputi 5 unit rangkaian elektronik, yaitu meliputi perancanganrangkaian sensor berat (Load Cell), dengan berat maksimal 5kg rangkaian minimum sistemmikrokontroler Atmega16, dan rangkaian LCD, dan keypad. Sedangkan perancangan untukperangkat lunak meliputi pemrograman bahasa C (codevivsion AVR). Dalam rancang banguntimbangan digital dengan pemilihan jenis buah, didapatkan hasil pengujian yang menunjukkankarakteristik sensor ketika diberi beban mulai dari 0,5kg – 5kg bersifat linier. Maksud dari sifatliner adalah perubahan keluaran sensor yang konstan terhadap beban yang diberikan. Pada hasilpengujian didapatkan error sebesar 1,2%, dan memilki ketelitian penimbangan 100/gram. Darirancang bangun timbangan digital dengan pemilihan jenis buah didapatkan bahwa harga satuanbuah dapat diubah mulai dari Rp.0000 – Rp.9999. Harga akumulasi merupakan perkalian dariberat buah terhadap harga satuan. Sedangkan untuk kerja dari sensor berat dapat bekerja sesuaidengan karakteristik kerja dari 0kg-5kg. Dari hasil pengujian dan analisis didapatkan bahwatimbangan digital dengan pemilihan jenis buah dapat bekerja dengan baik, ketika diberimasukkan tegangan 5VDC, dan Keluaran sinyal listrik dari sensor akan mengalami kenaikanapabila mendapatkan beban dan akan mengalami penurunan apabila beban dikurangi.

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

PendahuluanPenggunaan timbangan mulai dari

timbangan jenis konvensional, digitalsampai pada jenis timbangan dinamisdalam bidang perdagangan memiliki peransangat penting sekali, Semua jenistimbangan tersebut memiliki karakteristiktersendiri terutama dalam hal keakurasiannilai takaran atau kuantitas suatu produk.

Timbangan digital merupakan salahsatu jenis timbangan yang memiliki nilaikeakuarasian lebih tinggi dari pada jenistimbangan konvensional (mekanik).Tingginya nilai keakuarasian timbangandigital menjadikan penggunaannya lebihdisukai dalam perdagangan.

Selama ini bentuk dan jenis–jenistimbangan yang seringkali dijumpai disupermarket dan minimarket adalah jenistimbangan yang hanya bisa menimbangberat saja (weighting scale). Pada tugasakhir yang lain pernah dibuat suatu modeltimbangan digital menggunakan load cellberbasis mikrokontroler AT89s51, yanghanya bisa menimbang berat saja(weighting scale) (Arifin,2009). Kekurangandari dua contoh model yang ada diatas adalahtidak adanya sistem yang bisa untukmelakukan kalkulasi harga secara langsungberdasarkan harga satuan dengan nilai berat.Dalam tugas akhir ini dibuatlah sebuahPerancangan Timbangan Digital Denganpemilih Jenis Buah yang digunakan untukmembantu mengukur berat buah danmengkalkulasikan harga satuan buah,berdasarkan jenis buah secara otomatissehingga akan didapatkan harga akumulasiyang sesuai. Pada perancangan timbangandigital ini dilengkapi juga daftar jenis buahyang dapat di pilih menggunakan krusor,sistem edit nilai harga buah berdasarkanharga yang ada dipasaran yang dapatdilakukan melalui keypad, sehinggapengguna bisa melakukan perubahan nilaiharga satuan buah setiap saat, yangsemuanya itu ditampilkan pada LCDukuran 2x16. Sistem timbangan digital inibekerja menggunakan rangkaianmikrokontroller AVR ATMega16 sebagaikontrol dari alat, dan dilengkapi dengan

keypad, layar LCD (liquid crystal display)untuk memudahkan dalam prosesvisualisasi saat monitoring harga jual.

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

yang digunakan untuk mengubah gayatekan menjadi sinyal listrik, melaluiperubahan resistansi yang terjadi padaStrain Gauge dengan sebuah tekanandalam bentuk deformasi (regangan). Loadcell biasanya terdiri dari empat susunStrain Gauge dalam konfigurasi jembatanwheatstone. Keluaran sinyal listrik StrainGauge Load cell hanya beberapa millivoltssehingga membutuhkan amplifikasidenagn penguat instrumentasi diferentialsebelum dapat digunakan. Output dariStrain Gauge Load cell diproses ke dalamalgoritma yang terintergrasi untukmenghitung gaya yang diterapkan padaStrain Gauge Load cell.

Strain Gauge Load Cell padaperancangan timbangan digital inimenggunakan tipe L6B. Tipe ini di pilihkarena sesuai dengan perancangantimbangan digital yang dibuat. SpesifikasiStrain Gauge Load Cell L6B dapat di lihatpada Gambar 2.1.

