Sistematika Penulisan ADC Instrumen Evaluator Status Gizi Balita Posyandu (Hardware)

1.5 Metode Penelitian

Metode penelitian yang digunakan dalam pengerjaan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :  Studi literatur Mempelajari berbagai literatur dari buku maupun internet yang berhubungan dengan masalah yang dihadapi dalam pembuatan alat baik karakteristik dari komponen, teknik penggunaannya dan teknik merangkai komponen serta teknik-teknik dasar yang digunakan dengan maksud untuk memperoleh data yang sesuai dan tepat.  Observasi Mengunjungi Posyandu serta melakukan wawancara dengan petugas Posyandu.  Perancangan Alat Perancangan mikrokontroler dan mengumpulkan komponen- komponen yang akan digunakan dalam pembuatan alat yang sesuai dengan kebutuhan dan hasil bimbingan dengan dosen pembimbing.  Eksperimen Hal ini dilakukan dengan merealisasikan pembuatan hardware dan software . Kemudian melakukan percobaan serta menganalisa kerja hardware tersebut.  Pengujian Pengujian dan analisis merupakan metode untuk mengetahui hasil dari perancangan sistem yang telah selesai dibuat, apakah sudah sesuai dengan yang direncanakan atau masih terdapat kekurangan, selanjutnya akan dilakukan pengujian secara teoritis maupun praktis, sehingga pada akhirnya dapat diperoleh suatu kesimpulan dari hasil penelitian.

1.6 Sistematika Penulisan

Penelitian ini disusun berdasarkan kerangka penulisan sebagai berikut : 4 BAB I : PENDAHULUAN Pada bab ini menjelaskan tentang latar belakang, rumusan masalah, maksud dan tujuan penelitian, batasan masalah, metode penelitian dan sistematika penulisan. BAB II : LANDASAN TEORI Pada bab ini membahas dasar-dasar teori dari hardware dan software yang diperlukan untuk perancangan perangkat ini. BAB III : PERANCANGAN SISTEM Pada bab ini membahas tentang perancangan hardware dan software dari alat yang dibuat serta cara kerja dari alat tersebut. BAB IV : PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN Pada bab ini membahas tentang hasil penelitian dan hasil pengujian dari alat yang telah dibuat. BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini membahas tentang kesimpulan dan saran yang bermanfaat bagi perbaikan dan perkembangan alat penimbang dan pengukur badan bayi ini. DAFTAR PUSTAKA Berisi tentang judul serta pengarang dari buku-buku yang digunakan untuk menunjang terselesaikannya tugas akhir ini. 5 BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Konsep Dasar Posyandu

Pada konsep dasar Posyandu, akan menjelaskan tentang pengertian Posyandu, sejarah Posyandu, tujuan penyelenggaraan Posyandu, sasaran pelayanan kesehatan, serta kegiatan apa saja yang ada pada Posyandu.

2.1.1 Pengertian Posyandu

Pos Pelayanan Terpadu Posyandu adalah suatu forum komunikasi, alih teknologi dan pelayanan kesehatan masyarakat oleh dan untuk masyarakat yang mempunyai nilai strategis untuk mengembangkan sumber daya manusia sejak dini. Posyandu adalah pusat pelayanan Keluarga Berencana dan Kesehatan yang dikelola dan diselenggarakan untuk dan oleh masyarakat dengan dukungan teknis dari petugas kesehatan dalam rangka pencapaian NKKBS. [2] Pos Pelayanan Terpadu Posyandu merupakan salah satu lembaga pedesaan atau pendukuhan yang menampung dan menjadi wahana partisipasi masyarakat dalam program Keluarga Berencana dan Kesehatan. [6]

2.1.2 Sejarah Posyandu

Dimasa lalu Posyandu dikembangkan oleh masyarakat sebagai dua jenis Pos Pelayanan, yaitu Pos Pelayanan KB dan Pos Pelayanan Kesehatan. Pos Pelayanan KB dibantu oleh jajaran BKKBN, sedangkan Pos Kesehatan Desa dibantu oleh jajaran Departemen dan Dinas Kesehatan. Karena sasaran kedua Pos Pelayanan hampir sama, sehingga dalam praktek, waktu dan kegiatan kedua jenis Pos tersebut dipadukan oleh masyarakat.

