RANCANG BAGUN ALAT UKUR TINGGI BADAN OTOMATIS BERBASIS ARDUINO UNO R3 MENGGUNAKAN SENSOR PING PARALLAX ULTRASONIC DENGAN TAMPILAN LCD (LIQUID CRYSTAL DISPLAY) DAN SUARA.
RANCANG BANGUN ALAT UKUR TINGGI BADANOTOMATIS
BERBASIS ARDUINO UNO R3 MENGGUNAKAN SENSOR
PING PARALLAX ULTRASONICDENGAN TAMPILAN
LCD (LIQUID CRYSTAL DISPLAY) DAN SUARA
Oleh :
Habibi Azka Nasution
NIM 4121240002
Program Studi Fisika
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar
Sarjana Sain
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
MEDAN
2016
i
ii
RIWAYAT HIDUP
Habibi Azka Nasution lahir di Sadabuan, Kecamatan Padangsidimpuan
Utara, Kota Padangsidimpuan pada tanggal 3 Oktober 1993. Ayahanda bernama
Darwin Nasution dan Ibunda bernama Hayani Nasution dan merupakan anak ke-4
dari 4 bersaudara. Penulis masuk SD Negeri 200117 Padangsidimpuan tahun 2000
dan lulus tahun 2006. Tahun 2006, penulis melanjutkan sekolah di MTs Negeri
Padangsidimpuan dan lulus di tahun 2009. Penulis melanjutkan sekolahnya di
MAN 1 Padangsidimpuan dan lulus tahun 2012. Tahun 2012 penulis diterima di
Program Studi Fisika, Jurusan Fisika, Fakultas Matematikan dan Ilmu
Pengatahuan Alam.
Kegiatan ekstra di Universitas Negeri Medan yang pernah diikuti
IKAMUFIS (Ikatan Mahasiswa Muslim Fisika). Selama kuliah penulis aktif
sebagai Asisten Laboratorium Elektronika di Laboratorium Fisika Universitas
Negeri Medan.
iii
RANCANG BAGUN ALAT UKUR TINGGI BADAN OTOMATIS
BERBASIS ARDUINO UNO R3 MENGGUNAKAN SENSOR
PING PARALLAX ULTRASONIC DENGAN TAMPILAN
LCD (LIQUID CRYSTAL DISPLAY) DAN SUARA
Habibi Azka Nasution (4121240002)
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui tinggi badan manusia dengan
menggunakan alat ukur digital. Sensor PING Parallax Ultrasonic digunakan
sebagai pendeteksi objek . Arduino Uno R3 yang difungsikan sebagai basis utama
pengendalian sistem dan pengolahan data dari sensor dengaan mikrokontroler
ATMega 328.
Sensor memancarkan sinyal pada Trigger. Apabila sinyal mengenai objek maka
akan dipantulkan pada bagian Echo. Hasil dari pengukuran yang telah diolah pada
bagian Arduino Uno R3 ditampilkan pada LCD (Liquid Crystal Display) dan
suara. Alat yang dirancang terlebih dahulu diuji kepekaanya untuk mendeteksi
jarak kemudian diaplikasikan untuk pengukuran tinggi badan manusia.
Hasil pengujian kepekaan alat memiliki persentase kesalahan sebesar 1.51%
dengan nilai korelasi sebesar 0.99. Hasil dari pengukuran tinggi badan manusia
memiliki persentase kesalahan 0.46% dengan selang kepercayaan bagi rata – rata
perhitungannya alat mampu bekerja dengan baik pada rentang 135,48 cm hingga
181,22 cm dengan tingkat kepercayaan 95 %, maka alat ukur tinggi badan
manusia ini dapat dipergunaakan untuk mengganti alat yang konvensional.
Kata kunci : Ping Parallax Ultrasonic, Arduino Uno R3, Trigger, Echo
iv
KATA PENGANTAR
Assalamu‟alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh.
Alhamdulillah walillaahilhamd, syukur hanya kepada Allah SWT yang
telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya kepada penulis sehingga skripsi yang
berjudul “Rancang Bangun Alat Ukur Tinggi Badan Otomatis Berbasis
Arduino Uno R3 Menggunakan Sensor Ping Parallax Ultrasonic dengan
Tampilan LCD (Liquid Crystal Display) dan Suara” dapat diselesaikan dengan
baik sesuai waktu yang direncanakan. Shalawat dan salam hanya dihadiahkan
kepada ruh baginda Rasulullah SAW, “Allaahumma shalli „ala sayyidinaa
Muhammad wa‟alaa aali sayyidinaa Muhammad” yang telah merubah perdaban
manusia dari zaman jahiliyah ke zaman ilmu pengetahuan sekarang ini.
Penyusunan skripsi ini pasti tidak akan tercapai bilamana dalam prosesnya
tidak ada bimbingan, bantuan, saran, dan doa dari berbagai pihak. Oleh karena itu
penulis mengucapkan terimakasih yang tidak terhingga kepada kedua orang tua
ayahanda Darwin Nasution dan ibunda Hayani Nasution yang telah memberikan
ridhanya, melantunkan doa – doa yang terbaik, motivasi, nasehat, serta dukungan
moril maupun materil yang tidak bisa dibalas begitu saja layaknya membalikkan
telapak tangan. Rasa hormat kepada Bapak Drs. Khairul Amdani, M.Si., selaku
dosen pembimbing skripsi yang memberikan motivasi, bimbingan, arahan serta
sarannya. Bapak Dr. Asrin Lubis, M.Pd selaku Dekan FMIPA. Bapak Alkhafi
Maas Siregar, M.Si., selaku Ketua Jurusan Fisika. Bapak Dr. Makmur Sirait,
M,Si., selaku Ketua Prodi Fisika. Bapak Dr. Rahmatsyah, M.Si., Bapak Dr.
Ridwan A. Sani, M.Si., dan Bapak Mukti Hamzah, M.Si., selaku dosen penguji
yang memberi masukan-masukan. Bapak Drs. Abd Hakim S, M.Si., selaku dosen
pembimbing akademik. Seluruh dosen dan staf pegawai dilingkungan FMIPA
Unimed.
Terimakasih juga penulis sampaikan kepada kakak dan abang Wahyuni
Nasution, M.Pd., Budiman Nasution, S.Pd., Kartini Nasution, S.Pd yang selalu
memberikan nasehat-nasehat serta masukannya kepada penulis. Tidak lupa juga
terimakasih kepada keluarga besar yang tidak bisa penulis sebutkan satu- persatu.
Teristimewa penulis ucapkan terimakasih kepada Nur Fatiha Utami Nst yang
v
selalu setia menemani, menyemangati, memotivasi, menasehati, memberikan
saran dan masukan, memberikan tutor sebaya dalam menyelesaikan skripsi ini.
Salam kompak kepada seluruh teman seperjuangan FISIKA ND 2012
yang selalu menyemangati dan memberikan bantuan serta seluruh kenangankenangan terindah selama berada di bangku perkuliahan. Keluarga asisten
Laboratorium Elektronika, abang Vikar Menderova yang telah bersedia
membimbing dari pulau seberang, Rajo Hasim Lubis, Rizki Rino Pratama, Khairil
Azwan Harefa, kakak Nia Annisa, Anna Dina, kakak Siti Hajar,kakak Zahra
Tazkia, adik – adikku Ika Chairani Nasution, Dina Lestari Hutapea, Shabrina
Dzahroh Nasution, Ika Pratiwi, Nurdieni Eka Sari, Rubby Aulia Saldi, Ulfa Tri
Noprianti terimakasih atas segala bantuan dan dukungannya, serta abang
Syahrizal Harahap dan Sobar Novtry Nasution, Yuna Winanda, Sri Muliati yang
tidak bosan menyemangati penulis. Terkhusus untuk Abanganda Irpan Afandi
yang sudah banyak membantu dalam proses penulisan ini. Abang, kakak dan adek
– adek angkatan jurusan fisika atas semangat dan diskusinya.
Penulis menyadari bahwa masih sangat banyak kekurangan yang ada pada
skripsi ini. Oleh karena itu penulis tetap bersedia menerima kritik dan saran untuk
para pembaca yang bersifat membangun untuk kemajuan ilmu pengetahuan
khusunya bidang Fisika Instrumentasi.
Medan,
Maret 2016
Penulis
Habibi Azka Nasution
NIM. 4121240002
vi
DAFTAR ISI
Halaman
Lembar Pengesahan
Riwayat Hidup
Abstrak
Kata Pengantar
Daftar Isi
Daftar Gambar
Daftar Tabel
Daftar Lampiran
BAB I. PENDAHULUAN
1. 1.
Latar Belakang Masalah
1. 2.
Batasan Masalah
1. 3.
Rumusan Masalah
1. 4.
Tujuan Penelitian
1. 5.
Manfaat Penelitian
i
ii
iii
iv
vi
viii
x
xi
1
1
6
6
6
7
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2. 1.