Gambar 2.1. Strain Guge Load Cell L6B(Sumber : www.docs.google.com)

Transduksi massa dapat bervariasibergantung pada perubahan parameter fisisyang digunakan. Strain Gauge Load Celljuga dapat menggunakan divais berbasispiezoresistif, kapasitif, mekanis dan lain-lain. Piezoresistif yang popular adalahstrain gage yang memanfaatkan perubahanresistansi strain gage setiap mendapatdeformasi dari posisi setimbang sebagaiakibat pembebanan massa tertentu. Strainadalah sejumlah deformasi pada materialsebagai pengaruh dari aplikasi gaya.

Strain Gauge Load Cell L6B memilikispesifikasi kerja sebgai berikut:a. kapasitas 5Kgb. 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/Vf. Nonlineritas 0.05%g. Range temperature kerja -100C ~ +500C

Mikrokontroler ATmega 16Mikrokontroler alf and vegard’s

risc processor (AVR) adalah generasiterakhir perkembangan mikrokontrolerproduksi atmel yang memiliki arsitekturRISC (reduced instruction set computing)8 bit berbasis arsitektur RISC (ReducedInstruction Set Computer). Hampir semuainstruksi dieksekusi dalam satu siklusclock. AVR mempunyai 32 registergeneral-purpose, timer/counter fleksibeldengan mode compare, interrupt internaldan eksternal, serial UART,programmable Watchdog Timer, dan modepower saving, ADC dan PWM internal.AVR juga mempunyai In-SystemProgrammable Flash on-chip yangmengijinkan memori program untukdiprogram ulang dalam sistemmenggunakan hubungan serial SPI.ATMega16.

Gambar 2.2. konfigurasi Pin AVRAtmega16

(Sumber:ATMEL16,2008)

Berdasarkan datasheetmikrokontroler AVR Atmega16 memilikifitur-fitur sebagai berikut:1. Mikrokontroler AVR 16 bit yang

memiliki kemampuan tinggi, dengandaya rendah.

2. Arsitektur RISC dengan throughputmencapai 16 MIPS pada frekuensi 16MHz

3. Memiliki kapasitas flash memori 16KByte, EEPROM 512 Kbyte, danSRAM 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 Peripherala. Tiga buah Timer/Counter dengan

kemampuan perbandingan 2 (dua) buah Timer/Counter 8

bit dengan Prescaler terpisahdan Mode Compare

1 (satu) buah Timer/Counter 16bit dengan Prescaler terpisah,Mode Compare, dan ModeCapture.

b. Real Time Counter dengan Oscillatortersendiri

c. 4 channel PWMd. 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 Interficef. Programmable Serial USARTg. Antarmuka SPIh. Watchdog Timer dengan oscillator

internali. On-chip Analog Comparator

Atmega16 mempunyai 40 pin yangmasing-masing punya memiliki fungsiyang berbeda-beda baik sebagai portataupun sebagai fungsi yang lain. Berikutakan 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 pinmasukan ADC.

d. Port B (PB.0……..PB.7) merupakanpin input / output dua arah danpinfungsi khusus.

e. Port C (PC.0……..PC.7) merupakanpin input / output dua arah danpinfungsi khusus.

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

g. Reset merupakan Pin yang digunakanuntuk me-reset mikrokontroller. Jikalevel tegangan yang masuk ke pin inirendah dan pulsa yang ada lebihpendek dari pulsa minimum, makaakan menghasilkan suatu kondisi resetmeskipun colcknya tidak bekerja.

h. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pinmasukan clock eksternal dari sebuahkomponen Crystal

i. AVCC merupakan pin masukantegangan untuk ADC.

j. AREFmerupakan pin masukantegangan referensi ADC.

Pada AVR status registermengandung beberapa informasi mengenaihasil dari kebanyakan hasil eksekusiinstruksi aritmatik. Informasi ini dapatdigunakan untuk altering arus programsebagai kegunaan untuk meningkatkanperforma pengoperasian. Perlu diketahuibahwa register ini di-update setelah semuaoperasi ALU (Arithmetic Logic Unit). Haltersebut seperti yang telah tertulis dalamdatasheet khusunya pada bagianInstruction Set Referensi.

Dalam hal ini untuk beberapa kasusdapat membuang kebutuhan penggunaaninstruksi perbandingan, serta dapatmenghasilkan peningkatan dalam halkecepatan, kode yang lebih sederhana dansingkat. Register ini tidak secara otomatistersimpan ketika memasuki sebuahinterupsi dan juga ketika menjalankansebuah perintah setelah kembali dariinterupsi. Namun hal tersebut harusdilakukan melalui software.