2.1.3 Tujuan Penyelenggaraan Posyandu

a. Mempercepat penurunan angka kematian ibu dan anak. b. Meningkatkan pelayanan kesehatan ibu untuk menurunkan IMR Index Maternal Rate atau angka kematian ibu. 6 c. Meningkatkan kemampuan masyarakat untuk mengembangkan kegiatan kesehatan dan kegiatan-kegiatan lain yang menunjang peningkatan kemampuan hidup sehat. d. Pendekatan dan pemerataan pelayanan kesehatan kepada masyarakat dalam usaha meningkatkan cakupan pelayanan kesehatan kepada penduduk berdasarkan letak geografi. e. Meningkatkan dan pembinaan peran serta masyarakat dalam rangka alih teknologi.

2.1.4 Sasaran dalam Pelayanan Kesehatan di Posyandu

a. Bayi berusia kurang dari 1 tahun. b. Anak balita usia 1 sampai 5 tahun. c. Ibu hamil, ibu menyusui dan ibu nifas. d. Wanita Usia Subur WUS.

2.1.5 Kegiatan Posyandu

a. Kesehatan ibu dan anak. b. Keluarga Berencana. c. Imunisasi. d. Peningkatan gizi. e. Pencegahan dan penanggulangan diare.

2.2 Perangkat Keras

Perangkat keras utama yang digunakan dalam Tugas Akhir ini adalah Arduino Uno, sensor flexiforce, sensor ultrasonik, LCD, serta Tri state buffer sebagai komponen switching.

2.2.1 Arduino Uno

Arduino uno adalah board mikrokontroler berbasis ATmega 328. Board ini memiliki 14 pin inputoutput digital 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM, 6 pin input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, konektor sumber tegangan, header ICSP, dan tombol reset. Board ini memuat segala hal yang dibutuhkan untuk mendukung kinerja mikrokontroler. Untuk menggunakan board ini hanya dengan menghubungkan ke komputer melalui USB atau memberikan 7 tegangan DC dari baterai atau adaptor AC ke DC. Arduino uno menggunakan ATmega16U2 yang diprogram sebagai USB-to-serial converter untuk komunikasi serial dengan komputer melalui port USB. Pada tabel 2.1 di bawah merupakan spesifikasi Arduino Uno secara lengkap : Tabel 2.1 Deskripsi Arduino Uno Mikrokontroler ATmega 328 Tegangan kerja 5V Tegangan masukan 7-12V rekomendasi Tegangan masukan 6-20V batas IO 14 pin 6 pin untuk PWM Arus DC per IO 40mA Arus DC untuk pin 3.3V 50mA Flash Memory 32 KB dengan 0.5 KB digunakan untuk bootloader SRAM 2 KB EEPROM 1 KB Kecepatan clock 16MHz Berikut adalah contoh gambar board sistem minimum Arduino Uno pada gambar 2.1 : Gambar 2.1 Arduino Uno 8

2.2.1.1 Catu Daya

Arduino uno dapat diberi daya melalui koneksi USB Universal Serial Bus atau melalui power supply eksternal. Jika arduino uno dihubungkan dengan kedua sumber daya tersebut secara bersamaan maka arduino uno akan memilih salah satu sumber daya secara otomatis untuk digunakan. Power supply ekternal yang bukan melalui USB dapat berasal dari adaptor AC ke DC atau baterai. Adaptor dapat dihubungkan ke soket power pada arduino uno. Jika menggunakan baterai, ujung kabel dihubungkan kedalam pin GND dan Vin yang berada pada konektor POWER. Arduino uno dapat beroperasi pada tegangan 6 sampai 20 volt. Jika arduino uno mendapat tegangan di bawah 7 volt, kemungkinan tegangan pada pin 5V menjadi di bawah 5 volt dan kinerja arduino uno menjadi tidak stabil. Jika mendapat tegangan lebih dari 12 volt, penstabil tegangan kemungkinan akan menjadi terlalu panas dan merusak arduino uno. Tegangan rekomendasi yang diberikan ke arduino uno berkisar antara 7 sampai 12 volt. Pin-pin teganan pada Arduino uno sebagai berikut:  Vin adalah pin untuk mengalirkan sumber tegangan ke arduino uno ketika menggunakan sumber daya eksternal selain dari koneksi USB atau sumber daya yang teregulasi lainnya. Sumber tegangan juga dapat disediakan melalui pin ini jika sumber daya yang digunakan untuk Arduino uno dialirkan melalui soket power.  5V adalah pin yang menyediakan tegangan teregulasi sebesar 5 volt berasal dari regulator tegangan pada arduino uno.  3.3V adalah pin yang meyediakan tegangan teregulasi sebesar 3,3 volt berasal dari regulator tegangan pada arduino uno.  GND adalah pin ground.