Kerangka Teori
2. 1. 1.
Pengertian Kesehatan
2. 1. 2.
Tinggi Badan
2. 1. 3.
Arduino Uno R3
2. 1. 3.1. Arsitektur Arduino Uno R3
2. 1. 3. 2. Konfigurasi Pin Arduino Uno R3
2. 1. 4.
Mikrokontroler
2. 1. 4. 1. Fitur Mikrokontroler
2. 1. 4. 2. Arsitektur Mikrokontroler ATMega 328
2. 1. 4. 3. Konfigurasi Pin ATMega 328
2. 1. 5.
Sensor Jarak (PING Parallax Ultrasonic)
2. 1. 6.
LCD (Liquid Crystal Display)
2. 1. 7.
IC ISD 1420
2. 1. 7. 1. Konfigurasi Pin IC ISD 1420
2. 1. 8.
Modul Suara
2. 1. 9.
Power Suplay (Adaptor)
2. 1. 10. Perangkat Lunak
2. 1. 10. 1. Bahasa C
2. 1. 10. 2. Penulisan Basa C
2. 1. 10. 3. Bahasa Arduino
2. 2.
Kerangka Konsep
8
8
8
8
10
11
12
13
14
15
17
20
24
25
27
28
29
30
30
31
32
32
BAB III METODE PENELITIAN
3. 1.
Tempat dan Waktu Penelitian
3. 2.
Alat dan Bahan Penelitian
3. 3.
Prosedur Penelitian
35
35
35
36
vii
3. 4.
3. 5.
3. 5. 1.
3. 5. 2.
3. 5. 3.
3. 5. 4.
3. 5. 5.
3. 6.
3. 7.
3. 8.
3. 9.
Rancangan Sistem
Perancangan Blok Rangkaian Instrumentasi
Rangkaian Sensor Pendeteksi
Rangkaian Catu Daya (Adaptor)
Rangkaian Minimum Modul Suara
Rangkaian Sistem Minimum LCD (Liquid Crystal Display)
Rangkaian Minimum Tombol Kalibrasi dan Reset
Perancangan Software
Teknik Analisis Data
Diagram Alir Penelitian
Diagram Alir Kerja Alat
37
38
38
39
40
40
41
41
41
44
45
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4. 1.
Hasil Penelitian
4. 1. 1. DeskripsiKonstruksi Alat Ukur Tinggi Badan Manusia
4. 1. 2. Pengujian Rangkaian Alat Ukur Tinggi Badan Manusia
4. 1. 2. 1. Pengujian Rangkaian Catu Daya
4. 1. 2. 2. Pengujian Rangkaian Sensor PING Parallax Ultrasonic
4. 1. 2. 3. Pengujian Modul Suara
4. 1. 3. Hasil Pengujian Alat
4. 1. 3. 1. Kalibrasi Alat Ukur Tinggi Badan Manusia
4. 1. 3. 2. Hasil Pengujian Alat Terhadap Sampel (Manusia)
4. 2.
Pembahasan
46
46
46
47
47
48
51
52
52
53
59
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5. 1.
Kesimpulan
5. 2.
Saran
60
60
60
DAFTAR PUSTAKA
61
LAMPIRAN
63
viii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2. 1. Penggunaan Alat Pengukuran Tinggi Badan Analog
9
Gambar 2. 2. Tata Cara Pengukuran Tinggi Badan Manusia
10
Gambar 2. 3. Arsitektur Arduino Uno R3
11
Gambar 2. 4. Spesifikasi Hardware Arduino Uno R3
12
Gambar 2. 5. Diagram Blok Mikrokontroler ATMega 328
16
Gambar 2. 6. Konfigurasi Pin ATMega 328
18
Gambar 2. 7. Bentuk Fisik Sensor PING Parallax Ultrasonic
20
Gambar 2. 8. Prinsip Kerja Sensor PING Parallax Ultrasonic
21
Gambar 2. 9. Dimensi Sensor PING Parallax Ultrasonic
22
Gambar 2. 10. Representasi Sinyal Pulsa Sensor PING
23
Gambar 2. 11. LCD (Liquid Crystal Display)
24
Gambar 2. 12. Blok Diagram LCD
25
Gambar 2. 13. Penggunaan Pin LCD
25
Gambar 2. 14. Bentuk Fisik IC ISD 1420
26
Gambar 2. 15. Blok Rangkaian IC ISD 1420
26
Gambar 2. 16. Konfigurasi PIN IS ISD 1420
27
Gambar 2. 17. Modul Suara
28
Gambar 2. 18. Catu Daya (Adaptor)
29
Gambar 2. 19. Prototipe Perancangan Alat
33
Gambar 2. 20. Cara Kerja Alat
34
Gambar 2. 16. Catu Daya (Adaptor)
26
Gambar 2. 17. Cara Kerja Alat
29
Gambar 3. 1. Blok Diagram Sistem Secara Keseluruhan
37
Gambar 3. 2. Rangkaian Sensor PING Parallax Ultrasonic
39
Gambar 3. 3. Rangkaian Catu Daya
39
Gambar 3. 4. Rangkaian Minimum Modul Suara
40
Gambar 3. 5. Rangkaian Minimum LCD (Liquid Crystal Display)
40
Gambar 3. 6. Rangkaian Minimum Tombol Kalibrasi dan Pe-reset
41
ix
Gambar 3. 7. Diagram Alir Penelitian
44
Gambar 3. 8. Diagram Alir Kerja Alat
45
Gambar 4. 1. Prototipe Alat Ukur Tinggi Badan
47
Gambar 4. 2. Bentuk Fisika Alat Ukur Tinggi Badan Otomatis
47
Gambar 4. 3.
49
Grafik Perbandingan Jarak Sebenarnya Vs Rata-Rata
Jarak Terukur
Gambar 4. 4. Grafik Hubungan Jarak Terhadap Waktu Tempuh
51
Gambar 4. 5. Grafik Pengujian Hasil Modul Suara Terhadap Hasil
52
Ukur pada LCD
Gambar 4. 6. Sket Kalibrasi
53
Gambar4. 7.
53
Proses Kalibrasi
Gambar 4. 8. Grafik Pengukuran Tinggi Badan Manusia
56
Gambar 4 . 9. Grafik Standar Deviasi Pengukuran Alat
57
x
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2. 1. 14 Pin Digital Input-Output Arduino Uno R3
13
Tabel 2. 2. 6 Pin Analog Arduino Uno R3
13
Tabel 2. 3. Konfigurasi Port B
18
Tabel 2.4. Konfigurasi Port C
19
Tabel 2. 5. Konfigurasi Port D
19
Tabel 2. 6. Keterangan Representasi Sinyal Pulsa Sensor PING
23
Tabel 2. 7. Fungsi Pin LCD (Liquid Crystal Display)
25
Tabel 2. 8. Fungsi Pin IC ISD 1420
27
Tabel 3. 1. Alat Penelitian
35
Tabel 3. 2. Bahan Penelitian
35
Tabel 3. 3. Pengujian Kepekaan PING Parallax Ultrasonic
dengan Variasi Jarak
42
Tabel 3. 4. Hubungan Jarak Ukur PING Parallax Ultrasonic
dengan Waktu Tempuh
42
Tabel 3. 5. Pengujian Modul Suara
43
Tabel 3. 6. Pengujian Terhadap Sampel
43
Tabel 4. 1. Hasil Pengukuran Teganga Ouput Rangkaian Catu Daya
48
Tabel 4. 2. Hasil Kepekaan PING Parallax Ultrasonic Variasijarak
48
Tabel 4. 3. Hubungan Jarak Ukur PING Parallax Ultrasonic
dengan Waktu Tempuh
51
Tabel 4. 4. Hasil Pengujian Modul Suara
52
Tabel 4. 5. Hasil Pengukuran Terhadap Sampel
54
Tabel 4. 6. Descriptive Statistics
56
xi
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran I: Rangkaian Alat
63
Lampiran II : Sketch Pemrograman
64
Lampiran III : Data Sheet Arduino Uno R3
79
Lampiran IV : Data Sheet Sensor PING Parallax Ultrasonic
82
Lampiran V : Data Sheet Mikrokontroler ATMega 328
84
Lampiran VI : Data Sheet LCD (Liquid Crystal Display)
87
Lampiran VII : Data Sheet Modul Suara
90
Lampiran VIII : Dokumentasi Penelitian
95
Lampiran IX : Perhitungan Pengolahan Data
100
Lampiran X : Surat Permohonan Dosen Pembimbing Skripsi
102
Lampiran XI : Surat Izi Penelitian Laboratorium Fisika
103
Lampiran XII : Surat Balasan Penelitian Laboratorium Fisika
104
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 .