Pemrograman Bahasa Codevision AVR

CodeVision AVR merupakansoftware C-cross Compiler, di manaprogram dapat di tulis dalam bahasa C,CodeVision memilki IDE (IntegratedDevelopment Environment) yang lengkap,di mana penulisan program, compile, link,pembuatan kode mesin (assembler) dandownload program ke IC mikrokontrolleryang sudah diprogram. Proses downloadprogram ke IC mikrokontroller AVR dapatmenggunakan system download secara ISP(in- system programming). In - systemprogrammable Flash on Chipmengizinkan memori untuk di programulang dalam sistem menggunakanhubungan serial SPI.

Pada bahasa pemrograman CodeVision AVR beberapa variabel yangdigunakan yaitu:a. Operatorb. Fungsic. Arrayd. Percabangan looping (pengulangan)

Pada perancangan timbangandigital dengan pemilih jenis buah ini hanyamenggunakan variabel operator, fungsi,dan array.

KeypadKeypad merupakan suatu papan

yang tersusun dari beberapa tombol dandihubungkan dalam susunan kolom danbaris. Terdapat bermacam-macam keypadantara lain :a. keypad 3 x 4b. keypad 4 x 4 danc. keypad 4 x 5

Keypad 4 x 4 tersusun dari 16tombol yang terbagi dalam 4 kolom dan 4baris. Tiap-tiap tombol yang ada di dalamkeypad menghubungkan 1 buah kolomdengan 1 buah baris. Sebuah Keypad 4x4ditunjukkan dalam Gambar 2.6.

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

Contoh :tombol 6 _ menghubungkan kolom 3dengan baris 2tombol 8 _ menghubungkan kolom 2dengan baris 3tombol * _ menghubungkan kolom 1dengan baris 4

Keypad sering digunakan sebagaisuatu input pada beberapa peralatan yangberbasis mikroprosessor ataumikrokontroller. Keypad sesungguhnyaterdiri dari sejumlah saklar, yangterhubung secara baris dan kolom dengansusuan seperti yang ditunjukkan padagambar 1.6.

Gambar 2.4. Rangkaian Keypad 4x4( Sumber:Andrianto, 2008)

Berdasarkan modulmikrokontroler, agar mikrokontroler dapatmelakukan scan keypad, dilakukan caraberikut:1. Pemasangan keypad diletakkan pada

satu port.2. Port tersebut dibagi menjadi dua

bagian, 4 bit output (untuk baris) dan 4bit input (untuk kolom).

3. Mikrokontroler mengeluarkan logikalow “0” ke salah satu bit dari 4 bityang terhubung pada kolom.

4. Mikrokontroler membaca 4 bit padabaris untuk menguji jika ada tombolyang ditekan pada kolom tersebut.

5. Sebagai konsekuensi, selama tidak adatombol yang ditekan, makamikrokontroller akan melihat sebagai

logika high “1” pada setiap pin yangterhubung ke baris.

6. Tetapi jika ada penekanan pada salahsatu tombol, maka akan pada salah satubaris akan berlogika low “0”.

LCD (Liquid Crystal Display)LCD merupakan suatu kristal cair

yang akan aktif bila dihubungkan dengantegangan. Input untuk mengendalikanmodul ini berupa bus data dari sebuahmikrokontroler. LCD adalah kompo nenyang biasa digunakan untuk menampilkansuatu simbol, angka maupun huruf. LCDterdiri dari beberapa pin yang brfungsiuntuk pengontrolan pemakaiannya. LCDyang digunakan pada alat ini adalahM1632 atau 16 x 2 (enam belas karakterdengan dua baris).

Gambar 2.13 LCD M1632(sumber://www.seiko instruments 2007 )

A.Karakteristik LCD M1632a. Terdiri dari 32 karakter dengan

masing-masing baris terdiri dati 16karakter

dengan display dot matrik 5 X 7.a. Karakter generator ROM dengan 192

tipe karakter. 23b. 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 operasi

dari 00 C sampai 500 CB.Operasi Utama LCD

LCD M1632 memiliki beberapabagian yang berperan dalampengoperasiannya, antara lain:a. Register

LCD M1632 mempunyai duamacam register 8 bit, yaitu

Instruksi Register (IR) dan DataRegister (DR), dalampengoperasiannya dipilih dengansinyal dari Register Select (RS).Instruksi dari IR adalah Display Clear,cursor shift, memberikan informasialamat yang terdapat pada DisplayData RAM (DD RAM) dan CharacterGenerator (CG RAM).

b. Busy Flag (BF)Busy Flag berfungsi untukmenunjukkan bahwa modul LCD telahsiap menerima instruksi selanjutnya.

c. Address CounterAddress Counter fungsinya untukmentukan sebuah alamat pada saat datadisimpan ke dalam DD RAM atau CGRAM dan pada saat pembacaan data.

d. Display Data (DD RAM)DD RAM mempunyai kapasitasdisplay data sampai 80 x 8 bit data.Area memori dari DD RAM yang tidakdigunakan untuk tampilan, bisadigunakanuntuk general data RAM.

e. Character Generator RAM (CGRAM)CG RAM berfungsi untuk membuatpola karakter sesuai dengan keinginanprogrammer. Pola karakter dapatdibuat dengan data 8 bit. Pemuatankarakter dapat disesuaikan dengantabel yang terdapat pada datasheet.

