1

RANCANG BANGUN ALAT UKUR PANJANG DAN BERAT

BADAN BAYI BERBASIS ARDUINO UNO DENGAN

MENGGUNAKAN SENS OR PING DAN LOAD CELL SENSOR

(Skripsi)

Oleh

Ketut Sasmita Atmaja

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2018

2

RANCANG BANGUN ALAT UKUR PANJANG DAN BERAT

BADAN BAYI BERBASIS ARDUINO UNO DENGAN

MENGGUNAKAN SENSOR PING DAN LOAD CELL SENSOR

Oleh

Ketut Sasmita Atmaja

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mencapai Gelar

SARJANA TEKNIK

Pada

Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Teknik Universitas Lampung

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2018

i

ABSTRACT

THE DESIGN OF BABY’S BODY LENGTH AND WEIGHT MEASURING

INSTRUMENT BASED ON ARDUINO UNO USING PING SENSOR

AND LOAD CELL SENSOR

By

Ketut Sasmita Atmaja

The measurement of baby’s body length and weight when a newborn was

significant in order to know whether the baby was born normal or abnormal.

The measurement was carried out analogously. This research discussed the design

of baby’s body length and weight measurement instrument based on Arduino Uno

using ping sensor and load cell sensor. The research method was anthropometry

which was the measurements of human body that carried out with the instrument’s

design or the use of tool by human. The ping sensor would emit the ultrasonic waves

on the sliding plate that had been installed in the instrument, the sliding plate would

move in accordance with the length of baby’s body size. The load cell sensor

worked when there was a load that caused the metal of load cell sensor moved

elastically. Then, data from ping sensor and load cell sensor would be processed by

the Arduino Uno and displayed digitally on liquid crystal display (LCD).

The measurement results obtained in a gram size for the baby’s weight and

the cm’s size for the baby’s length with the instrument accuracy that reached

70 %.

Keywords: The length, weight, Arduino Uno, ping sensor, load cell sensor, liquid

crystal display (LCD)

ii

ABSTRAK

RANCANG BANGUN ALAT UKUR PANJANG DAN BERAT

BADAN BAYI BERBASIS ARDUINO UNO DENGAN

MENGGUNAKAN SENSOR PING DAN LOAD CELL SENSOR

Oleh

Ketut Sasmita Atmaja

Pengukuran panjang dan berat badan bayi ketika baru lahir menjadi hal yang sangat

penting untuk mengetahui bayi terlahir normal atau tidak normal. Pengukuran

panjang dan berat badan bayi masih dilakukan secara analog. Penelitian ini

membahas rancang bangun alat ukur panjang dan berat badan bayi berbasis Arduino

uno dengan menggunakan Sensor PING dan Load cell sensor. Metode yang

digunakan pada penelitian ini yaitu Antropometri pengukuran tubuh manusia yang

dilakukan dengan perancangan alat atau benda yang digunakan oleh manusia.

Sensor PING akan memancarkan gelombang ultrasonik pada plat geser yang sudah

terpasang di dalam alat ukur, plat geser akan bergerak sesuai dengan ukuran

panjang badan bayi. Load cell sensor akan bekerja ketika diberi beban yang

mengakibatkan logam pada Load cell sensor bergerak secara elastis. Data dari

Sensor PING dan Load cell sensor kemudian diolah pada Arduino uno dan

ditampilkan secara digital pada Liquid Crystal Display (LCD). Hasil pengukuran

yang didapatkan berupa ukuran gram untuk berat bayi dan ukuran cm untuk panjang

bayi, dengan tingkat ketelitian alat mencapai 70%.

Kata Kunci: Panjang, Berat, Arduino uno, Sensor PING, Load cell sensor, Liquid

Crystal Display (LCD).

vi

vii

viii

ix

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Way Kanan, Propinsi Lampung pada

tanggal 19 November 1993. Penulis merupakan anak bungsu

dari tujuh bersaudara dari pasangan Bapak Ketut Sumantre dan

Ibu Nyoman Ari. Pendidikan formal penulis dimulai dari

Sekolah Dasar di SDN 1 Mulyasari Way Kanan, yang

diselesaikan pada tahun 2007, lulus Sekolah Menengah Pertama di SMPN 4 Negeri

Agung Way kanan pada tahun 2010, lulus Sekolah Menengah Atas di SMKN 1

Negeri Agung Way Kanan pada tahun 2013, dan diterima di Jurusan Teknik Elektro

Universitas Lampung pada tahun 2013 melalui jalur Ujian Mandiri (UM).

Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif di berbagai kegiatan:

1. Unit Kegiatan Mahasiswa Hindu Universitas Lampung (UKM Hindu

Unila) sebagai Ketua Umum.

2. Himpunan Mahasiswa Teknik Elektro (HIMATRO) sebagai Anggota

Kaderisasi dan Pengembangan Keteknikkan.

3. Kesatuan Mahasiswa Hindu Dharma Indonesia (KMHDI) sebagai Anggota

Departemen Organisasi.

4. Asisten Laboratorium Elektronika dan Ketua Kordinator Laboratorium

Terpadu Teknik Elektronika Universitas Lampung.

5. Kerja Praktik di PT Vertech Perdana Tanggerang dengan mengambil judul

“Proses Pemasangan Vision Sensor Pendeteksi Pergerakan Botol dan

Pemasangan Brosur Otomatis Menggunakan Balluff Vision Sensor

(BVS) di PT. Vertech Perdana”

x

PERSEMBAHAN

Om Awiggenam Astu Namo Sidham

Atas Asung Kerta Wara Nugraha Idha Shang Hyang Widhi

Wasa

Kupersembahkan Karya Tulisku Ini Untuk

Bapak dan Ibuku Tercinta

Ketut Sumantre dan Nyoman Ari

Wanitaku

Wayan Tri Setiawati

Yang Selalu Memberikan Do’a Dan Dukungannya.