Latar Belakang Masalah
Teknologi merupakan salah satu hal yang banyak diperbincangkan di era
globalisasi ini. Menurut Nana Syaodih S (1997) menyatakan bahwa sebenarnya
sejak dahulu teknologi sudah ada atau manusia sudah menggunakan teknologi.
Menurut Jaques Ellul (1967) memberi arti teknologi sebagai keseluruhan metode
yang secara rasional mengarah dan memiliki ciri efisiensi dalam setiap bidang
kegiatan manusia.
Terkait dengan pengertian teknologi tersebut terdapat salah satu masalah
di dalamnya, misalnya untuk melakukan sesuatu kegiatan yang memakai alat
sangat dibutuhkan kefesiensiannya. Hal ini terkait dengan masalah waktu. Zaman
globalisasi telah membawa perubahan pada teknologi, dimana penggunaan
teknologi sudah beralih dari sifat konvensional ke digital. Sistem – sistem yang
bersifat digital sudah dipakai dalam berbagai bidang, misalnya ekonomi,
kesehatan, pertahanan untuk mempercepat waktu kinerja aktivitas terkait. Namun
demikian, kenyataan dilapangan ternyata masih ada yang memakai teknologi yang
konvensional. Salah satu aktivitas yang memakai teknologi yang konvensional
ialah terkait masalah pengukuran tinggi badan manusia.
Pengukuran tinggi badan manusia juga merupakan salah satu indikasi dari
kesehatan
seseorang.
Tinggi
badan
adalah
ukuran
antropometri
yang
meggambarkan keadaan pertumbuhan skeletal (Hardinsyah, dkk. 2008). Tinggi
badan merupakan salah satu indikator klinik utama dalam menentukan indeks
massa tubuh (IMT) dalam menentukan status gizi individu atau populasi sehingga
pengukuran tinggi badan seseorang secara akurat sangatlah penting (Fatmah,
2006).
Menurut Alan S. Morris (2001) pengukuran tinggi badan adalah hal
mendasar yang digunakan untuk mengubah suatu kuantitias dan untuk
menetapkan aturan yang jelas mengenai nilai – nilai yang relative untuk
komoditas yang berbeda. Sistem awal untuk pengukuran didasari pada hal – hal
yang terdapat dalam setiap unit pengukuran. Dalam ilmu fisika pengukuran
2
merupakan besaran fisik mencakup pembandingan suatu besaran yang telah
didefenisikan secara tepat. Untuk mengukur jarak antara dua titik, harus
membandingkan jarak itu dengan satuan jarak standar misalnya meter. (Paul A.
Tippler, 1998). Alat ukur tinggi badan yang sering digunakan saat ini yaitu alat
ukur tinggi badan analog. Alat ukur analog ini berupa pita meteran dan segitiga
siku. Penggunaan alat ukur ini sangat sederhana yaitu dengan memasang pita
meteran pada dinding yang tegak lurus dengan lantai kemudian pembacaan
pengukuran dilakukan dengan menggunakan segitiga siku. Pemakain alat tersebut
tentunya membutuhkan waktu yang cukup lama apabila akan melakukan
pengukuran terhadap objek yang banyak, misalnya untuk mengkur tinggi badan
para peserta test masuk jurusan olahraga, Polisi, Tentara, dan sebagainya. Maka
dari itu untuk mempercepat pengukurannya dibutuhkanlah suatu alat yang dapat
mengukur dengan efisiensi waktu yang cepat. Alat ukur dengan penampil digital
memberikan banyak kemudahan seperti pembacaan yang lebih teliti dan mudah
dibaca. Pengolahan data juga lebih mudah dilakukan secara digital, walaupun ada
beberapa aspek yang memang tidak bisa mengabaikan suatu alat ukur analog (A.
Ejah 2011).
Berdasarkan masalah pengukuran tinggi badan manusia tersebut telah
diiringi dengan adanya perancangan-perancangan alat yang berkaitan dengan
masalah di dalamnya, yang memungkinkan membantu berbagai pihak khususnya
bidang kesehatan dalam mengukur ketinggian badan seseorang untuk berbagai
keperluan.
Edi Setiawan (2009) pada penelitiannya berhasil membuat alat ukur tinggi
badan digital dengan menggunakan sensor ultrasonik. Sedangkan untuk
pengolahan datanya menggunakan mikrokontroler ATMega 16 diprogram
menggunakan bahasa C++. Hasil pengukurannya ditampilkan pada layar LCD
(Liquid Crystal Display), dan konstruksi alat sepanjang 200 cm. Sensor yang
digunakan memliki ketelitian membaca adanya objek antara 2-3 cm, sedangkan
untuk jarak yang dapat diterima sensor adalah 300 cm. Sehingga hasil akhir dari
penelitian ini didapat sebuah alat ukur tinggi badan yang mampu mengukur objek
dengan ketelitian sensor untuk pembacaan data bernilai 197 cm tinggi maksimal
3
dan 110 cm untuk tinggi minimal. Tingkat kesalahan alatnya setelah rata-rata total
adalah sebesar 0,37%.
Ulfah M. Arief (2011) melakukan pengujian sensor ultrasonic PING untuk
pengukuran level ketinggian dan volume air. menggunakan gelombang ultrasonik
berbasis mikrokontroler ATMega 16. Pengujian menggunakan bejana bulat
berdiameter 60 cm yang dapat menampung air/cairan. Sensor PING mempunyai
range jarak antara 3 cm sampai 300 cm sehingga dalam pengujian ni dapat
berjalan baik dengan bejana yang dapat menampung air berdimensi tinggi 60 cm.
Pengukuran ketinggian air oleh sensor PING pada pengujian ini mempunyai
tingkat presisi terbesar 2 cm. Sehingga indikator level air belum linear terhadap
volume.
Prastyono (2012) merancang alat ukur tinggi badan dengan gelombang
ultrasonik dengan tampilan digital. Rangkaian pengukur tinggi badan dengan
gelombang ultrasonik terdiri dari transmitter, receiver, pengolah, dan penampil.
Transmitter terdiri dari rangkaian osilator pembangkit pulsa, osilator ultrasonik,
dan pemancar. Receiver berisi rangkaian penerima, penguat, pendeteksi, dan
osilator pengukuran sinyal. Pengolah terdiri dari pembangkit pulsa CounterClear/Lacth-Clear dan pencacah BCD (Binarry Counter Down). Penampil
merupakan rangkaian decoder dan LED tujuh ruas. Ultrasonik yang dipancarkan
oleh transmitter akan dipantulkan kembali ke receiver untuk kemudian diolah
berdasarkan waktu perambatannya sehingga jarak tempuh ultrasonik dapat
ditampilkan oleh penampil. Tinggi minimal yang dapat diukur alat adalah 0,50 m
dan maksimal 2 m.
A. Ejah (2011) membuat pengukur tinggi badan dengan detektor
ultrasonik. Output dari sensor ultrasonik ini kemudian akan diolah dengan
menggunakan mikrokontroler ATMega8535 kemudian diolah menjadi data dan
data tersebut dapat dibaca dengan menggunakan alat display berupa LCD.
Pengukur tinggi badan ini menggunakan pemrograman bahasa C. Alat tersebut
dapat bekerja dengan optimal dan dapat digunakan untuk mengukur tinggi badan.
Hadijaya Pratama (2012) merancang sistem akuisisi data kinerja sensor
ultrasonik berbasis sistem komunikasi serial menggunakan mikrokontroler
4
ATMega 32. Perangkat sistem ini terdiri dari sebuah modul sensor ultrasonik
PING. Metode dalam penelitian ini dilakukan dengan cara mengukur kinerja
sensor ultrasonik terhadap beberapa material, seperti objek benda berwarna hitam,
objek benda berwarna putih, kaca dan permukaan objek yang tidak rata. Dari hasil
pengujian terlihat jarak hasil pengujian pada sistem tidak tepat sama dengan jarak
hasil pengukuran terhadap obyek benda hitam dengan persen kesalahan antara
0.6% hingga 14,40%, terhadap objek benda putih persen kesalahan antara 1%
hingga 14,46%, dan terhadap objek kaca persen kesalahan antara 0.6% hingga
14,40%, serta pengujian terhadap objek dengan permukaan yang tidak rata akan
mendeteksi jarak terjauh dari posisi objek didepan sensor . Secara umum, semakin
jauh jarak yang diukur, semakin besar persen kesalahan.
Kiki (2008) merancang detektor jarak dengan sensor ultrasonik berbasis
mikrokontroler AT89S52. Berdasarkan penelitiannya sensor jarak ultrasonik dapat
mendeteksi benda pada jarak 2 meter dengan baik. Berdasarkan hasil pengujian
alat yang dirancang memiliki persen kesalahan antara 0.82% sampai 34.40%.
secara umum semakin jauh jarak yang diukur semakin kecil persen kesalahannya.