Pengondisi SinyalPengkondisi sinyal, digunakan

untuk mengkondisikan sinyal keluaran darisensor agar bisa diolah dengan baik danbenar oleh mikrokontroler atau komputer.perangkat yang sangat efisien dan serbaguna dapat digunakan untuk operasimatematika sederhana seperti penjumlahanterhadap tegangan listrik sehinggadikembangkan kepada penggunaanaplikastif seperti aplikasi dibawah ini:a. Komparator (Pembanding)b. Infertingc. Non Infertingd. Buffere. Diferential

f. SummingPengondisi sinyal dalam bentuk

rangkaian terpadau memiliki karakteristikyang mendekati karakteristik penguatoperasional ideal tanpa perlumemperhatikan apa yang terdapatdidalamnya. Karakteristik penguatoperasional ideal adalah:a. input tegangan cukup tinggib. Impedansi masukan tidak terbatasc. Lebar frekuensi yang tinggid. Tegangan offset nol (keluaran akannol jika masukan nol).

Pada perancangan timbangandigital dengan pemilih jenis buah,menggunakan rangakaian IC OP-AMPLM324 sebagai pengondisi sinyal, ic inidi- pilih karena memiliki 4 buah OP-AMPdalam satu pakage sehingga tidak perlumemakai banyak IC OP-AMP untukmembuat pengondisi sinyal. Pengondisisinyal yang dipakai adalah jenis penguatinstrumentasi. Jenis pengondisi sinyal inidipilih karena lebih sesuai dengankarakteristik untuk mengondisikan sinyalkeluaran strain gauge load cell.

Gambar.2.6. Konfigurasi PIN LM324(Sumber: STMicroelectronics,2001)Berdasarkan data sheet op amp

LM324 memiliki spesifikasi sebagaiberikut:a. Memilki range temperature kerja 00C –700Cb. Memilki 4 (empat) buah op-amp dalamsatu pakagec. Bekrja pada tegangan rendah +3 -+30VDC.d. Arus input bias 20nAe. Besar penguatan tegangan 100dBf. Besar lebar frekuensi sampai 1.3Mhz

LM324 memiliki 4 buah op ampyang terintegrasi menjadi satu pakage.

Dalam satu pakage ini terdapat 4 buahoutput yang terdapat pada pin 1, 7, 8, dan14, 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 adalahpenguat yang disusun dari tiga buah opamp yang terdiri dari dua buah buffer(A1,A2) dan satu buah penguat diferential(A3), yang dirangakai menjadi satu. Daridefinisi tersebut dapat dituliskan rumussebagai berikut (Slamet Wibawanto,2007):

Vo = ) (Vin2 – Vin1)

Metodologi PerancanganDalam rancang bangun timbangan

digital dengan pemilihan jenis buah ini,diperlukan beberapa perangkat diantaranyaialah perangkat keras dan perangkat lunak.Perancangan dan pembuatan sistemperangkat keras meliputi 5 unit rangkaianelektronik, yaitu meliputi perancanganrangkaian sensor berat (Load Cell), denganberat maksimal 5kg rangkaian minimumsistem mikrokontroler Atmega16, danrangkaian LCD, dan dilengkapi dengankeypad. Sedangkan perancangan untukperangkat lunak meliputi pemrogramanbahasa C.

Perancangan Perangkat kerasBerikut ini dijelaskan mengenai

blok diagram perancangan alat secarakeseluruhan.Untuk merealisasikan alattimbangan digital ini, maka langkah yangpertama kali dilakukan adalah denganmembuat blok diagram.