Serta Karyaku Ini Untuk Yang Selalu Bertanya:

“Kapan Skripsimu Selesai.??”

Jangan Pernah Membandingkan Orang Yang Lulus Cepat

Dengan Orang Yang Belum Lulus, Karena Setiap Orang Mempunyai

Jalan Untuk Lulus Dari Bangku Kuliahnya Sendiri. Orang Yang

Lulus

Cepat Belum Tentu Pintar Dan Orang Yang Lulus Lama Belum

Tentu Bodoh. Jadi Nikmatilah Masa Kuliahmu Dengan Baik

Karena Semua Hanya Akan Menjadi KISAH KLASIK Yang

Tidak Mungkin Terulang Lagi.

xi

MOTO

Tidak selamanya hasil yang kita dapat sesuai dengan proses

yang kita lalui, terkadang hasil juga perlu menghianati

proses agar kita bisa lebih berusaha dengan keras.

(Ketut Sasmita Atmaja)

Dengan penguasaan ilmu pengetahan , maka hendaknya dapat

meningkatkan kebijaksaaan kita, yakni dengan menguasai ilmu

pengetahuan dapat dipergunakan untuk tujuan-tujuan yang baik

bagi agama, bangsa dan negara. “Sebab meski sempurna

pengetahuan seseorang tentang sesuatu ilmu, jika Dursila (buruk

laku) tiada berguna itu, sebab menjadi suluh untuk bertindak

yang benar, demikianlah gunanya ilmu pengetahuan itu, singkat-

nya, sastra (ilmu pengetahuan) itu, jika ada pada orang yang

dursila sia-sialah, hilang kesucuannya”.

(Sarasarnuccaya, 349 dan 350.)

xii

SANWACANA

Om Swastyastu

Puji dan syukur saya panjatkan kehadiran Ida Shang Hyang Widhi Wasa atas

asungkerta wara nugraha nya telah memberikan kemampuan berpikir kepada

penulis dalam penyelesaian penulisan Skripsi ini sehingga laporan ini dapat selesai

tepat pada waktunya.

Skripsi ini berjudul “Rancang Bangun Alat Ukur Panjang Dan Berat Badan

Bayi Berbasis Arduino Uno Dengan Menggunakan Sensor PING Dan Load

Cell Sensor” yang merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana

Teknik di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Lampung.

Selama proses pengerjaan Skripsi ini, penulis mendapatkan semangat, bantuan

pemikiran maupun dorongan moril dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dalam

kesempataan kali ini penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada:

1. Bapak Prof. Dr. Ir. Hasriadi Mat Akin, M.P selaku Rektor Universitas

Lampung.

2. Bapak Prof. Suharso, M.Sc., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Lampung.

3. Bapak Dr. Ing. Ardian Ulvan, S.T.,M.Sc. selaku Ketua Jurusan Teknik

Elektro Fakultas Teknik Universitas Lampung.

xiii

4. Bapak Dr. Herman Haloman S, S.T.,M.T. selaku Sekertaris Jurusan Teknik

Elektro Fakultas Teknik Elektro Univeritas Lampung sekaligus Dosen

Pembimbing Akademik.

5. Bapak F.X. Arinto Setiawan, M.T selaku kepala Laboratorium Elektronika

Jurusan Teknik Elektro Universitas Lampung sekaligus Dosen Pembimbing

Utama atas kesedian waktunya untuk membimbing dan memberikan ilmu.

6. Ibu Umi Murdika, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing Pendamping,

terimakasih atas waktu dan bimbingannya selama mengerjaan Skripsi.

7. Bapak Dr.Eng. Helmy Fitriawan, S.T. M.Sc. selaku Dosen Penguji Utama,

terimakasih atas masukannya guna membuat skripsi ini menjadi lebih baik

lagi.

8. Bapak dan Ibu Dosen Jurusan Teknik Elektro, terimakasih atas didikannya,

arahan dan bimbingan yang telah diberikan.

9. Bapak dan Ibuku Ketut Sumantre dan Nyoman Ari yang telah memberikan

nasehat, dukungan dan do’a yang tak henti-hentinya diberikan selama ini.

10. Wayan Tri Setiawati A,m.d tersayang yang selalu memotivasi dan memberi

semangat dalam penyelesaian skripsi ini.

11. Para Asisten dan Staff Elka Kak Yogi, Kak Sivam, Kak Winal, Anggi,

Alam, Dapin, Fami, Rico, Arif, Andre, Faris, Cyntia, Agung, Dian, Aim,

Headar, Egi, Mutia, Dinda, Tya. Oslin yang telah memberi gagasan dan

bantuan dalam hal pembuatan alat, serta suasana yang nyaman selama

pengerjaan skripsi yang mungkin kedepannya tidak bisa dirasakan lagi.

12. Para pejuang S.T Zul, Tama, Reza, Rafi, Ridho, Nando, Ma’ruf, Billy, Ega,

Erik, Manda, Jopando yang selalu menemani dalam penulisan skripsi dan

teman bermain Mobile Legend disaat jenuh mengerjakan skripsi.

xiv

13. Seluruh teman- teman ELEKTRO 2013 atas kebersamaan dan kekeluargaan

yang kalian semua berikan kepada penulis, dari penulis masuk kuliah hingga

penulis menyelesaikan skripsi ini, terimakasih atas nilai kehidupan yang

kalian berikan. Bagi penulis kalian Keluarga yang selalu Luar Biasa.

14. UKM Hindu Unila, KMHDI dan HIMATRO yang telah memberikan ilmu

dan pengalaman Berorganisasi selama penulis berada dibangku kuliah.

15. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah membantu

serta mendukung penulis dari awal kuliah sampai dengan terselesaikannya

Skripsi ini.

Semoga Idha Shang Hyang Widhi Wasa membalas kebaikan semua pihak yang

telah membantu dalam penyelesaian Skripsi ini.