2.2.1.2 Memory

ATmega328 ini memiliki 32 KB dengan 0,5 KB digunakan untuk bootloader . ATmega328 juga memiliki 2 KB dari SRAM dan 1 KB dari EEPROM. 9

2.2.1.3 Input dan Output

Masing-masing dari 14 pin digital pada Arduino uno dapat digunakan sebagai input atau output, menggunakan fungsi pinMode, digitalWrite, dan digitalRead. Pin-pin ini beroperasi pada tegangan 5 volt. Setiap pin dapat memberikan atau menerima arus DC maksimum 40 mA dan memiliki resistor pull- up internal dari 20- 50 KΩ. Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi khusus:  Serial: Pin 0 RX dan 1 TX. Digunakan untuk menerima RX dan mengirimkan TX data TTL serial. Pin ini terhubung dengan pin yang sesuai dari chip ATmega16U2 USB-to-Serial TTL.  External Interrupts: Pin 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasi untuk memicu interupsi yang kondisinya dapat diatur.  PWM: Pin 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Menyediakan 8-bit output PWM dengan menggunakan fungsi analogWrite .  SPI: Pin 10 SS, 11 mosi, 12 MISO, 13 SCK. Pin ini mendukung komunikasi SPI.  LED: Pin 13. Ada sebuah LED yang terhubung dengan pin digital 13. Ketika pin mendapat nilai HIGH, LED menyala dan ketika pin mendapat nilai LOW, LED padam. Arduino Uno memiliki 6 input analog, yang masing-masing memiliki resolusi 10 bit, atau 1024 desimal. Tegangan default pengukuran dari 0 sampai 5 volt, dapat pula diatur untuk jangkauan pengukuran menggunakan pin AREF dan fungsi analogReference. Selain itu, beberapa pin memiliki fungsi khusus:  TWI: Pin A4 atau SDA dan pin A5 atau SCL. Mendukung komunikasi TWI Two Wire Interface atau biasa disebut I2C Inter Integrated Circuit.  AREF: Pin referensi tegangan untuk input analog. Dengan menggunakan fungsi analogReference.  RESET: Pin ini digunakan untuk me-reset mikrokontroler dengan memberikan tegangan LOW atau ground. 10

2.2.1.4 Komunikasi

Arduino Uno memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan komputer, Arduino lain, atau mikrokontroler lain. ATmega328 ini menyediakan UART TTL 5V komunikasi serial, yang tersedia pada pin digital 0 RX dan pin digital 1 TX. Sebuah ATmega16U2 yang digunakan untuk melakukan komunikasi serial melalui USB dan dikenali oleh sistem operasi komputer sebagai COM port virtual . Firmware Arduino Uno menggunakan driver USB COM standar, dan tidak membutuhkan driver eksternal. Namun, pada sistem operasi Windows, diperlukan file ber-ekstensi Inf. Perangkat lunak Arduino termasuk serial monitor yang memungkinkan data dapat dikirim dan diterima dari Arduino board. LED RX dan TX di board Arduino berkedip ketika data sedang dikirim atau diterima melalui chip USB-to-serial ATmega16U2 dan koneksi USB ke komputer. ATmega328 ini juga mendukung komunikasi TWI I2C dan SPI.

2.2.1.5 Programming

Arduino Uno dapat diprogram dengan perangkat lunak Arduino. Pertama pilih Arduino Uno dari Tools lalu sesuaikan dengan mikrokontroler yang digunakan. ATmega328 pada Arduino Uno memiliki bootloader yang memungkinkan Anda untuk meng-upload program baru tanpa menggunakan downloader eksternal. Komunikasi menggunakan protokol STK500 dan compiler dengan bahasa C. Sistem dapat menggunakan perangkat lunak FLIP Atmel Windows atau programmer DFU Mac OS X dan Linux untuk memuat firmware baru, dapat juga menggunakan header ISP dengan programmer eksternal.