Berdasarkan uraian di atas, dapat dijadikan sebagai suatu indikator dalam
pembuatan alat ukur tinggi badan dengan improvisasi sistem baik secara input,
basis pengolahan data, dan output, tetapi memiliki tujuan yang utuh dalam
menghasilkan nilai yang akurat yang dihasilkan oleh alat ukur tersebut. Alat ukur
tinggi badan dapat dirancang dengan memanfaatkan berbagai modul pengontrol
perangkat keras, salah satunya ialah Arduino Uno R3. Di dalam arduino terdapat
sebuah mikrokontroler yang sangat bermanfaat dalam pengontrolan perangkat
keras yaitu mikrokontroler ATMega 328, dengan sejumlah fitur di antaranya OnHip System Debug, 5 ragam tidur (SleepMode), 6 saluran ADC (Analog Digital
Converter) yang mendukung reduksi derau, ragam hemat daya (Power-save
Mode, Power-down), dan ragam siaga (Standby Mode).
Maka dari ulasan tersebut, penulis bermaksud untuk merancang sebuah
alat ukur tinggi badan dengan modul Arduino R3, sensor PING Parallax
Ultrasonic. Judul penelitian yang diteliti adalah “Rancang Bangun Alat Ukur
Tinggi Badan Otomatis Berbasis Arduino Uno R3 Menggunakan Sensor
5
PING Parallax Ultrasonic dengan Tampilan LCD (Liquid Crystal Display) dan
Suara.”
6
1.2 .
Batasan Masalah
Berdasarkan identifikasi masalah di atas, maka batasan masalah pada
penelitian adalah :
1. Alat yang dirancang berupa pengukur tinggi badan manusia secara
otomatis.
2. Alat yang dirancang menggunakan modul Arduino Uno R3.
3. Sensor pendeteksi menggunakan sensor PING Parallax Ultrasonic.
4. Rancangan perangkat lunak (software) dengan menggunakan bahasa
processing dan writing platform atau yang lebih dikenal dengan bahasa C.
5. Informasi sinyal output yang dihasilkan ditampilkan pada layar LCD
(Liquid Crystal Display) dan suara.
1.3 .
Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dalam penelitian ini sebagai berikut :
1. Bagaimana membuat alat ukur tinggi badan manusia secara otomatis?
2. Bagaimana rancangan sistem alat ukur tinggi badan otomatis berbasis
Arduino Uno R3 menggunakan sensor PING Parallax Ultrasonic dengan
Tampilan LCD (Liquid Crystal Display) dan suara?
3. Bagimana respon alat terhadap output pengukuran?
1.4
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk untuk :
1. Membuat suatu alat ukur tinggi badan secara otomatis.
2. Mengetahui hasil rancangan alat ukur tinggi badan otomatis dengan
menggunakan sensor PING dan modul Arduino Uno R3.
3. Mengetahui respon yang diberikan rangkaian sistem terhadap output
pengukuran.
7
1.5
Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah :
1. Dapat menghasilkan alat yang dapat mengukur tinggi badan manusia
secara otomatis.
2. Dapat membantu seseorang maupun lembaga-lembaga terkait (kesehatan,
kepolisian, kemiliteran, kelautan, badan transmigrasi, dan lain sebagainya)
dalam pengukuran tinggi badan manusia.
3. Dapat memberikan informasi bagi para peneliti untuk melakukan
penelitian lanjutan.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1.
KESIMPULAN
Setelah dilakukan pembuatan alat ukur tinggi badan otomatis dengan
sensor PING Parallax Ultrasonic kemudian melakukan pengujian alat, maka
dapat diambil kesimpulan :
1. Alat yang dirancang dapat bekerja secara baik dan otomatis tanpa perlu
melakukan pe-resetan ulang dalam pemakaiannya.
2. Hasil pengujian kepekaan alat memiliki persentase kesalahan sebesar
1,51%, sedangkan persentase kesalahan hasil pengujian alat terhadap
tinggi badan manusia bernilai 0.46%. pada rentang 135,48 cm hingga
181,22 cm dengan tingkat kepercayaan 95 %.
3. Berdasarkan
perhitungan
selang
kepercayaan
bagi
rata
–
rata
perhitungannya alat mampu bekerja dengan baik pada rentang 135,48 cm
hingga 181,22 cm dengan tingkat kepercayaan 95 %, maka alat ukur
tinggi badan manusia ini dapat dipergunaakan untuk mengganti alat yang
konvensional.
5.2.
SARAN
Berdasarkan hasil penelitian alat ukur tinggi badan otomatis ini peneliti
memberikan saran untuk penelitian selanjutnya, yaitu :
1. Alat yang dirancang sebaiknya diberikan suatu suatu penampang datar
agar sensor dapat bekerja secara baik.
2. Alat yang dirancang sebaiknya menggunakan alat bantu kemiringan,
sehingga konstruksi alat yang tidak rata dapat diketahui demi
menghasilkan pengukuran yang lebih akurat.
3. Hasil pengukuran dapat disimpan berupa data base yang tersambung ke
komputer.
60
61
DAFTAR PUSTAKA
Arief, M.U. 2011. Pengujian Sensor Ultrasonik PING untuk Pengukuran Level
Ketinggian dan Volume Air, Jurnal Ilmiah “Elektrikal Enjiniring”
UNHAS, Volume 09, No.02, Mei –Agustus 2011.
Arduino, 2011. Arduino Manual Documentation and Product Specification,
Arduino Official Site.
Badan penelitian dan Pengembangan Kesehatan Departemen Kesehatan RI. 2007.
Pedoman Pengukuran Dan Pemeriksaan. Jakarta.
Banzi, M. 2008. Getting Started With Arduino. 1 Edition. O’Reilly Media, Inc,
Sebastopol, AS.
Boylestad, L. R. 2006. Electronic Devices And Circuit Theory 9th Edition.
Prentice Hall.
Brooks, M.S. dan Brooks, A.N. Personal And Community Health 16th Edition.
London : The C.V. Mosby Company.
Fatmah. 2006. Persamaan (Equation) Tinggi Badan Manusia Usia Lanjut
(Manula) Berdasarkan Usia Dan Etnis Pada Enam Panti Terpilih Di DKI
Jakarta Dan Tangerang Tahun 2005, Jurnal Makara Kesehatan, Volume
10, No. 1, Juni 2006 : 7-16.
Hardinsyah, dkk. 2008. Hubungan Konsumsi Susu Dan Kalsium Dengan Densitas
Tulang Dan Tinggi Badan Remaja, Jurnal Gizi Dan Pangan, Volume 3 No.
1, Maret 2008 : 43-48.
Inkubator. 2014. Master Mikro Arduino. Yogyakarta: PT. Inkubator Teknologi.
Iswanto. 2008. Belajar Mikrokontroler Dengan Bahasa C. Yogyakarta : Penerbit
ANDI.
Istiyanto, E. J. 2013. Pengantar Elektronika dan Instrumentasi. Yogyakarta:
Penerbit ANDI.
Kemenkes. 2012. Pedoman Pencegahan dan Penanggulangan Kegemukan dan
Obesitas pada Anak Sekolah, ISBN 978-602-235-038-5, Jakarta.
Morris, S. A. 2001. Measurement and Instrumentation Principle. New Delhi:
Butterwoth-Heinemann.
62
Pambudi, E.P. dan Aji, W.T.Y. 2010. Alat ukur tinggi badan dengan Gelombang
ultrasonik berpenampilan digital, Prosiding Seminar Nasional Aplikasi
Sains & Teknologi (SNAST) Periode III, Yogyakarta, 3 November 2012
ISSN: 1979-911X.
Pratama, M. dkk. 2012. Akuisisi Data Kinerja Sensor Ultrasonik Berbasis Sistem
Komunikasi Serial Menggunakan Mikrokontroler Atmega 32, Electrans,
Vol.11, No.2, September 2012 , 36-43, ISSN 1412 – 3762.
Prawiroredjo, K. dan Asteria, N. 2008. Detektor jarak dengan sensor Ultrasonik
berbasis Mikrokontroler, JETri, Volume 7, Nomor 2, Februari 2008,
Halaman 41-52, ISSN 1412-0372.
Prihono, Dkk. 2009. Jago Elektronika Secara Otodidak. Jakarta : Kawan Pustaka.
Salam, A.E.U. dan Yohannes, C. 2011. Pengukur Tinggi Badan Dengan Detektor
Ultrasonik, Prosiding 2011.
Setiawan, E. 2009. Alat Ukur Tinggi Badan Digital Menggunakan Ultrasonic
Berbasis Mikrokontroler ATMega 16 Dengan Tampilan LCD, Jurnal
Emitor, Vol. XI, No. 2, ISSN 1411-8890.
Sudirham, S. 2002. Analisis Rangkaian Listrik. Bandung: Penerbit ITB.
Tokheim, L.R. 1994. Digital Electronic Fouth Edition. McGRAW-HILL, Inc.