Om Santih, Santih, Santih Om

Bandar Lampung, November 2018

Penulis,

Ketut Sasmita Atmaja

xv

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRACT………………………………………………………………………..i

ABSTRAK………………………………………………………………………...ii

LEMBAR PERSETUJUAN…………………………………………………… iii

LEMBAR PENGESAHAN………………………………………………………iv

SURAT PERNYATAAN……………………………………………………….…v

RIWAYAT HIDUP…………………………………………………………….....vi

PERSEMBAHAN………………………………………………………………..vii

SANWACANA…………………………………………………………………..xii

DAFTAR ISI…………………………………………………………………….xiii

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xvi

DAFTAR TABEL .............................................................................................. xviii

I. PENDAHULUAN………………………………………………………………1

1.1. Latar Belakang ............................................................................................ 1

1.2. Tujuan Penelitian ......................................................................................... 2

1.3. Manfaat Penelitian ....................................................................................... 2

1.4. Perumusan Masalah ..................................................................................... 3

1.5. Batasan Masalah .......................................................................................... 3

1.6. Metode Penelitian ........................................................................................ 3

1.7. Sistematika Penulisan .................................................................................. 4

xvi

II. TINJAUAN PUSTAKA………………………………………………………..6

2.1. Kajian Teori ................................................................................................. 6

2.2. Antropometri ............................................................................................... 7

2.2.1. Antropometri Statis .............................................................................. 7

2.2.2. Antropometri Dinamis.......................................................................... 8

2.3. Arduino Uno ................................................................................................ 9

2.4. Mikrokontroler ATmega 328p .................................................................. 10

2.5. Sensor PING .............................................................................................. 11

2.6. Prinsip Kerja Sensor PING…………………………………………………….....12

2.7. Load Cell Sensor ....................................................................................... 13

2.8. Prinsif Kerja Load Cell Sensor .................................................................. 15

2.9. Modul ADC HX711 .................................................................................. 16

2.10. LCD (Liquid Crystal Display) ................................................................... 17

III. METODE PENELITIAN…………………………………………………….18

3.1. Waktu dan Tempat penelitian ................................................................... 18

3.2. Alat dan Bahan .......................................................................................... 18

3.3. Spesifikasi Alat ......................................................................................... 18

3.4. Metode Pengukuran ................................................................................... 19

3.5. Diagram Blok Metode Yang Diusulkan .................................................... 19

3.6. Diagram Alir Penelitian ............................................................................ 20

3.7. Rancangan Mekanis Alat Ukur ................................................................. 21

3.8. Panjang Badan ........................................................................................... 22

3.8. Berat Badan ............................................................................................... 22

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ...................................................................... 23

4. 1. Pembahasan dan Pengujian Fungsi Komponen/Perangkat/Piranti ........... 23

4.1.1. Analisa Cara Kerja dan Pengujian Sensor PING ................................ 23

4.1.2. Analisa Cara Kerja dan Pengujian Load Cell Sensor ......................... 26

xvii

4.1.3. Pengujian Mikrokontroler Arduino Uno............................................. 28

4.1.4. Pengujian LCD 16 x 2 ........................................................................ 32

4.1.5. Mekanisme Kerja Sistem .................................................................... 32

4.1.6. Pengujian Sumber Tegangan Load Cell Sensor…………….……………33

4.1.7. Grafik Hasil Pengukuran Tegangan Load Cell Sensor…….…….….…35

4.1.8. Perhitungan Teori Load Cell Sensor Dengan Jembatan Wheatstone…36

4.2. Perancangan Alat Ukur……………………..……………………….……37

4.2.1. Pengujian Alat Ukur…………………...……………………………..……39

V. SIMPULAN DAN SARAN ............................................................................. 41

5.1. Simpulan ..................................................................................................... 41

5.2. Saran ........................................................................................................... 42

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xviii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Antropometri Statis………….………………………………...…..…8

Gambar 2.2 Antropometri Dinamis………………………………………...………9

Gambar 2.3. Arduino Uno ....................................................................................... 9

Gambar 2.4. Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATmega 328P............................... 10

Gambar 2.5. Sensor PING ..................................................................................... 11

Gambar 2.6. Prinsip Kerja Sensor PING .............................................................. 13

Gambar 2.7. Load Cell Sensor .............................................................................. 13

Gambar 2.8 Strain Gauge……………………………………………………………….15

Gambar 2.9. Modul ADC HX711 ......................................................................... 17

Gambar 2.10. LCD (Lyquid Crystal Display) ....................................................... 17

Gambar 3.1. Diagram Blok Penelitian .................................................................. 20

Gambar 3.2. Diagram Alir Penelitian ................................................................... 20

Gambar 3.3. Rancangan Mekanis Alat Ukur ........................................................ 21

Gambar 3.4. Pengukuran Panjang Bayi………………………………………….22

Gambar 3.5. Pengukuran Berat Bayi…………………………………………..,,,,22

Gambar 4.1. Tampilan Program Sensor PING...................................................... 24

Gambar 4.2. Rangkaian Skematik Sensor PING .................................................. 24

Gambar 4.3. Rangkain Pengujian Sensor PING ................................................... 25

Gambar 4.4 Rangkaian Skematik Load cell sensor. ............................................ 26

Gambar 4.5. Rangkaian Pengujian Load cell sensor ............................................ 27

Gambar 4.6. Tampilan Program Load cell sensor ................................................ 27

Gambar 4.7. Perangkat Lunak IDE Arduino 1.8.2……………………………….30

Gambar 4.8. Submenu Board…………………………………………………….30

xix

Gambar 4.9. Submenu Port………………………………………………………30

Gambar 4.10. Jendela Editor IDE Arduino………………………………………31

Gambar 4.11. Pengujian Board Arduino uno…………………………………….31

Gambar 4.12. Program Uji Exemple LCD 16x2 ................................................... 32