Gambar 3.1 Blok Diagram AlatDiagram blok alat yang dibuat

ditunjukkan pada Gambar 3.1 diatas.Penjelasan dari masing-masing blok yaitusebagai berikut:a. Beban merupakan besarnya energi

tekan yang digunakan untuk menekansensor berat (Load cell)

b. Sensor beban (Load cell) berfungsisebagai pendeteksi beban berat yangselanjutnya diubah kedalam energielektrik.

c. Pengondisi sinyal berfungsi sebagaipengondisi sinyal input, yangdigunakan sebagai sinyal input padamikrokontroler.

d. Mikrokontroler AVR Atmega16berfungsi untuk mengolah ataumenghitung sinyal keluaran dari loadcell ketika mendeteksi beban, denganmelakukan berberapa operasiaritmatik, menampilkan tampilan kedisplay LCD, dan untuk menyimpandata harga satuan buah.

e. Keypad berfungsi sebagai input bagimikrokontroler, yang digunakan untuktombol edit, save, serta untukmemasukkan data baru padamikrokontroler.

f. Display LCD berfungsi untukmenampilkan jenis buah, harga satuan,berat beban buah, dan nilai akumulasiharga buah yang harus dibayarkan.

Cara kerja Alata. Pada saat setting beban awal sama

dengan nol.b. Jika load Cell mendeteksi beban berat

pada tumpuan beban terhadap load cellmaka proses akan dilanjutkan kepengondisi sinyal (pengsin) danselanjutnya sinyal dikrimkan kemikrokontroler Atmega16, di sini sinyalakan diolah hingga keluaranya sesuaidengan program yang diinginkan.

c. LCD akan menampilkan hasilpemrograman dari mikrokontroler yaitujenis buah, harga satuan, beban beratbuah dan jumlah akumulasi harga jual.

d. Keypad untuk melakukan edit hargabuah untuk kemudian disimpan padamemori flash.

e. Contoh di pilih buah apel malang yangditimbang sebesar 500gram, dan hargabuah apel malang Rp.5000,- makatimbangan akan menunjukkan hargajual akumulasi sebesar Rp.2500,- yangditampilkan pada LCD.

Rangkaian Sensor Berat (Strain GaugeLoad Cell)

Strain Gauge Load cell (SensorBerat) adalah sebuah sensor gaya yangbanyak digunakan dalam industri yangmemerlukan peralatan untuk mengukurberat (Web-Tech,2005). Secara umum,Strain Gauge load cell dan sensor gayaberisi pegas (spring) logam mekanikdengan mengaplikasikan beberapa foilmetal strain gauges (SG). Strain daripegas mekanik muncul sebagai pengaruhdari pembebanan yang kemudianditransmisikan pada strain gauges.Pengukuran sinyal yang dihasilkan dariload cell adalah dari perubahan resistansistrain gauge yang linier dengan gaya yangdiaplikasikan (Web-Tech., 2009).

Gambar. 3.2. Bridge Stone Strain Gauge padaLoad Cell

(Sumber : National Instrument, 1998)

Parameter fundamental dari straingauge adalah sensitifitas dari strain,diekspresikan secara kuantitatif sebagaigauge factor (GF). Gauge factordidefinisikan sebagai rasio dari pembagianperubahan dalam resistansi dengan

pembagian perubahan dari panjangnya(strain):

Gauge factor untuk metallic straingauge secara tipikal adalah di sekitar 2.Idealnya, resistansi dari strain gaugeberubah hanya terhadap respon yangdiaplikasikan pada strain gauge material,sebagaimana spesimen material di managauge diaplikasikan, juga akan meresponterhadap perubahan temperatur. Divaisyang menggunakan prinsip strain gaugesecara internal yang sering digunakanuntuk pengukuran massa adalah load cell.Load cell merupakan divais yangmenggunakan efek piezoresistif denganbentuk fisik ditunjukkan pada Gambar 3.3Pada perancangan ini akan digunakanstrain gauge load cell dengan rentangmassa maksimum adalah 5kg.

Gambar 3.3. pemasangan Strain GaugeLoad Cell Single Point L6B

(Sumber : Arifin,2007)

Tabel 3.1. Penggunaan Kabel pada Load Cell

WarnaKabel

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 rendah350Ω

c. Nilai output resistensi yang rendah350Ω

d. Nilai impedansi yang tinggie. Tingkat perubahan terhadap suhu

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

VDC/VAC)

Perancangan Minimum SistemMikrokontroler pada sistem

berfungsi untuk mengolah data masukandari sensor Load Cell L6B. Mikrokontroleryang digunakan pada sistem ini adalahmikrokontroller jenis Atmega16 yangmerupakan IC buatan Atmel denganmemiliki kapasitas flash memori 16 Kbyte,EEPROM 512 Byte, dan SRAM 1 Kbyte,dan 32 I/O yang dapat dipakai semua.Pada mikrokontroler Atmega16 terdapatEEPROM (ROM Internal) yang berfungsiuntuk menyimpan data harga jenis buahyang dipakai sebagai data pengkali denganberat buah yang ditampilkan ke LCD.Komponen yang dibutuhkan dalamrangkaian minimum sistemmikrokontroller ini adalah kapasitor 470µf/16v 4 buah, 22 pf 2 buah, 470 µf/16v 1buah, crystal 12Mhz 1 buah, resistor 10KΩ 1 buah, LED 2 buah, dioda 1A 1 buah,regulator 7805. Adapun gambar PCB darirangkaian mikrokontroller Atmega16adalah sebagai berikut:

Gambar 3.4. Skematik Rangkaian MinimumSistem

(sumber :Andrianto,2008 )

Konfigurasi pin-pin mikrokontrolerAtmega16 adalah sebagai berikut

a. VCC dihubungkan ke supply tegangan5 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 LCDLCD berfungsi untuk menampilkan

karakter, nilai. Dalam perancangan inimenggunakan sebuah layar LCD jenisM1632 yang merupakan LCD dua barisdengan setiap barisnya terdiri dari 16karakter. Masukan yang diperlukan untukmengendalikan modul ini berupa jalur datayang masih termultiplek dengan jaluralamat. Konfigurasi pin-pin LCD yangterhubung ke mikrokontroler adalahsebagai berikut:1. GND terhubung langsung dengan

ground.2. VCC diberi tegangan sumber 5 Volt.3. VEE digunakan untuk rangkaian

potensiometer yang berfungsimengatur kecerahan LCD.

4. RS dihubungkan ke pin PD5. Pin 4LCD untuk memberitahu bahwa sinyalyang dikirim adalah data, jika Pin 4 inidisetting ke logika 1 (high, +5V)memberitahu bahwa sinyal yangdikirim adalah perintah.

5. R/W dihubungkan ke pin PD1.Pin inidigunakan untuk mengatur fungsiLCD.Jika di setting ke logika 1 (high, +5V)maka LCD berfungsi untuk menerimadata (membaca data). Dan berfungsiuntuk mengeluarkan data, jika pin inidi 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 ataupembacaan data

7. DB4 – DB7 dihubungkan ke pin PD0 –PD3 mikro. Merupakan pin data, padaaplikasi ini hanya menggunakan 4 bitMSB, sehingga hanya digunakan 4 pinsaja.

8. Anoda dihubungkan ke input V+.9. Katoda dihubungkan ke ground.

Gambar 3.5. Konfigurasi pin LCD( Sumber:Andrianto, 2008)

Perancangan Rangkaian KeypadKeypad yang digunakan disini

adalah keypad 4 x 4 tersusun dari 16tombol yang terbagi dalam 4 kolom dan 4baris. Tiap-tiap tombol yang ada di dalamkeypad menghubungkan 1 buah kolomdengan 1 buah baris. Sebuah rangkaiankeypad 4x4 ditunjukkan dalam Gambar3.6.

Gambar 3.6. Rangkaian Keypad 4x4(sumber :Andrianto,2008 )

Agar mikrokontroler dapatmelakukan scan keypad, dilakukan caraberikut:a. Pemasangan keypad diletakkan pada

satu port.b. Port tersebut dibagi menjadi dua

bagian, 4 bit output (untuk baris) dan 4bit input (untuk kolom).

c. Mikrokontroler mengeluarkan logikalow “0” ke salah satu bit dari 4 bit yangterhubung pada kolom.

d. Mikrokontroler membaca 4 bit padabaris untuk menguji jika ada tombolyangditekan pada kolom tersebut.

e. Sebagai konsekuensi, selama tidak adatombol yang ditekan, makamikrokontroller akan melihat sebagailogika high “1” pada setiap pin yangterhubung ke baris.

f. Tetapi jika ada penekanan pada salahsatu tombol, maka pada salah satubaris akan berlogika low “0”.

Fungsi masing-masing tombolkeypad pada perancangan timbnagandigital dengan pemelih jenis buah adalahsebagai berikut:a. Tombol angka 0-9 digunakan untuk

memasukkan angka ketika setingperubahan harga ribuan.

b. Tombol “A” untuk masuk padapemilihan jenis buah kearah up.

c. Tombol “B” untuk masuk padapemilihan jenis buah kearah down.

d. Tombol “C” untuk melakukan editharga satuan buah

e. Tombol “D” untuk melakukan saveharga yang telah di edit.

Perancangan Pengondisi SinyalPerancangan pengondisi sinyal dilakukanuntuk mengondisikan sinyal keluaransensor load cell agar bisa diolah lagididalam mikrokontroler maupunkomputer. Pada perancangan inipengondisi sinyal yang digunakan adalahpengondisi sinyal jenis instrumentasi,pengondisi sinyal instrumentasi dipilihkarena 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 sinyaldapat diolah mikrokontroler makadiperlukan komponen – komponenelektronikan sebagai berikut:Resistor 10 KΩ : 4 buahResistor 1 KΩ : 1 buahResistor 100 KΩ : 2 buahKapasitor 100nF : 1 buahIC OP-AMP LM324 : 1 buahPada perancangan pengondisi sinyal inidiharapkan terjadi penguatan sinyalkeluaran sensor sebesar 21kali.