2.2.1.6 Perangkat Lunak Arduino Sketch

Perangkat lunak yang digunakan untuk Arduino disebut Sketch. Sketch ini ditulis dalam editor teks. Sketch disimpan dengan ekstensi file .ino. Sketch memiliki fitur untuk copy cut paste dan untuk searching replacing teks. Pada bagian pesan memberikan feedback saat menyimpan, mengekspor dan juga menampilkan pesan error. Pada bagian sudut kanan bawah aplikasi, menampilkan nomor port Serial board Arduino yang sedang digunakan. Pada bagian toolbar terdapat tombol verify, tombol upload program, new page, open project, save project , dan membuka serial monitor. 11 Arduino sketch merupakan compiler yang merubah bahasa tingkat tinggi menjadi bahasa mesin. Hasil dari compiler berupa file .hex yang dapat memberi logika sebuah mikrokontroler untuk dapat beroperasi. Arduino board akan beroperasi sesuai dengan perintah pada perangkat lunak yang ditanamkan padanya. Bahasa pemrograman Arduino sketch menggunakan bahasa pemrograman C sebagai dasarnya. Karena menggunakan dasar bahasa pemrograman C, bahasa pemrograman Arduino sketch memiliki banyak sekali kemiripan, walaupun beberapa hal telah dirubah. Setiap program dalam Arduino sketch terdiri dari dua fungsi utama yaitu fungsi setup dan fungsi loop. Instruksi yang berada dalam fungsi setup dieksekusi sekali ketika Arduino board pertama dihidupkan booting. Pada dasarnya instuksi yang berada pada fungsi setup, merupakan konfigurasi dan inisialisasi dari Arduino sketch. Instruksi yang berada pada fungsi loop dieksekusi berulang-ulang hingga Arduino board off catu daya diputus. Fungsi loop merupakan tugas utama dari Arduino sketch. Gambar 2.2 merupakan contoh tampilan dari Arduino sketch. Gambar 2.2 Arduino sketch 12

2.2.2 Sensor Flexiforce

Sensor flexiforce merupakan sebuah sensor gaya force yang mampu mengkonversi nilai gaya N kedalam bentuk resistansi elektrik, sensor ini berbentuk printed circuit yang cukup tipis dan fleksibel. Gambar 2.3 merupakan contoh dari sensor flexiforce beserta spesifikasinya : Gambar 2.3 Sensor Flexiforce - Memiliki range deteksi gaya hingga 100 lbs, dimana 1 lb setara dengan 4.4 N, sehingga jika dikonversi dalam besaran newton, flexiforce memiliki range deteksi 440 N atau sekitar 45 kg. - Linearitas yang mampu dihasilkan ±3, dan mampu merespon perubahan gaya dengan waktu respon 5µs. - Mampu bekerja pada rentang suhu -9 ºC hingga 60ºC. - Namun pada sensor terjadi Repeatability dengan nilai ±2,5 dari skala penuh kondisi sensor terjadi gaya 80, atau dengan kata lain terjadi riak ripple pada output sensor. Dari sensor flexiforce yang ditunjukkan pada Gambar 2.3 dapat diperoleh suatu rangkaian pengubah output sensor yang masih berupa perubahan resistansi menjadi perubahan tegangan dengan ketentuan bahwa tegangan input harus konstan yaitu sebesar +5V, resistansi untuk sensor lebih dari 5MΩ, serta arus maksimal yang digunakan adalah 2,5mA. [1]