Gambar 4.13. Uji LCD 16X2 Kondisi Baik .......................................................... 32

Gambar 4.14. Pengukuran Tegangan Load Cell Sensor…………………………33

Gambar 4.15. Grafik Hasil Pengukuran Tegangan Load cell sensor…………….35

Gambar 4.16. Rancang Bangun Alat Ukur ........................................................... 37

Gambar 4.17. Rangkaian Pengendali Alat Ukur ................................................... 38

Gambar 4.18. Hasil Pembacaan Pada Alat Ukur .................................................. 38

Gambar 4.19. Pengujian Alat Ukur………………………………………………39

xx

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1. Spesifikasi Modul Arduino uno ............................................................. 9

Tabel 2.2. Keterangan Pin Sensor PING ............................................................... 11

Tabel 2.3. Spesifikasi sensor ultrasonik PING ..................................................... 12

Tabel 2.4. Keterangan Warna Kabel Load cell ..................................................... 13

Tabel 2.5. Karakteristik Load Cell Sensor ............................................................ 14

Tabel 2.6. Spesifikasi modul ADC HX17 ............................................................. 17

Tabel 4.1. Hasil Pengukuran Sensor PING ........................................................... 25

Tabel 4.2. Hasil Pengukuran Load Cell Sensor .................................................... 28

Tabel 4.3 Perhitungan Sumber Tegangan Pada Load cell sensor……………….…34

Tabel 4.4. Data Hasil Pengukuran Alat Ukur……………………………………39

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Saat ini teknologi tengah mengalami perkembangan yang cukup pesat, hal ini

berguna untuk membantu meringankan berbagai pekerjaan manusia agar dapat

berjalan lebih efektif dan efisien. Berbagai teknologi tersebut adalah kecerdasan

buatan atau artificial intelegent. Kecerdasan buatan adalah salah satu disiplin ilmu

sains yang mengkaji tentang bagaimana membuat sebuah sistem pada komputer

yang memiliki kemampuan seperti manusia.

Pengukuran panjang dan berat bayi masih dilakukan secara manual, yaitu dengan

alat pengukur panjang bayi dan timbangan berat badan bayi. Selain itu, alat ukur

panjang dan berat badan untuk mengetahui bayi yang baru lahir tidak dirancang

dalam satu alat ukur. Pada penelitian ini alat ukur yang akan dibuat menggunakan

sistem otomatis berbasis Arduino uno dengan Sensor PING untuk mengukur

panjang bayi dan Load cell sensor untuk mengukur berat badan bayi yang dirancang

dalam kotak bayi, kemudian hasil pengukuran ditampilkan dan dapat dilihat

langsung pada Liquid Crystal Display (LCD).

2

1.2. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Membuat rancang bangun alat ukur panjang dan berat bayi menggunakan

Arduino uno dengan Sensor PING dan Load cell sensor yang dapat

mengukur panjang dan berat badan bayi secara otomatis dan ditampilkan

pada Liquid Crystal Display (LCD).

2. Melakukan pengukuran panjang dan berat badan bayi menggunakan

Sensor PING dan Load cell sensor.

3. Memahami prinsip kerja dan cara kerja alat ukur panjang dan berat badan

bayi menggunakan Sensor PING dan Load cell sensor berbasis Arduino

uno.

1.3. Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penelitian ini adalah:

1. Alat yang akan dibuat dapat mengukur panjang dan berat badan bayi secara

otomatis.

2. Mempermudah petugas kesehatan dalam mengukur panjang dan berat

badan bayi ketika bayi baru lahir.

3. Menambah wawasan tentang sistem pengukuran panjang dan berat badan

bayi menggunakan Sensor PING dan Load cell sensor berbasis Arduino

uno.

3

1.4. Perumusan Masalah

Mengacu pada permasalahan yang ada, maka penelitian ini berfokus pada beberapa

aspek berikut:

1. Bagaimana perancangan alat ukur panjang dan berat badan bayi

menggunakan Arduino uno dengan Sensor PING dan Load cell sensor

secara otomatis?

2. Bagaimana memanfaatkan Sensor PING, Load cell sensor agar dapat

mengukur panjang dan berat badan bayi?

1.5. Batasan Masalah

Dalam penelitian ini terdapat beberapa batasan masalah, yaitu:

1. Hanya mengukur panjang dan berat badan bayi ketika bayi dalam keadaan

diam dengan posisi badan tegak lurus.

2. Pengukuran panjang bayi menggunakan Sensor PING dan untuk

pengukuran berat badan bayi menggunakan Load cell sensor sebagai

pengganti alat ukur manual.

3. Hanya membahas komponen yang digunakan yaitu Arduino uno, Sensor

PING dan Load cell sensor.

1.6. Metode Penelitian

Sistem yang dirancang berupa kotak bayi yang dilengkapi dengan alat yang dapat

mengukur panjang dan berat badan bayi secara otomatis. Pengukuran panjang bayi

menggunakan Sensor PING dan untuk pengukuran berat badan bayi menggunakan

Load cell sensor, dimana untuk pengolahan masing-masing sensor diolah dan

4

dikalibrasi pada Arduino uno kemudian hasil yang didapat ditampilkan pada LCD

(Liquid Crystal Display).

1.7. Sistematika Penulisan

Agar memudahkan penulis dan pemahaman mengenai materi tugas akhir ini maka

tugas akhir ini dibagi menjadi 5 bab, yaitu:

BAB 1. PENDAHULUAN

Memuat latar belakang, tujuan, manfaat, perumusan masalah, batasan masalah,

hipotesis, dan sistematika penulisan.