Tooley, M. 2003. Rangkaian Elktronika Prinsip Dan Aplikasi Edisi kedua. Jakarta
: Erlangga.
Woolard, G. B. 2006. Practical Electronic. McGraw-Hill Book Company (UK)
Limited.
BERBASIS ARDUINO UNO R3 MENGGUNAKAN SENSOR
PING PARALLAX ULTRASONICDENGAN TAMPILAN
LCD (LIQUID CRYSTAL DISPLAY) DAN SUARA
Oleh :
Habibi Azka Nasution
NIM 4121240002
Program Studi Fisika
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar
Sarjana Sain
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
MEDAN
2016
i
ii
RIWAYAT HIDUP
Habibi Azka Nasution lahir di Sadabuan, Kecamatan Padangsidimpuan
Utara, Kota Padangsidimpuan pada tanggal 3 Oktober 1993. Ayahanda bernama
Darwin Nasution dan Ibunda bernama Hayani Nasution dan merupakan anak ke-4
dari 4 bersaudara. Penulis masuk SD Negeri 200117 Padangsidimpuan tahun 2000
dan lulus tahun 2006. Tahun 2006, penulis melanjutkan sekolah di MTs Negeri
Padangsidimpuan dan lulus di tahun 2009. Penulis melanjutkan sekolahnya di
MAN 1 Padangsidimpuan dan lulus tahun 2012. Tahun 2012 penulis diterima di
Program Studi Fisika, Jurusan Fisika, Fakultas Matematikan dan Ilmu
Pengatahuan Alam.
Kegiatan ekstra di Universitas Negeri Medan yang pernah diikuti
IKAMUFIS (Ikatan Mahasiswa Muslim Fisika). Selama kuliah penulis aktif
sebagai Asisten Laboratorium Elektronika di Laboratorium Fisika Universitas
Negeri Medan.
iii
RANCANG BAGUN ALAT UKUR TINGGI BADAN OTOMATIS
BERBASIS ARDUINO UNO R3 MENGGUNAKAN SENSOR
PING PARALLAX ULTRASONIC DENGAN TAMPILAN
LCD (LIQUID CRYSTAL DISPLAY) DAN SUARA
Habibi Azka Nasution (4121240002)
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui tinggi badan manusia dengan
menggunakan alat ukur digital. Sensor PING Parallax Ultrasonic digunakan
sebagai pendeteksi objek . Arduino Uno R3 yang difungsikan sebagai basis utama
pengendalian sistem dan pengolahan data dari sensor dengaan mikrokontroler
ATMega 328.
Sensor memancarkan sinyal pada Trigger. Apabila sinyal mengenai objek maka
akan dipantulkan pada bagian Echo. Hasil dari pengukuran yang telah diolah pada
bagian Arduino Uno R3 ditampilkan pada LCD (Liquid Crystal Display) dan
suara. Alat yang dirancang terlebih dahulu diuji kepekaanya untuk mendeteksi
jarak kemudian diaplikasikan untuk pengukuran tinggi badan manusia.
Hasil pengujian kepekaan alat memiliki persentase kesalahan sebesar 1.51%
dengan nilai korelasi sebesar 0.99. Hasil dari pengukuran tinggi badan manusia
memiliki persentase kesalahan 0.46% dengan selang kepercayaan bagi rata – rata
perhitungannya alat mampu bekerja dengan baik pada rentang 135,48 cm hingga
181,22 cm dengan tingkat kepercayaan 95 %, maka alat ukur tinggi badan
manusia ini dapat dipergunaakan untuk mengganti alat yang konvensional.
Kata kunci : Ping Parallax Ultrasonic, Arduino Uno R3, Trigger, Echo
iv
KATA PENGANTAR
Assalamu‟alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh.
Alhamdulillah walillaahilhamd, syukur hanya kepada Allah SWT yang
telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya kepada penulis sehingga skripsi yang
berjudul “Rancang Bangun Alat Ukur Tinggi Badan Otomatis Berbasis
Arduino Uno R3 Menggunakan Sensor Ping Parallax Ultrasonic dengan
Tampilan LCD (Liquid Crystal Display) dan Suara” dapat diselesaikan dengan
baik sesuai waktu yang direncanakan. Shalawat dan salam hanya dihadiahkan
kepada ruh baginda Rasulullah SAW, “Allaahumma shalli „ala sayyidinaa
Muhammad wa‟alaa aali sayyidinaa Muhammad” yang telah merubah perdaban
manusia dari zaman jahiliyah ke zaman ilmu pengetahuan sekarang ini.
Penyusunan skripsi ini pasti tidak akan tercapai bilamana dalam prosesnya
tidak ada bimbingan, bantuan, saran, dan doa dari berbagai pihak. Oleh karena itu
penulis mengucapkan terimakasih yang tidak terhingga kepada kedua orang tua
ayahanda Darwin Nasution dan ibunda Hayani Nasution yang telah memberikan
ridhanya, melantunkan doa – doa yang terbaik, motivasi, nasehat, serta dukungan
moril maupun materil yang tidak bisa dibalas begitu saja layaknya membalikkan
telapak tangan. Rasa hormat kepada Bapak Drs. Khairul Amdani, M.Si., selaku
dosen pembimbing skripsi yang memberikan motivasi, bimbingan, arahan serta
sarannya. Bapak Dr. Asrin Lubis, M.Pd selaku Dekan FMIPA. Bapak Alkhafi
Maas Siregar, M.Si., selaku Ketua Jurusan Fisika. Bapak Dr. Makmur Sirait,
M,Si., selaku Ketua Prodi Fisika. Bapak Dr. Rahmatsyah, M.Si., Bapak Dr.
Ridwan A. Sani, M.Si., dan Bapak Mukti Hamzah, M.Si., selaku dosen penguji
yang memberi masukan-masukan. Bapak Drs. Abd Hakim S, M.Si., selaku dosen
pembimbing akademik. Seluruh dosen dan staf pegawai dilingkungan FMIPA
Unimed.
Terimakasih juga penulis sampaikan kepada kakak dan abang Wahyuni
Nasution, M.Pd., Budiman Nasution, S.Pd., Kartini Nasution, S.Pd yang selalu
memberikan nasehat-nasehat serta masukannya kepada penulis. Tidak lupa juga
terimakasih kepada keluarga besar yang tidak bisa penulis sebutkan satu- persatu.
Teristimewa penulis ucapkan terimakasih kepada Nur Fatiha Utami Nst yang
v
selalu setia menemani, menyemangati, memotivasi, menasehati, memberikan
saran dan masukan, memberikan tutor sebaya dalam menyelesaikan skripsi ini.
Salam kompak kepada seluruh teman seperjuangan FISIKA ND 2012
yang selalu menyemangati dan memberikan bantuan serta seluruh kenangankenangan terindah selama berada di bangku perkuliahan. Keluarga asisten
Laboratorium Elektronika, abang Vikar Menderova yang telah bersedia
membimbing dari pulau seberang, Rajo Hasim Lubis, Rizki Rino Pratama, Khairil
Azwan Harefa, kakak Nia Annisa, Anna Dina, kakak Siti Hajar,kakak Zahra
Tazkia, adik – adikku Ika Chairani Nasution, Dina Lestari Hutapea, Shabrina
Dzahroh Nasution, Ika Pratiwi, Nurdieni Eka Sari, Rubby Aulia Saldi, Ulfa Tri
Noprianti terimakasih atas segala bantuan dan dukungannya, serta abang
Syahrizal Harahap dan Sobar Novtry Nasution, Yuna Winanda, Sri Muliati yang
tidak bosan menyemangati penulis. Terkhusus untuk Abanganda Irpan Afandi
yang sudah banyak membantu dalam proses penulisan ini. Abang, kakak dan adek
– adek angkatan jurusan fisika atas semangat dan diskusinya.
Penulis menyadari bahwa masih sangat banyak kekurangan yang ada pada
skripsi ini. Oleh karena itu penulis tetap bersedia menerima kritik dan saran untuk
para pembaca yang bersifat membangun untuk kemajuan ilmu pengetahuan
khusunya bidang Fisika Instrumentasi.
Medan,
Maret 2016
Penulis
Habibi Azka Nasution
NIM. 4121240002
vi
DAFTAR ISI
Halaman
Lembar Pengesahan
Riwayat Hidup
Abstrak
Kata Pengantar
Daftar Isi
Daftar Gambar
Daftar Tabel
Daftar Lampiran
BAB I. PENDAHULUAN
1. 1.
Latar Belakang Masalah
1. 2.
Batasan Masalah
1. 3.
Rumusan Masalah
1. 4.
Tujuan Penelitian
1. 5.
Manfaat Penelitian
i
ii
iii
iv
vi
viii
x
xi
1
1
6
6
6
7
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2. 1.
Kerangka Teori
2. 1. 1.
Pengertian Kesehatan
2. 1. 2.
Tinggi Badan
2. 1. 3.