Perancangan perangkat LunakPerancagan perangkat lunak

dimulai dengan membuat diagram alir agarapa yang direncanakan sesuai dengan yangdiinginkan, baik untuk membaca, menulis,maupun untuk membandingkan data yangdimasukkan ke dalam program.

Alat ini menggunakanmikrokontroler Atmega16 sebagaipengendali utama dan pengatur jalanyasistem. Mikrokontroler tersebut diprogramdengan menggunakan bahasapemrograman “C”, yang merupakanbahasa pemrograman untukmikrokontroler keluarga AVR.

Diagram alir keseluruhanditunjukkan pada Gambar 3.7.Berdasarkan prinsip kerja alat, makaalgoritma program sistem yang diinginkanadalah 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 yangditimbang dan akan dilanjutkan prosesperhitungan akumulasi harga.

4. Proses selanjutnya membaca keypad.Jika ada masukan dari keypad berupatombol krusor up/down untuk memilihjenis buah. Selain itu terdapat tomboledit dan save.

5. Jika sensor mendeteksi beban berat,hasil perhitungan total biaya bebantimbangan dalam rupiah akanditampilkan pada LCD dandiakumulasikan dengan harga satuan.

6. Jumlah perhitungan total biaya akanlangsung ditampilkan ke LCD.

Gambar 3.8 Diagram AlirDari Gambar 3.8 diatas dapat

diuraikan langkah kerja alat sebagaiberikut:a. Start merupakan langkah awal dari

sebuah alat yang akan digunakan,langkah start adalah sebuah langkahuntuk menghidupkan sebuah alat darkeadaan off menjadi keadaan on.

b. Inisialisasi merupakan sebuahpengenalan alat bahwa awal dariproses perancangan timbangan digitalyang dibuat adalah: jenis buah, hargasatuan, massa dan harga akumulasi.

c. Pemilih jenis buah merupakan sebuahindentifikasi proses pemilihan jenisbuah yang akan dilakukan kalkulasi.Pada proses ini ada dua opsi yakni Y

dan T, dimana Y adalah opsi untukmengkalkulasikan harga satuan denganmassa, sedangkan opsi T adalah opsiuntuk melakukan proses edit hargasatuan dari jenis buah yang telahdipilih.

d. Akumulasi harga merupakan proseslanjutan untuk mengkalkukasikanharga satuan dari jenis buah yangdipilih dengan massa buah yangditimbang.

e. Masukkan harga baru merupakanproses lanjutan dari proses penekanantombol edit. Melalui edit masukkanharga baru maka perubahana hrgasatuan buah dapat dilakukan.

f. Save merupakan proses penyimpanannilai harga baru yang telah dilkukanedit harga seblumnya, sehingga hargabaru yang telah dirubah dapat disimpanflash memori.

g. End merupakan akhir dari sebuahproses langkah kerja sebuah programatau alat.

Hasil pengujian dan analisis Langkah –langkah pengujian timbangan digitaldengan pemilihan jenis buah1. Pengujian dilakukan dengan cara

membandingkan besaran banduldengan pembacaan sensor.

2. Pengujian dilakukan dengan caramemberikan beban bandul padatimbangan digital. Pada waktu yangsama nilai bandul dapat dilihat padatampilan LCD.

3. Pengujian sederhana dilakukan denganmemberikan bandul mulai dari 0.5 kg –5kg.

4. Untuk menguji perhitungan yangdilakukan adalah dengan memberikanbeban bandul pada timbangan danselanjutnya dengan memilih jenis buahyang didalamnya terdapat hargasatuan. Harga satuan buah nantinyadikalikan dengan berat bandul yangtelah diberikan sebelumnya.

5. Bandingkan nilai bandul hasil yangditampilkan pada LCD.

Tabel 3.7. hasil pembandingan nilaitimbel dengan pengukuranmikrokontroler

Untuk menghasilkan nilai yang sesuaidengan nilai timbel maka harus dilkukanperitungan matematis sebagain berikut (H.Muhamad Prasetyo):e =

e = konstanta, L = muatan Timbangan, danVo = output sensor setelah dilakukan zerrosettinge =

e = 34.4827586Error rata – rata =

= 0.012Prosentase error = 0.012 * 100%

= 1,2%Dari hasil pengujian dan analisis

rangkaian keseluruhan menunjukkanperbedaan nilai yang tertera pada timbeldengan nilai tampilan matematis sistem.Hal ini disebabkan adanya nilai toleransidari masing – masing timbel. Akan tetapidari segi program alat ini sudah bekerjadengan baik. Dengan semakinbertambahnya beban maka nilai tampilanbeban juga akan naik dan biaya akumulasiharga juga menyesuaikan antara beratdengan harga satuan.