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

Berisi tentang teori-teori yang mendukung sistem perancangan alat pengukur

panjang dan tinggi badan bayi serta teori-teori tentang komponen yang akan

digunakan yaitu Arduino uno, Sensor PING, Load cell sensor dan LCD (Liquid

Crystal Display)

BAB III. METODE PENELITIAN

Berisi waktu dan tempat penelitian, alat dan bahan yang digunakan, garis besar

metode yang diusulkan, serta diagram alir metode yang diusulkan.

5

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Menjelaskan hasil penelitian, pembahasan, perhitungan, analisis, pengujian dan

kinerja alat yang diusulkan.

BAB V. SIMPULAN DAN SARAN

Memuat simpulan yang diperoleh dari hasil penelitian, dan saran-saran untuk

pengembangan lebih lanjut.

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Kajian Teori

Penelitian rancang bangun alat ukur tinggi badan bayi berbasis Mikrokontroler

ATmega 8535. Pada penelitian ini menggunakan sensor ultrasonik sebagai indikator

utama untuk melakukan pengukuran tinggi badan bayi. Setelah data didapat maka

akan dikirim dan diolah pada Mikrokontroler ATmega 8535 kemudian hasil yang

diukur akan ditampilkan pada LCD ( Wisnu Adi Prasetyanto 2003).

Penelitian rancang bangun alat ukur tinggi badan dan berat badan bayi berbasis

Mikrokontroler ATmega 8535 dengan sensor fototransistor. Pada penelitian ini

pengukuran tinggi dan berat badan bayi menggunakan sensor fototransistor yang

kemudian data yang didapat dikirim dan diolah pada Arduino uno selanjutnya hasil

yang diapat ditampilkan pada LCD ( Nurul Fajri, Wildian 2014).

Dari beberapa penelitian tersebut, penelitian tentang alat ukur dengan

menggunakan teknologi Arduino masih perlu dilakukan. Hal ini dikarenakan

implementasi Arduino lebih mudah digunakan dalam pembuatan instrumen ukur

dibandingkan dengan menggunakan teknologi sejenis lainnya. Pada penelitian ini,

penulis akan menggunakan Mikrokontroler ATmega 328. Pada penelitian

sebelumnya tentang alat ukur panjang dan berat bayi, masih menggunakan ATmega

8535 sebagai pengolah data dan komponen pendukung. Kelebihan menggunakan

7

ATmega 328 dibandingkan ATmega 8535 adalah pada ATmega 328 sudah memiliki

semua fasilitas dalam mengolah data yang lengkap dan lebih praktis dalam

menggunakannya, bahasa program juga mudah dipahami dan dikembangkan. Alat

ukur panjang dan berat badan bayi yang digunakan dari beberapa penelitian di atas

masih menggunakan sensor fototransistor, pengendalinya masih menggunakan

rangkaian analog, akan tetapi pada penelitian ini penulis menggunakan Sensor PING

untuk mengukur panjang bayi dan Load cell sensor untuk mengukur berat badan

bayi. Alat ukur panjang dan berat badan bayi yang digunakan dari beberapa

penelitian di atas data digital yang didapat dari sensor dan diolah Mikrokontroler

ditampilkan masih menggunakan PC, tetapi pada penelitian ini penulis

menampilkannya pada LCD 16x2 (Liquid Crystal Display).

2.2. Antropometri

Antropometri adalah metode pengukuran tubuh manusia yang dilakukan dengan

perancangan alat atau benda yang digunakan oleh manusia. Selain itu, berat badan,

bentuk tubuh, panjang badan dan bentuk tubuh yang lainnya harus diperhatikan.

Antropometri dibagi menjadi dua bagian yaitu:

2.2.1 Antropometri statis

Antropometri statis yaitu pengukuran yang dilakukan ketika tubuh manusia dalam

keadaan diam. Dimensi yang diukur pada metode Antropometri statis dilakukan

secara lurus pada permukaan tubuh pada saat posisi tubuh dalam keadaan diam.

Sebelum mengukur panjang bayi alat ukur diletakkan pada posisi yang tepat diujung

kepala bayi.

8

a. Letakkan bayi dengan posisi kepala bayi menempel pada alat ukur dan posisi

kaki bayi tegak lurus.

b. Selanjutnya mengukur bayi dari kepala hingga kaki bayi kemudian mencatat

hasil yang diukur.

c. Siapkan timbangan yang akan digunakan untuk menimbang bayi.

d. Letakkan bayi di atas timbangan kemudian mencatat hasil berat badan yang

terukur.

e. Pastikan bayi dalam keadaan tidur dan posisi kaki lurus.

Gambar 2.1 Antropometri Statis.

2.2.2. Antropometri dinamis

Antropometri dinamis yaitu pengukuran yang dilakukan ketika posisi tubuh manusia

dalam posisi bergerak. Pengukuran antropometri dinamis terdapat tiga jenis

pengukuran yang dilakukan yaitu, pengukuran tingkat keterampilan manusia sebagai

analisa untuk mengetahui aktifitas tubuh manusia, pengukuran jangkauan ruang

gerak tubuh manusia dari gerakan tangan sampai dengan kaki yang dilakukan

dengan berdiri atau duduk, dan pengukuran kemampuan gerak jari tangan manusia

ketika sedang mengetik sebuah kalimat (Roebuck,J.A. 1995).

9

Gambar 2.2 Antropometri Dinamis.

2.3. Arduino Uno

Arduino uno merupakan sebuah board Mikrokontroler berbasis ATmega 328 yang

memiliki 14 pin I/O dimana 6 pin input dapat digunakan sebagai output PMW dan

6 pin input analog, 16 MHZ osilator kristal, koneksi USB, jack power, ICSP header,

dan tombol reset.

Gambar 2.3. Arduino Uno.

Tabel 2.1. Spesifikasi Modul Arduino uno.