Arduino Uno R3
2. 1. 3.1. Arsitektur Arduino Uno R3
2. 1. 3. 2. Konfigurasi Pin Arduino Uno R3
2. 1. 4.
Mikrokontroler
2. 1. 4. 1. Fitur Mikrokontroler
2. 1. 4. 2. Arsitektur Mikrokontroler ATMega 328
2. 1. 4. 3. Konfigurasi Pin ATMega 328
2. 1. 5.
Sensor Jarak (PING Parallax Ultrasonic)
2. 1. 6.
LCD (Liquid Crystal Display)
2. 1. 7.
IC ISD 1420
2. 1. 7. 1. Konfigurasi Pin IC ISD 1420
2. 1. 8.
Modul Suara
2. 1. 9.
Power Suplay (Adaptor)
2. 1. 10. Perangkat Lunak
2. 1. 10. 1. Bahasa C
2. 1. 10. 2. Penulisan Basa C
2. 1. 10. 3. Bahasa Arduino
2. 2.
Kerangka Konsep
8
8
8
8
10
11
12
13
14
15
17
20
24
25
27
28
29
30
30
31
32
32
BAB III METODE PENELITIAN
3. 1.
Tempat dan Waktu Penelitian
3. 2.
Alat dan Bahan Penelitian
3. 3.
Prosedur Penelitian
35
35
35
36
vii
3. 4.
3. 5.
3. 5. 1.
3. 5. 2.
3. 5. 3.
3. 5. 4.
3. 5. 5.
3. 6.
3. 7.
3. 8.
3. 9.
Rancangan Sistem
Perancangan Blok Rangkaian Instrumentasi
Rangkaian Sensor Pendeteksi
Rangkaian Catu Daya (Adaptor)
Rangkaian Minimum Modul Suara
Rangkaian Sistem Minimum LCD (Liquid Crystal Display)
Rangkaian Minimum Tombol Kalibrasi dan Reset
Perancangan Software
Teknik Analisis Data
Diagram Alir Penelitian
Diagram Alir Kerja Alat
37
38
38
39
40
40
41
41
41
44
45
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4. 1.
Hasil Penelitian
4. 1. 1. DeskripsiKonstruksi Alat Ukur Tinggi Badan Manusia
4. 1. 2. Pengujian Rangkaian Alat Ukur Tinggi Badan Manusia
4. 1. 2. 1. Pengujian Rangkaian Catu Daya
4. 1. 2. 2. Pengujian Rangkaian Sensor PING Parallax Ultrasonic
4. 1. 2. 3. Pengujian Modul Suara
4. 1. 3. Hasil Pengujian Alat
4. 1. 3. 1. Kalibrasi Alat Ukur Tinggi Badan Manusia
4. 1. 3. 2. Hasil Pengujian Alat Terhadap Sampel (Manusia)
4. 2.
Pembahasan
46
46
46
47
47
48
51
52
52
53
59
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5. 1.
Kesimpulan
5. 2.
Saran
60
60
60
DAFTAR PUSTAKA
61
LAMPIRAN
63
viii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2. 1. Penggunaan Alat Pengukuran Tinggi Badan Analog
9
Gambar 2. 2. Tata Cara Pengukuran Tinggi Badan Manusia
10
Gambar 2. 3. Arsitektur Arduino Uno R3
11
Gambar 2. 4. Spesifikasi Hardware Arduino Uno R3
12
Gambar 2. 5. Diagram Blok Mikrokontroler ATMega 328
16
Gambar 2. 6. Konfigurasi Pin ATMega 328
18
Gambar 2. 7. Bentuk Fisik Sensor PING Parallax Ultrasonic
20
Gambar 2. 8. Prinsip Kerja Sensor PING Parallax Ultrasonic
21
Gambar 2. 9. Dimensi Sensor PING Parallax Ultrasonic
22
Gambar 2. 10. Representasi Sinyal Pulsa Sensor PING
23
Gambar 2. 11. LCD (Liquid Crystal Display)
24
Gambar 2. 12. Blok Diagram LCD
25
Gambar 2. 13. Penggunaan Pin LCD
25
Gambar 2. 14. Bentuk Fisik IC ISD 1420
26
Gambar 2. 15. Blok Rangkaian IC ISD 1420
26
Gambar 2. 16. Konfigurasi PIN IS ISD 1420
27
Gambar 2. 17. Modul Suara
28
Gambar 2. 18. Catu Daya (Adaptor)
29
Gambar 2. 19. Prototipe Perancangan Alat
33
Gambar 2. 20. Cara Kerja Alat
34
Gambar 2. 16. Catu Daya (Adaptor)
26
Gambar 2. 17. Cara Kerja Alat
29
Gambar 3. 1. Blok Diagram Sistem Secara Keseluruhan
37
Gambar 3. 2. Rangkaian Sensor PING Parallax Ultrasonic
39
Gambar 3. 3. Rangkaian Catu Daya
39
Gambar 3. 4. Rangkaian Minimum Modul Suara
40
Gambar 3. 5. Rangkaian Minimum LCD (Liquid Crystal Display)
40
Gambar 3. 6. Rangkaian Minimum Tombol Kalibrasi dan Pe-reset
41
ix
Gambar 3. 7. Diagram Alir Penelitian
44
Gambar 3. 8. Diagram Alir Kerja Alat
45
Gambar 4. 1. Prototipe Alat Ukur Tinggi Badan
47
Gambar 4. 2. Bentuk Fisika Alat Ukur Tinggi Badan Otomatis
47
Gambar 4. 3.
49
Grafik Perbandingan Jarak Sebenarnya Vs Rata-Rata
Jarak Terukur
Gambar 4. 4. Grafik Hubungan Jarak Terhadap Waktu Tempuh
51
Gambar 4. 5. Grafik Pengujian Hasil Modul Suara Terhadap Hasil
52
Ukur pada LCD
Gambar 4. 6. Sket Kalibrasi
53
Gambar4. 7.
53
Proses Kalibrasi
Gambar 4. 8. Grafik Pengukuran Tinggi Badan Manusia
56
Gambar 4 . 9. Grafik Standar Deviasi Pengukuran Alat
57
x
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2. 1. 14 Pin Digital Input-Output Arduino Uno R3
13
Tabel 2. 2. 6 Pin Analog Arduino Uno R3
13
Tabel 2. 3. Konfigurasi Port B
18
Tabel 2.4. Konfigurasi Port C
19
Tabel 2. 5. Konfigurasi Port D
19
Tabel 2. 6. Keterangan Representasi Sinyal Pulsa Sensor PING
23
Tabel 2. 7. Fungsi Pin LCD (Liquid Crystal Display)
25
Tabel 2. 8. Fungsi Pin IC ISD 1420
27
Tabel 3. 1. Alat Penelitian
35
Tabel 3. 2. Bahan Penelitian
35
Tabel 3. 3. Pengujian Kepekaan PING Parallax Ultrasonic
dengan Variasi Jarak
42
Tabel 3. 4. Hubungan Jarak Ukur PING Parallax Ultrasonic
dengan Waktu Tempuh
42
Tabel 3. 5. Pengujian Modul Suara
43
Tabel 3. 6. Pengujian Terhadap Sampel
43
Tabel 4. 1. Hasil Pengukuran Teganga Ouput Rangkaian Catu Daya
48
Tabel 4. 2. Hasil Kepekaan PING Parallax Ultrasonic Variasijarak
48
Tabel 4. 3. Hubungan Jarak Ukur PING Parallax Ultrasonic
dengan Waktu Tempuh
51
Tabel 4. 4. Hasil Pengujian Modul Suara
52
Tabel 4. 5. Hasil Pengukuran Terhadap Sampel
54
Tabel 4. 6. Descriptive Statistics
56
xi
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran I: Rangkaian Alat
63
Lampiran II : Sketch Pemrograman
64
Lampiran III : Data Sheet Arduino Uno R3
79
Lampiran IV : Data Sheet Sensor PING Parallax Ultrasonic
82
Lampiran V : Data Sheet Mikrokontroler ATMega 328
84
Lampiran VI : Data Sheet LCD (Liquid Crystal Display)
87
Lampiran VII : Data Sheet Modul Suara
90
Lampiran VIII : Dokumentasi Penelitian
95
Lampiran IX : Perhitungan Pengolahan Data
100
Lampiran X : Surat Permohonan Dosen Pembimbing Skripsi
102
Lampiran XI : Surat Izi Penelitian Laboratorium Fisika
103
Lampiran XII : Surat Balasan Penelitian Laboratorium Fisika
104
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 .
Latar Belakang Masalah
Teknologi merupakan salah satu hal yang banyak diperbincangkan di era
globalisasi ini. Menurut Nana Syaodih S (1997) menyatakan bahwa sebenarnya
sejak dahulu teknologi sudah ada atau manusia sudah menggunakan teknologi.