2.2.3 Sensor Ultrasonik HY-SRF05

Sensor ultrasonik adalah sensor yang banyak digunakan untuk mendeteksi jarak suatu objek. Sensor ini dapat mengukur jarak dengan keterbatasan sampai dengan 4,5 meter. Sensor ultrasonik terdiri dari rangkaian pemancar ultrasonik yang 13 disebut transmitter dan rangkaian penerima ultrasonik yang disebut receiver. Sinyal 40 kHz dibangkitkan melalui mikrokontroler. Sinyal ultrasonik yang dibangkitkan, kemudian dipancarkan transmitter, ketika sinyal mengenai benda penghalang, maka sinyal ini dipantulkan dan diterima oleh receiver ultrasonik. Sinyal yang diterima oleh receiver diteruskan menuju mikrokontroler untuk dihitung jarak terhadap benda tersebut bidang pantul. Berikut merupakan prinsip kerja dari sensor ultrasonik seperti pada gambar 2.4 : Gambar 2.4 Sensor Ultrasonik Pada tabel 2.2 menunjukkan spesifikasi lengkap dari sensor Ultrasonik HY- SRF05 beserta pin-pin yang digunakan. Tabel 2.2 Spesifikasi sensor Ultrasonik HY-SRF05 Tegangan kerja 5VDC Arus DC 2mA Sinyal output : High 5V dan low 0V Sudut sensor 15 derajat Jangkauan jarak sensor 2cm – 450cm Presisi ~2cm Input sinyal trigger 10µS minimal dengan pulsa TTL Output sinyal echo Sinyal TTL positif dengan lebar pulsa sesuai jarak jangkauan sensor Pin 1. VCC 2. TrigT 3. EchoR 4. OUT 5. GND 14

2.2.4 LCD 20x4

LCD Liquid Crystal Display adalah modul penampil yang banyak digunakan mikrokontroler. LCD yang digunakan pada tugas akhir ini ialah LCD JHD 204A. LCD JHD 204A merupakan modul LCD dengan tampilan 20x4 20 kolom x 4 baris dengan konsumsi daya rendah. Modul tersebut dilengkapi dengan mikrokontroler yang didesain khusus untuk mengendalikan LCD. Mikrokontroler KS0066 buatan Samsung yang berfungsi sebagai pengendali LCD memiliki CGROM Character Generator Read Only Memory, CGRAM Character Generator Random Access Memory , dan DDRAM Display Data Random Access Memory . DDRAM memori untuk mengatur tempat penyimpanan karakter tersebut. Alamat awal karakter 00H dan alamat akhir 39H, alamat awal di baris kedua dimulai dari 40H. Jika ingin meletakkan suatu karakter pada baris ke-2 kolom pertama, maka harus diset pada alamat 40H. Meskipun LCD yang digunakan 16x2 atau 20x4, atau bahkan 40x2, maka penulisan programnya sama. CGRAM merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter, dimana bentuk dari karakter dapat diubah-ubah sesuai dengan keinginan. Namun, memori akan hilang saat power supply tidak aktif sehingga pola karakter akan hilang. Berikut fungsi pin untuk LCD JHD 204A pada tabel 2.3 : Tabel 2.3 Susunan Pin LCD No Pin Deskripsi 1 GND 0VDC 2 VCC 5VDC 3 VEE Tegangan kontras karakter LCD 4 RS Register select, 0 = input instruksi ; 1 = input data 5 RW 1 = read ; 0 = write 6 En Enable clock 7 D0 Data Bus 0 8 D1 Data Bus 1 9 D2 Data Bus 2 10 D3 Data Bus 3 15 No Pin Deskripsi 11 D4 Data Bus 4 12 D5 Data Bus 5 13 D6 Data Bus 6 14 D7 Data Bus 7 15 Anoda Tegangan positif backlight 16 Katoda Tegangan negatif backlight Perlu diketahui, driver pengendali LCD seperti JHD 204A memiliki dua register yang aksesnya diatur menggunakan pin RS. Pada saat RS berlogika 0, register yang diakses adalah perintah, sedangkan pada saat RS berlogika 1, register yang diakses adalah register data. Agar dapat mengaktifkan LCD, proses inisialisasi harus dilakukan dengan cara mengeset bit RS dan meng-clear-kan bit En dengan delay waktu tunda minimal 15 ms. Kemudian mengirimkan data 30H dan ditunda lagi selama 5 ms. Proses ini harus dilakukan tiga kali, lalu mengirim inisial 20H dan interface data length dengan lebar 4 bit saja 28H. Setelah itu display dimatikan 08H dan di-clear-kan 01H. Selanjutnya dilakukan pengesetan display dan cursor, serta blinking apakah ON atau OFF. Pada gambar 2.5 merupakan contoh dari LCD JHD 204A. Gambar 2.5 LCD JHD 204A