Mikrokontroler ATmega328

Tegangan operasi 5 volt

Tegangan input (disarankan) 2-12 volt

Tegangan input (batas) 6-20 volt

Digital I/O 14 pin (dimana 6 output PWM)

10

Input analog 6 pin

Arus DC per I/O Pin 40 mA

Arus DC untuk 3.3 volt Pin 50 mA

Memori flash 32 KB (ATmega 328) 0.5 KB digunakan untuk bootloader

SRAM 2 KB (ATmega 328)

EEPRON 1 KB (ATmega 328)

Kecepatan clock 16 MHz

2.4. Mikrokontroler ATmega 328p

ATmega 328p yaitu Mikrokontroler buatan dari ATMEL yang memiliki arsitektur

RISC (Reduce Intruction Set Computer) dimana setiap proses eksekusi data lebih

cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer).

Gambar 2.4. Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATmega 328p.

Mikrokontroler ini memiliki beberapa fitur antara lain sebagai berikut:

a. 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock.

b. 32 x 8 bit register serba guna.

c. Kecepatan mencapai 16 Mbps dengan clock 16 MHz.

d. Terdapat EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)

senilai 1 KB yang dipergunakan untuk tempat penyimpanan data semi permanen.

11

e. Terdapat 32 KB flash memory pada Arduino terdapat bootloader yang

menggunakan 2 KB dari flash memory sebagai bootloader.

f. Memiliki SRAM (Static Random Acces Memory).

g. Memiliki pin I/O digital yaitu sebanyak 14 pin 6 seperti PMW (Pulse Width

Modulation).

h. Master / Slave SPI serial interface.

i. Tegangan operasi sekitar 1,8 volt sampai 5,5 volt (Artanto, Dian, 2012).

2.5. Sensor PING

Sensor PING merupakan sensor ultrasonik yang bekerja dengan cara memancarkan

gelombang ultrasonik dengan frekuensi 40 KHz kemudian mendeteksi pantulannya.

Sensor PING dapat mengukur jarak antara 3 cm sampai dengan 300 cm.

Gambar 2.5. Sensor PING.

Tabel 2.2. Keterangan Pin Sensor PING.

No Pin Fungsi

1 Vcc Sumber tegangan positif sensor

2 Trigger Membangkitkan sinyal Ultrasonik

3 Echo Mendeteksi sinyal pantulan Ultrasonik

4 Gnd Sumber tegangan negatif sensor

12

Pin sinyal pada Sensor PING dapat dihubungkan dengan Mkrokontroler tanpa

tambahan komponen apapun. Sensor PING hanya akan mengirimkan suara

ultrasonik ketika ada pulsa trigger dari Mikrokontroler. Suara ultrasonik dengan

frekuensi sebesar 40 KHz akan dipancarkan selama 200 m/s. Suara ini akan

merambat dengan kecepatan 344,4 KHz/detik (sebanyak 1 cm setiap 29.034 m/s)

ketika mengenai objek kemudian terpantul kembali pada Sensor PING.

Tabel. 2.3 Spesifikasi Sensor PING.

1 Tegangan kerja 5 V DC

2 Arus kerja 30 mA

3 Suhu kerja 0 – 70 Derajat Celcius

4 Kisaran pengukuran 3 cm – 3 m

5 Jarak tunda pengukuran 200 m/s

6 Sinyal masukan 2 m/s – 5 m/s

2.6 . Prinsip Kerja Sensor PING

Sensor PING terdiri dari sebuah chip pembangkit sinyal 40 KHz, sebuah speaker

ultrasonik dan sebuah mikropon ultrasonik. Speaker ultrasonik sebagai pengubah

sinyal 40 KHz menjadi suara sementara mikropon ultrasonik berfungsi untuk

mendeteksi pantulan suaranya. Sensor PING mendeteksi jarak objek dengan cara

memancarkan gelombang ultrasonik 40 KHz selama 200 m/s kemudian mendeteksi

pantulannya (M. Afdali, M Daud 2017).

13

Gambar 2.6. Prinsip Kerja Sensor PING.

2.7. Load Cell Sensor

Load cell sensor adalah sebuah sensor yang dirancang untuk mendeteksi tekanan

dan berat dari sebuah benda, Load cell sensor umumnya digunakan sebagai

komponen utama pada sistem timbangan digital dan dapat diaplikasikan pada

jembatan timbangan yang berfungsi untuk menimbang berat benda, pengukuran oleh

Load cell sensor menggunakan prinsip tekanan.

Gambar 2.7. Load cell sensor.

Tabel 2.4. Keterangan Warna Kabel Load cell sensor.

Kabel Merah Input tegangan sensor

Kabel Hitam Input ground sensor

Kabel Hijau Output positif sensor

Kabel Putih Output ground sensor

14

Tabel di atas merupakan konfigurasi kabel dari load cell sensor, dimana kabel

merah merupakan input tegangan sensor, kabel hitam merupakan input ground

sensor, kabel hijau merupakan output positif sensor dan kabel putih adalah output

ground dari sensor.

Tabel 2.5 Karakteristik Load cell sensor.

Bahan Dasar Alumunium Alloy

Load Cell Type Strain Gauge

Kapasitas 10 Kg

Dimensi 55.25x12.7x12.7 mm

Lubang Pemasangan M5 (ukuran baut)

Panjang Kabel 550 mm

Ukuran Kabel 30 AWG (0.2 mm)

No. Urutan Kabel 4 (empat)

Presisi 0.05%

Rata-rata output 2.0 mv/V

Non-linieritas 0.05% FS

Hysteresis 0.05% FS

Non-pengulangan 0.05% FS

Creep (per 30 menit) 0.1%FS

Efek Temperatur pada nol (per 10ºC) 0.05% FS

Efek Temperatur pada span (per 10ºC) 0.05% FS

Keseimbangan nol ±1.5%FS

Input impedansi 1130±10 Ω

Output impedansi 1000±10 Ω

15

Hambatan isolasi (dibawah 50 VDC) ≥5000 Ω

Kebutuhan Voltase 5 VDC

Toleransi jarak temperature -10 to~+40ºC

Pengoperasian jarak temperature -20 to~+55ºC

Safe Overload 120% Kapasitas

2.8. Prinsip Kerja Load Cell Sensor

Ketika Load cell sensor diberi beban akan mengakibatkan elemen logam pada Load

cell sensor yang mengakibatkan gaya secara elastis. Gaya yang ditimbulkan oleh

regangan ini dikonversikan menjadi sinyal elektrik oleh strain gauge yang terpasang

pada Load cell sensor.