Menurut Jaques Ellul (1967) memberi arti teknologi sebagai keseluruhan metode
yang secara rasional mengarah dan memiliki ciri efisiensi dalam setiap bidang
kegiatan manusia.
Terkait dengan pengertian teknologi tersebut terdapat salah satu masalah
di dalamnya, misalnya untuk melakukan sesuatu kegiatan yang memakai alat
sangat dibutuhkan kefesiensiannya. Hal ini terkait dengan masalah waktu. Zaman
globalisasi telah membawa perubahan pada teknologi, dimana penggunaan
teknologi sudah beralih dari sifat konvensional ke digital. Sistem – sistem yang
bersifat digital sudah dipakai dalam berbagai bidang, misalnya ekonomi,
kesehatan, pertahanan untuk mempercepat waktu kinerja aktivitas terkait. Namun
demikian, kenyataan dilapangan ternyata masih ada yang memakai teknologi yang
konvensional. Salah satu aktivitas yang memakai teknologi yang konvensional
ialah terkait masalah pengukuran tinggi badan manusia.
Pengukuran tinggi badan manusia juga merupakan salah satu indikasi dari
kesehatan
seseorang.
Tinggi
badan
adalah
ukuran
antropometri
yang
meggambarkan keadaan pertumbuhan skeletal (Hardinsyah, dkk. 2008). Tinggi
badan merupakan salah satu indikator klinik utama dalam menentukan indeks
massa tubuh (IMT) dalam menentukan status gizi individu atau populasi sehingga
pengukuran tinggi badan seseorang secara akurat sangatlah penting (Fatmah,
2006).
Menurut Alan S. Morris (2001) pengukuran tinggi badan adalah hal
mendasar yang digunakan untuk mengubah suatu kuantitias dan untuk
menetapkan aturan yang jelas mengenai nilai – nilai yang relative untuk
komoditas yang berbeda. Sistem awal untuk pengukuran didasari pada hal – hal
yang terdapat dalam setiap unit pengukuran. Dalam ilmu fisika pengukuran
2
merupakan besaran fisik mencakup pembandingan suatu besaran yang telah
didefenisikan secara tepat. Untuk mengukur jarak antara dua titik, harus
membandingkan jarak itu dengan satuan jarak standar misalnya meter. (Paul A.
Tippler, 1998). Alat ukur tinggi badan yang sering digunakan saat ini yaitu alat
ukur tinggi badan analog. Alat ukur analog ini berupa pita meteran dan segitiga
siku. Penggunaan alat ukur ini sangat sederhana yaitu dengan memasang pita
meteran pada dinding yang tegak lurus dengan lantai kemudian pembacaan
pengukuran dilakukan dengan menggunakan segitiga siku. Pemakain alat tersebut
tentunya membutuhkan waktu yang cukup lama apabila akan melakukan
pengukuran terhadap objek yang banyak, misalnya untuk mengkur tinggi badan
para peserta test masuk jurusan olahraga, Polisi, Tentara, dan sebagainya. Maka
dari itu untuk mempercepat pengukurannya dibutuhkanlah suatu alat yang dapat
mengukur dengan efisiensi waktu yang cepat. Alat ukur dengan penampil digital
memberikan banyak kemudahan seperti pembacaan yang lebih teliti dan mudah
dibaca. Pengolahan data juga lebih mudah dilakukan secara digital, walaupun ada
beberapa aspek yang memang tidak bisa mengabaikan suatu alat ukur analog (A.
Ejah 2011).
Berdasarkan masalah pengukuran tinggi badan manusia tersebut telah
diiringi dengan adanya perancangan-perancangan alat yang berkaitan dengan
masalah di dalamnya, yang memungkinkan membantu berbagai pihak khususnya
bidang kesehatan dalam mengukur ketinggian badan seseorang untuk berbagai
keperluan.
Edi Setiawan (2009) pada penelitiannya berhasil membuat alat ukur tinggi
badan digital dengan menggunakan sensor ultrasonik. Sedangkan untuk
pengolahan datanya menggunakan mikrokontroler ATMega 16 diprogram
menggunakan bahasa C++. Hasil pengukurannya ditampilkan pada layar LCD
(Liquid Crystal Display), dan konstruksi alat sepanjang 200 cm. Sensor yang
digunakan memliki ketelitian membaca adanya objek antara 2-3 cm, sedangkan
untuk jarak yang dapat diterima sensor adalah 300 cm. Sehingga hasil akhir dari
penelitian ini didapat sebuah alat ukur tinggi badan yang mampu mengukur objek
dengan ketelitian sensor untuk pembacaan data bernilai 197 cm tinggi maksimal
3
dan 110 cm untuk tinggi minimal. Tingkat kesalahan alatnya setelah rata-rata total
adalah sebesar 0,37%.
Ulfah M. Arief (2011) melakukan pengujian sensor ultrasonic PING untuk
pengukuran level ketinggian dan volume air. menggunakan gelombang ultrasonik
berbasis mikrokontroler ATMega 16. Pengujian menggunakan bejana bulat
berdiameter 60 cm yang dapat menampung air/cairan. Sensor PING mempunyai
range jarak antara 3 cm sampai 300 cm sehingga dalam pengujian ni dapat
berjalan baik dengan bejana yang dapat menampung air berdimensi tinggi 60 cm.
Pengukuran ketinggian air oleh sensor PING pada pengujian ini mempunyai
tingkat presisi terbesar 2 cm. Sehingga indikator level air belum linear terhadap
volume.
Prastyono (2012) merancang alat ukur tinggi badan dengan gelombang
ultrasonik dengan tampilan digital. Rangkaian pengukur tinggi badan dengan
gelombang ultrasonik terdiri dari transmitter, receiver, pengolah, dan penampil.
Transmitter terdiri dari rangkaian osilator pembangkit pulsa, osilator ultrasonik,
dan pemancar. Receiver berisi rangkaian penerima, penguat, pendeteksi, dan
osilator pengukuran sinyal. Pengolah terdiri dari pembangkit pulsa CounterClear/Lacth-Clear dan pencacah BCD (Binarry Counter Down). Penampil
merupakan rangkaian decoder dan LED tujuh ruas. Ultrasonik yang dipancarkan
oleh transmitter akan dipantulkan kembali ke receiver untuk kemudian diolah
berdasarkan waktu perambatannya sehingga jarak tempuh ultrasonik dapat
ditampilkan oleh penampil. Tinggi minimal yang dapat diukur alat adalah 0,50 m
dan maksimal 2 m.
A. Ejah (2011) membuat pengukur tinggi badan dengan detektor
ultrasonik. Output dari sensor ultrasonik ini kemudian akan diolah dengan
menggunakan mikrokontroler ATMega8535 kemudian diolah menjadi data dan
data tersebut dapat dibaca dengan menggunakan alat display berupa LCD.
Pengukur tinggi badan ini menggunakan pemrograman bahasa C. Alat tersebut
dapat bekerja dengan optimal dan dapat digunakan untuk mengukur tinggi badan.
Hadijaya Pratama (2012) merancang sistem akuisisi data kinerja sensor
ultrasonik berbasis sistem komunikasi serial menggunakan mikrokontroler
4
ATMega 32. Perangkat sistem ini terdiri dari sebuah modul sensor ultrasonik
PING. Metode dalam penelitian ini dilakukan dengan cara mengukur kinerja
sensor ultrasonik terhadap beberapa material, seperti objek benda berwarna hitam,
objek benda berwarna putih, kaca dan permukaan objek yang tidak rata. Dari hasil
pengujian terlihat jarak hasil pengujian pada sistem tidak tepat sama dengan jarak
hasil pengukuran terhadap obyek benda hitam dengan persen kesalahan antara
0.6% hingga 14,40%, terhadap objek benda putih persen kesalahan antara 1%
hingga 14,46%, dan terhadap objek kaca persen kesalahan antara 0.6% hingga
14,40%, serta pengujian terhadap objek dengan permukaan yang tidak rata akan
mendeteksi jarak terjauh dari posisi objek didepan sensor . Secara umum, semakin
jauh jarak yang diukur, semakin besar persen kesalahan.
Kiki (2008) merancang detektor jarak dengan sensor ultrasonik berbasis
mikrokontroler AT89S52. Berdasarkan penelitiannya sensor jarak ultrasonik dapat
mendeteksi benda pada jarak 2 meter dengan baik. Berdasarkan hasil pengujian
alat yang dirancang memiliki persen kesalahan antara 0.82% sampai 34.40%.
secara umum semakin jauh jarak yang diukur semakin kecil persen kesalahannya.