KesimpulanDari hasil perancangan, pembuatan,

pengujian dan analisis Sistem timbangandigital dengan pemilihan jenis buah, makadapat disimpulkan, antara lain:1. Dalam rancang bangun timbangan

digital dengan pemilihan jenis buahdengan menggunakan mikrokontrolerAVR atmega16 telah berjalan denganbaik.

2. Pada perancangan ini sensor straingauge load cell L6B menggunakantegangan listrik 5 Volt DC .

3. Keluaran sinyal listrik akan mengalamikenaikan apabila mendapatkan bebandan akan mengalami penurunanapabila beban dikurangi.

4. Software dirancang denganmengunakan bahasa C. Di dalamsoftware digunakan rumusperhitungan matematis untukmenhasilkan harga akumulasi dariperhitungan berat terhadap hargasatuan.

5. Perhitungan harga akumulasi yaitu,perkalian berat dengan harga satuanyang ditetapkan oleh penjual.Penunjukkan harga akumulasilangsung pada saat buahditimbang danjenis buah telah ditetapkan melalui editharga. Edit harga dilakukan denganmenekan tombol “edit” danmenggantinya dengan nilai hargasatuan yang baru, dan menyimpanyanpada flash memori mikrokontrolerAtmega16, dengan menekan tombol“save” pada keypad.

SaranDiharapkan alat ini dapat lebih

dikembangkan lagi, baik dari segi fungsimaupun aplikasi serta implementasi yanglebih baik dan luas, seperti:1. Fungsi dari alat diharapkan bisa

diperluas lagi supaya tidak hanya bisamenimbang dalam berat 5kg saja,tetapi bisa mengukur beban lebih dari5kg.

2. Meningkatkan sensifitas penimbanganyang lebih tinggi.

3. Alat ini dapat dikembangkan lagidengan menambahkan datapenyimpanan pada data basekomputer, serta dapat dilakukanpencetakkan data menggunkan print,dan menambahkan tombol kalibrasipada keypad.

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

(http://www.elkaubisa.blogspot.com/2008/10/seiko-instrument-m1632-lcd-module.html), diakses 10pebruari 2011.

______.Aksestimbangan.2011.(Online),(http://www.wikipedia.org/wiki/timbangan) diakses 11 pebruari 2011.

______. Akses Load Cell. 2011. (Online),(https://www.docs.google.com/viewer?a=v&pid=explorer&chrome=true&srcid=0BzkNNhuEnaFODkwOWUxZTYtMjQzZi00MTkyLWFiZjktNTlhZDQxNjUxOTRl&hl=en&pli=1) diakses4 pebruari 2011.

Andrianto, Heri.2008. PemrogramanMikrokontroler AVR ATMEGA 16.Bandung: Penerbit Informatika.

Arifin, Zaenal. 2011. Makalah SeminarTugas Akhir Model TimbanganDigital Menggunakan Load CellBerbasis Mikrokontroler AT89S51,(Online),(http//www.peprints.undip.ac.id),diakses 8 pebruari 2011.

Atmel Corporation. 2008. Data SheetAtmega16. (Online)(http//www.datasheetcatalog.orgdatasheetsrestul219541_DS.pdf), diakses 10 pebruari 2011.

Instrument elektroics, 2005. Data Sheetkeypad (Online)(http://www.innovativeelectronics.com/Keypad.pdf.),diakses 10 pebruari 2011

National Instruments.2006. Strain gaugeTypes. (Online), (http//www.zone.ni.co) diakses 10 pebruari2011.

Prasetyo, H.Muhamad. 2004. KalibrasiTimbangan. Cilegon:Balai DiklatMetrologi PT.Krakatau Stell.Tbk.

STMicroelectronics. 2001. Data SheetLM324. (Online)(http//www.datasheetcatalog.orgdatasheetstmicroelectronics2156.pdf.) diakses 10 pebruari2011

Sugriwan, Iwan, Melania Suweni Muntini,& Yono Hadi Pramono 2010.Desain Dan Karakterisasi LoadCell Tipe Czl601 Sebagai SensorMassa Untuk Mengukur DerajatLayu PadaPengolahan Teh Hitam.(Online), (http//www.digilib.its.ac),diakses 8 maret 2011.

Web-Tech. 2010. Pedoman PengaplikasianStrain Gauge Load Cell. Australia:Web-Tech Australia Pty.Ltd.

Wibawanto,Slamet.2007. Hand OutElektronika Industri Tek321.Malang:Jurusan Tenik ElektroUniversitas Negeri Malang.