2.2.5 Tri State Buffer

Terkadang dalam elektronik digital perlu mengisolasi gerbang logika dari satu sama lain atau mengalihkan jalur switching seperti relay. Salah satu jenis input tunggal gerbang logika yang memungkinkan untuk melakukan hal itu disebut 16 Buffer Digital. Tri state buffer adalah seperti buffer biasa dengan tambahan input untuk mengendalikan output buffer control input. Tri state buffer sangat berguna untuk mengontrol bus data dalam satu jalur yang sama agar tidak terjadi tabrakan antar data collision. Tergantung dari kontrol input ini, output dari buffer dapat bernilai 0, 1, atau tidak berfungsi. Salah satu IC yang digunakan adalah tipe 74LS244N, sebuah IC tri state buffer dengan delapan jalur input dan output. Pada gambar 2.6 merupakan contoh IC 74LS244N. Gambar 2.6 IC 74LS244N Tri state buffer mempunyai 2 input, data input yaitu A dan kontrol input yaitu C. Kontrol input seperti saklar, ketika kontrol input aktif, output = input. Pada Gambar 2.7, jika kontrol input C bernilai 1 maka buffer bekerja seperti biasa, tetapi jika kontrol input C bernilai 0 maka buffer dalam keadaan tidak berfungsi, tidak ada sinyal output. Simbol Ø digunakan untuk menyatakan keadaan tidak berfungsi. Perlu diketahui bahwa keadaan Ø tidak menunjukkan 0 atau 1, tetapi menyatakan bahwa tidak ada sinyal. Dalam istilah elektronika keadaan seperti ini disebut berimpedansi tinggi high impedance. Tri state buffer kontrol input low inverting mirip dengan Tri state buffer biasa, tetapi kontrol input merupakan nilai 0. Contoh pada gambar 2.8. 17 Gambar 2.7 Tri state buffer non inverting Gambar 2.8 Tri state buffer inverting 18 BAB III PERANCANGAN SISTEM Pada bab perancangan sistem ini membahas tentang perancangan secara umum, perancangan perangkat keras, perancangan perangkat lunak dan prinsip kerja, dari masing-masing blok rangkaian.

3.1 Perancangan Secara Umum

Berikut adalah diagram blok sistem yang digunakan pada Instrumen Evaluator Status Gizi Balita pada Posyandu dan penjelasan tentang diagram blok sistem tersebut serta prinsip kerja alat yang digunakan.

3.1.1 Diagram blok sistem

Prinsip kerja sistem yang digunakan dalam perancangan ini adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.1: Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem

3.1.2 Penjelasan Diagram Blok Sistem

Dari diagram blok sistem pada gambar 3.1 dapat diuraikan masing-masing bloknya sebagai berikut: 19  Arduino Uno digunakan sebagai pemroses atau sebagai pengontrol utama dari sistem alat yang digunakan.  Komponen Switching tri state buffer digunakan karena keterbatasan pin pada Arduino Uno, komponen ini berfungsi melakukan pemilihan pada salah satu timbangan yang digunakan.  Sensor flexiforce digunakan sebagai pembaca berat badan balita, sensor akan mengirimkan data berupa tegangan sesuai dengan berat balita ke Arduino Uno.  Sensor Ultrasonik digunakan sebagai pembaca panjang balita, sensor akan mengirimkan data sinyal lebar pulsa ke Arduino Uno.  LCD digunakan sebagai media untuk menampilkan data hasil penimbangan dan pengukuran panjang badan yang dikirim oleh masing-masing sensor ke Arduino Uno.  Komputer Database untuk menyimpan data hasil penimbangan dan pengukuran, agar data yang di simpan lebih sistematis dan mudah untuk dicari kembali.  Hasil pengukuran secara otomatis akan dibandingkan dengan status gizi balita pada database, kemudian evaluasi gizi balita dapat diketahui.

3.1.3 Prinsip Kerja Alat

Prinsip kerja alat ini beroperasi setelah mendapat perintah dari komputer, pada program komputer memilih salah satu timbangan yang akan digunakan. Mikrokontroler membaca data sensor flexiforce dan ultrasonik selanjutnya mengubah data tersebut menjadi panjang badan serta berat badan kemudian dikirimkan kembali pada komputer untuk mendapatkan status gizi balita. Selain dikirim pada komputer, data panjang dan berat badan juga ditampilkan pada LCD yang terdapat pada timbangan dalam satuan centimeter cm dan kilogram kg.