Berdasarkan uraian di atas, dapat dijadikan sebagai suatu indikator dalam
pembuatan alat ukur tinggi badan dengan improvisasi sistem baik secara input,
basis pengolahan data, dan output, tetapi memiliki tujuan yang utuh dalam
menghasilkan nilai yang akurat yang dihasilkan oleh alat ukur tersebut. Alat ukur
tinggi badan dapat dirancang dengan memanfaatkan berbagai modul pengontrol
perangkat keras, salah satunya ialah Arduino Uno R3. Di dalam arduino terdapat
sebuah mikrokontroler yang sangat bermanfaat dalam pengontrolan perangkat
keras yaitu mikrokontroler ATMega 328, dengan sejumlah fitur di antaranya OnHip System Debug, 5 ragam tidur (SleepMode), 6 saluran ADC (Analog Digital
Converter) yang mendukung reduksi derau, ragam hemat daya (Power-save
Mode, Power-down), dan ragam siaga (Standby Mode).
Maka dari ulasan tersebut, penulis bermaksud untuk merancang sebuah
alat ukur tinggi badan dengan modul Arduino R3, sensor PING Parallax
Ultrasonic. Judul penelitian yang diteliti adalah “Rancang Bangun Alat Ukur
Tinggi Badan Otomatis Berbasis Arduino Uno R3 Menggunakan Sensor
5
PING Parallax Ultrasonic dengan Tampilan LCD (Liquid Crystal Display) dan
Suara.”
6
1.2 .
Batasan Masalah
Berdasarkan identifikasi masalah di atas, maka batasan masalah pada
penelitian adalah :
1. Alat yang dirancang berupa pengukur tinggi badan manusia secara
otomatis.
2. Alat yang dirancang menggunakan modul Arduino Uno R3.
3. Sensor pendeteksi menggunakan sensor PING Parallax Ultrasonic.
4. Rancangan perangkat lunak (software) dengan menggunakan bahasa
processing dan writing platform atau yang lebih dikenal dengan bahasa C.
5. Informasi sinyal output yang dihasilkan ditampilkan pada layar LCD
(Liquid Crystal Display) dan suara.
1.3 .
Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dalam penelitian ini sebagai berikut :
1. Bagaimana membuat alat ukur tinggi badan manusia secara otomatis?
2. Bagaimana rancangan sistem alat ukur tinggi badan otomatis berbasis
Arduino Uno R3 menggunakan sensor PING Parallax Ultrasonic dengan
Tampilan LCD (Liquid Crystal Display) dan suara?
3. Bagimana respon alat terhadap output pengukuran?
1.4
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk untuk :
1. Membuat suatu alat ukur tinggi badan secara otomatis.
2. Mengetahui hasil rancangan alat ukur tinggi badan otomatis dengan
menggunakan sensor PING dan modul Arduino Uno R3.
3. Mengetahui respon yang diberikan rangkaian sistem terhadap output
pengukuran.
7
1.5
Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah :
1. Dapat menghasilkan alat yang dapat mengukur tinggi badan manusia
secara otomatis.
2. Dapat membantu seseorang maupun lembaga-lembaga terkait (kesehatan,
kepolisian, kemiliteran, kelautan, badan transmigrasi, dan lain sebagainya)
dalam pengukuran tinggi badan manusia.
3. Dapat memberikan informasi bagi para peneliti untuk melakukan
penelitian lanjutan.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1.
KESIMPULAN
Setelah dilakukan pembuatan alat ukur tinggi badan otomatis dengan
sensor PING Parallax Ultrasonic kemudian melakukan pengujian alat, maka
dapat diambil kesimpulan :
1. Alat yang dirancang dapat bekerja secara baik dan otomatis tanpa perlu
melakukan pe-resetan ulang dalam pemakaiannya.
2. Hasil pengujian kepekaan alat memiliki persentase kesalahan sebesar
1,51%, sedangkan persentase kesalahan hasil pengujian alat terhadap
tinggi badan manusia bernilai 0.46%. pada rentang 135,48 cm hingga
181,22 cm dengan tingkat kepercayaan 95 %.
3. Berdasarkan
perhitungan
selang
kepercayaan
bagi
rata
–
rata
perhitungannya alat mampu bekerja dengan baik pada rentang 135,48 cm
hingga 181,22 cm dengan tingkat kepercayaan 95 %, maka alat ukur
tinggi badan manusia ini dapat dipergunaakan untuk mengganti alat yang
konvensional.
5.2.
SARAN
Berdasarkan hasil penelitian alat ukur tinggi badan otomatis ini peneliti
memberikan saran untuk penelitian selanjutnya, yaitu :
1. Alat yang dirancang sebaiknya diberikan suatu suatu penampang datar
agar sensor dapat bekerja secara baik.
2. Alat yang dirancang sebaiknya menggunakan alat bantu kemiringan,
sehingga konstruksi alat yang tidak rata dapat diketahui demi
menghasilkan pengukuran yang lebih akurat.
3. Hasil pengukuran dapat disimpan berupa data base yang tersambung ke
komputer.
60
61
DAFTAR PUSTAKA
Arief, M.U. 2011. Pengujian Sensor Ultrasonik PING untuk Pengukuran Level
Ketinggian dan Volume Air, Jurnal Ilmiah “Elektrikal Enjiniring”
UNHAS, Volume 09, No.02, Mei –Agustus 2011.
Arduino, 2011. Arduino Manual Documentation and Product Specification,
Arduino Official Site.
Badan penelitian dan Pengembangan Kesehatan Departemen Kesehatan RI. 2007.
Pedoman Pengukuran Dan Pemeriksaan. Jakarta.
Banzi, M. 2008. Getting Started With Arduino. 1 Edition. O’Reilly Media, Inc,
Sebastopol, AS.
Boylestad, L. R. 2006. Electronic Devices And Circuit Theory 9th Edition.
Prentice Hall.
Brooks, M.S. dan Brooks, A.N. Personal And Community Health 16th Edition.
London : The C.V. Mosby Company.
Fatmah. 2006. Persamaan (Equation) Tinggi Badan Manusia Usia Lanjut
(Manula) Berdasarkan Usia Dan Etnis Pada Enam Panti Terpilih Di DKI
Jakarta Dan Tangerang Tahun 2005, Jurnal Makara Kesehatan, Volume
10, No. 1, Juni 2006 : 7-16.
Hardinsyah, dkk. 2008. Hubungan Konsumsi Susu Dan Kalsium Dengan Densitas
Tulang Dan Tinggi Badan Remaja, Jurnal Gizi Dan Pangan, Volume 3 No.
1, Maret 2008 : 43-48.
Inkubator. 2014. Master Mikro Arduino. Yogyakarta: PT. Inkubator Teknologi.
Iswanto. 2008. Belajar Mikrokontroler Dengan Bahasa C. Yogyakarta : Penerbit
ANDI.
Istiyanto, E. J. 2013. Pengantar Elektronika dan Instrumentasi. Yogyakarta:
Penerbit ANDI.
Kemenkes. 2012. Pedoman Pencegahan dan Penanggulangan Kegemukan dan
Obesitas pada Anak Sekolah, ISBN 978-602-235-038-5, Jakarta.
Morris, S. A. 2001. Measurement and Instrumentation Principle. New Delhi:
Butterwoth-Heinemann.
62
Pambudi, E.P. dan Aji, W.T.Y. 2010. Alat ukur tinggi badan dengan Gelombang
ultrasonik berpenampilan digital, Prosiding Seminar Nasional Aplikasi
Sains & Teknologi (SNAST) Periode III, Yogyakarta, 3 November 2012
ISSN: 1979-911X.
Pratama, M. dkk. 2012. Akuisisi Data Kinerja Sensor Ultrasonik Berbasis Sistem
Komunikasi Serial Menggunakan Mikrokontroler Atmega 32, Electrans,
Vol.11, No.2, September 2012 , 36-43, ISSN 1412 – 3762.
Prawiroredjo, K. dan Asteria, N. 2008. Detektor jarak dengan sensor Ultrasonik
berbasis Mikrokontroler, JETri, Volume 7, Nomor 2, Februari 2008,
Halaman 41-52, ISSN 1412-0372.
Prihono, Dkk. 2009. Jago Elektronika Secara Otodidak. Jakarta : Kawan Pustaka.
Salam, A.E.U. dan Yohannes, C. 2011. Pengukur Tinggi Badan Dengan Detektor
Ultrasonik, Prosiding 2011.
Setiawan, E. 2009. Alat Ukur Tinggi Badan Digital Menggunakan Ultrasonic
Berbasis Mikrokontroler ATMega 16 Dengan Tampilan LCD, Jurnal
Emitor, Vol. XI, No. 2, ISSN 1411-8890.
Sudirham, S. 2002. Analisis Rangkaian Listrik. Bandung: Penerbit ITB.
Tokheim, L.R. 1994. Digital Electronic Fouth Edition. McGRAW-HILL, Inc.
Tooley, M. 2003. Rangkaian Elktronika Prinsip Dan Aplikasi Edisi kedua. Jakarta
: Erlangga.
Woolard, G. B. 2006. Practical Electronic. McGraw-Hill Book Company (UK)
Limited.