Gambar 2.8 Strain Gauge.

Jika rangkaian jembatan Wheatstone diberi beban, maka nilai R pada rangkaian akan

berubah nilai RI=R4 dan R2=R3. Sehingga membuat Load cell sensor tidak dalam

kondisi yang seimbang dan membuat beda potensial.

16

V0 = (Vs x (𝑅1

𝑅1+𝑅4)) − (𝑉𝑠 𝑥 (

𝑅2

𝑅2+𝑅3))

V0 = (10 x (349,3

349,3+350,7)) − (10 𝑥 (

350,7

350,7+349,3))

V0 = (10 x (0,499)) − (10 𝑥 (0,501))

V0 = 4,99 – 5,01

V0 = -0,02 x 10 = 2 Mv

Secara teori, prinsip kerja Load cell sensor berdasarkan jembatan Wheatstone

dimana ketika Load cell sensor diberi beban terjadi perubahan pada nilai resistansi,

nilai resistansi R1 dan R3 akan turun sedangkan nilai resistansi R2 dan R4 akan

naik. Pada saat posisi seimbang, Vout Load cell = 0 volt tetapi ketika nilai resistansi

R1 dan R3 naik maka akan terjadi perubahan Vout pada Load cell. Output data (+)

Load cell sensor dipengaruhi oleh perubahan resistansi pada R1, sedangkan output

(-) dipengaruhi oleh perubahan resistansi R3 (Ali Akbar, Hanif N. 2008).

2.9. Modul ADC HX711

Modul ADC HX711 adalah modul timbangan yang memiliki prinsip kerja

mengkonversi perubahan yang terukur dalam perubahan resistansinya. Modul

HX711 merupakan sebuah komponen terintegrasi dari Avia Semiconduktor HX711

presisi 24-bit analog to digital converter (ADC) ( Elok Hardiyati R. 2016).

17

Gambar 2.9. Modul ADC HX711.

Tabel 2.6. Spesifikasi modul ADC HX17.

Differential input voltage ±40 mV

Refresh frequency 80 Hz

Operating Voltage 5 V DC

Operating current <10 mA

Data accuracy 24 bit (A/D converter chip)

Size 10 mm – 38 mm

2.10. LCD (Liquid Crystal Display)

LCD (Liquid Crystal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat

dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan memantulkan cahaya yang ada

disekelilingnya terhadap frond-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit. LCD

berfungsi sebagai tampilan suatu data (Johan K.W, 2009).

Gambar 2.10. LCD (Lyquid Crystal Display).

BAB III

METODELOGI PENELITIAN

3.1. Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian dan pembuatan tugas akhir ini dimulai pada Juli 2017 hingga April 2018

bertempat di Laboratorium Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas

Teknik Universitas Lampung, Lampung.

3.2. Alat dan Bahan

Adapun alat dan bahan yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah:

a. 1 unit Sensor PING

b. 1 unit Load cell sensor

c. 1 unit modul ADC HX 711

d. 1 Arduino uno

e. Catu daya

f. 1 Liquid Cyistal Display (LCD)

g. Kabel penghubung secukupnya

h. Akrilik 3 mm 1 x 2 Meter

3.3. Spesifikasi Alat

Spesifikasi alat ini adalah sebagai berikut:

1. Sumber tegangan berasal dari catu daya dengan tegangan sebesar 12 volt.

19

2. Menggunakan Sensor PING sebagai pengukur panjang bayi.

3. Menggunakan Load cell sensor untuk mengukur berat badan bayi.

4. Menggunakan Arduino uno sebagai pemproses data.

5. Menggunakan LCD sebagai penampilan data.

6. Menggunakan akrilik 3 mm sebagai kotak alat ukur

3.4. Metode Pengukuran

Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah metode Antropometri yaitu

sebuah pengetahuan mengenai pengukuran dimensi tubuh manusia dan

karakteristik khusus tubuh manusia yang sesuai dengan perancangan alat atau

benda yang digunakan oleh manusia. Suatu perancangan yang optimal dari suatu

panjang dan berat badan manusia dari suatu dimensi tubuh baik dalam posisi statis

maupun dinamis harus diperhatikan. Antropometri statis adalah pengukuran yang

dilakukan saat manusia dalam kondisi diam. Posisi yang diukur pada Antropometri

statis diambil ketika posisi tubuh dalam keadaan lurus dan dilakukan dipermukaan

tubuh. Tinggi badan merupakan Antropometri yang mengambarkan keadaan

pertumbuhan yang normal. Panjang badan dapat diukur dalam keadaan bayi tertidur

terlentang, tanpa alas, kaki kedua posisi tangan dan kaki dirapatkan. Berat badan

merupakan pengukuran Antropometri yang terpenting dan paling sering digunakan

pada bayi yang baru lahir.

3.5. Diagram Blok Metode Yang Diusulkan

Adapun Diagram Blok yang diusulkan dalam penelitian ini sebagai berikut:

20

Gambar 3.1. Diagram Blok Penelitian.

3.6. Diagram Alir Penelitian

Proses penyelesaian tugas akhir ini melalui beberapa langkah yang dilakukan,

secara umum langkah-langkah tersebut digambarkan dalam diagram alir yang

terlihat pada gambar 3.2.

Gambar 3.2. Diagram alir penelitian.

21

3.7. Rancangan Mekanis Alat Ukur

Pada penelitian ini pengukuran panjang dan berat badan bayi dilakukan dengan

menggunakan Sensor PING dan Load cell sensor yang dirancang berupa kotak bayi

sederhana dengan bahan dasar akrilik. Panjang dari alat ukur tersebut 70 x 40 cm,

untuk mengukur panjang bayi menggunakan sistem pelat geser yang terdapat di

dalam alat ukur. Diujung alat ukur dipasang Sensor PING, kemudian Sensor PING

akan memancarkan gelombang ultrasonik yang mengenai pelat geser selanjutnya

data yang didapat akan dikirimkan pada Arduno uno untuk diolah lebih lanjut.

Panjang keseluruhan dari alat ukur tersebut akan dibagi dengan jarak pelat geser

tersebut, seperti pada gambar 3.3.

Gambar 3.3. Rancangan Mekanis Alat Ukur.

Pengukuran berat badan bayi, menggunakan sensor berat yaitu Load cell sensor

dengan kapasitas berat 10 Kg. Load cell sensor dipasang pada bagian bawah alat

ukur ketika bayi diletakkan pada alat ukur secara otomatis Load Cell sensor akan

mengukur dari berat bayi, selanjutnya data yang diperoleh oleh Load cell sensor

akan dikirimkan dan diolah pada Arduino uno. Setelah semua data dari Sensor

PING dan Load cell sensor diprogram dan diolah pada Arduino uno hasilnya akan

ditampilkan pada LCD (Liquid Crystal Display).

22

3.8. Panjang Badan

Pada keadaan normal panjang bayi yang baru dilahirkan adalah 48-52 Cm. Pada

penelitian ini pengukuran panjang bayi dilakukan dengan cara membuat alat ukur

sederhana berupa kotak bayi yang pengukurannya dilakukan secara otomatis

dengan menggunakan Sensor PING berbasis Arduino uno.

Gambar 3.4. Pengukuran Panjang Bayi

3.9. Berat Badan

Dalam keadaan normal berat badan bayi saat baru lahir yaitu 2,9 Kg – 3.6 Kg. Pada

penelitian ini pengukuran berat badan bayi dilakukan dengan cara membuat alat

ukur sederhana berupa kotak bayi yang pengukurannya dilakukan secara otomatis

dengan menggunakan Load cell sensor berbasis Arduino uno dan data hasil

pengukuran ditampilkan pada LCD (Liquid Crystal Display).

Gambar 3.5. Pengukuran Berat Bayi

BAB V

SIMPULAN DAN SARAN

5.1. Simpulan

Berdasarkan analisa dan pembahasan penelitian didapat kesimpulan sebagai

berikut:

1. Telah terrealisasi alat ukur panjang dan berat bayi menggunakan Arduino

uno dengan Sensor PING dan Load cell sensor yang dapat mengukur

panjang dan berat badan bayi secara otomatis dan ditampilkan pada Liquid

Crystal Display (LCD).

2. Alat yang telah dibuat dapat mengukur panjang dan berat bayi dengan

tingkat pengukuran mendekati akurasi yang sesuai dengan alat ukur manual,

yaitu erorr rata-rata yang diperoleh tidak melebihi 30%.

3. Hasil pengukuran yang didapatkan pada alat ini menghasilkan sinyal

keluaran digital pada LCD berupa gram (berat), cm (panjang) dengan

resolusi 3 angka dibelakang koma untuk berat badan dan 1 angka dibelakang

koma untuk panjang badan.

42

5.2. Saran

Untuk penelitian selanjutnya yang ingin mengembangkan alat ukur ini dapat

dilakukan beberapa pembaruan diantaranya:

1. Pengukuran berat bayi bisa menggunakan sensor berat lain yang dengan

tingkat pengukuran yang lebih akurat lagi guna mengurangi erorr yang

didapatkan.

2. Selain mengukur panjang dan berat bayi penelitian selanjutnya bisa

menambahkan pengukuran lingkar kepala bayi, suhu tubuh bayi dan

mengatur suhu pada alat ukur agar alat ukur yang akan dibuat bisa lebih

baik.

3. Penelitian selanjutnya disarankan membuat sistem yang dapat memantau

aktifitas bayi ketika berada didalam kotak tersebut.

DAFTAR PUSTAKA

Ali Akbar Felayati, Hanif Nur Inayah, Pandega Tanggon Pribadi, Samuel Beta.,

Alat Ukur Berat Benda Berbasis Arduino, Teknik Elektronika Jurusan Teknik

Elektronika Politeknik Negeri Semarang.

Artanto, Dian, 2012. Pengenalan Arduino. Gramedia.

Elok Hardiyati R. 2016 pengembangan timbangan buah analog menjadi digital

berbasis mikrokontroler Atmega16 dan terintergrasi android, Teknik Elektro,

Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Yogjakarta.

Johan K.W, 2009. Sistem Pengukuran Berat Badan dan Tinggi Badan Menggunakan

Mikrokontroller Atmega 89S51. Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas

Tarumanegara.

M. Afdali, M. Daud Raihan P, 2017. Perancangan alat ukur digital untuk tinggi dan

berat badan dengan output suara berbasis Arduino uno. Teknik Elektro,

Fakultas Teknik. Universitas Malikussaleh.

Nurul Fajri, Wildian., 2014. Rancang Bangun Alat Ukur Tinggi dan Berat Badan

Bayi Berbasis Mikrokontroler ATmega8535 Dengan Sensor Fototransistor.

Fisika FMIPA, Universitas Andalas.

Roebuck, J.A., 1995. Anthropometric methods: designing to fit the human body,

Human Factors and Ergonomics Society Santa Monica, CA.

44

Wisnu Adi Prasetyanto, 2003. Rancang Bangun Alat Ukur Tinggi Badan Bayi

Berbasis Mikrokontroller Atmega 8535. Teknik Elektro, Fakultas Teknik

Universitas Dian Nuswantoro.