3.2 Perancangan Perangkat Keras

Perancangan perangkat keras meliputi perancangan timbangan, sensor flexiforce, sensor ultrasonik, serta cara kerja kontrol timbangan. 20

3.2.1 Perancangan Timbangan Bayi

Bahan yang digunakan sebagai baki timbangan adalah fiber glass, pemilihan bahan menggunakan fiber glass berdasarkan pertimbangan bahwa disamping kokoh, fiber glass juga lebih mudah dibentuk. Terdapat 2 buah timbangan yang masing-masing untuk bayi usia 0 bulan sampai dengan 12 bulan atau untuk anak yang belum bisa berjalan timbangan bayi dan untuk balita usia di bawah 60 bulan atau 5 tahun timbangan balita. Berikut contoh timbangan bayi yang ditunjukkan pada gambar 3.2 dan timbangan balita pada gambar 3.3 : Gambar 3.2 Timbangan bayi Panjang = 86 cm Lebar = 30 cm Berat maksimal = 20 kg Gambar 3.3 Timbangan balita Tinggi = 121 cm Berat maksimal = 30 kg 21

3.2.2 Sensor Flexiforce

Sensor flexiforce merupakan sebuah sensor gaya force atau beban load, sensor ini berbentuk printed circuit yang sangat tipis dan fleksibel. Sensor flexiforce sangat mudah diimplementasikan untuk mengukur gaya tekan antara 2 permukaan dalam berbagai aplikasi. Sensor flexiforce bersifat resistif dan nilai konduktansinya berbanding lurus dengan gayabeban yang diterimanya. Semakin besar beban yang diterima sensor flexiforce maka nilai hambatan output-nya akan semakin menurun. Rating beban maksimum sensor flexiforce bermacam-macam, yaitu 1 lb. 4,4N, 25 lb. 110N dan 100 lb. 440N. Berikut adalah contoh gambar sensor flexiforce pada gambar 3.4 : Gambar 3. 4 Sensor Flexiforce Gambar 3.5 merupakan skema rangkaian yang digunakan pada timbangan bayi dan timbangan balita. Gambar 3.5 Rangkaian sensor Flexiforce 22 Pada keadaan tanpa beban, resistansi sensor ini lebih dari 5M Ω. Ketika terdapat beban maksimum, resistansi sensor akan turun hingga kurang lebih 20K Ω. Dari ilustrasi tersebut dapat dilakukan kalkulasi bahwa nilai resistansi output pada flexiforce berbanding terbalik dengan gaya yang diterimanya. Bila hubungan bebangaya dan resistansi tersebut dihubungkan dalam suatu grafik maka akan tampak seperti gambar 3.6. Gambar 3.6 Resistansi terhadap beban

3.2.3 Sensor ultrasonik

Prinsip kerja sebuah modul sensor ultrasonik yaitu mendeteksi objek dengan cara mengirimkan gelombang ultrasonik dan kemudian menerima pantulan gelombang tersebut. Sensor ultrasonik hanya akan mengirimkan gelombang ultrasonik ketika ada pulsa trigger dari mikrokontroler Pulsa high selama 10µS. Gelombang ultrasonik dengan frekuensi sebesar 40 KHz akan dipancarkan selama 200µS. Gelombang ini akan merambat di udara dengan kecepatan 344.424 mdetik atau 1 cm setiap 29.034µS, mengenai objek untuk kemudian terpantul kembali ke sensor. Selama menunggu pantulan, sensor ultrasonik akan menghasilkan sebuah pulsa. Pulsa ini akan berhenti low ketika gelombang pantulan terdeteksi oleh sensor. Oleh karena itu, lebar pulsa tersebut dapat merepresentasikan jarak antara sensor dengan objek. Selanjutnya mikrokontroler cukup mengukur lebar pulsa tersebut dan mengkonversinya dalam bentuk jarak dengan perhitungan sebagai berikut : 23  Jarak = Lebar Pulsa29.034uS 2 dalam cm atau  Jarak = Lebar Pulsa x 0.034442 2 dalam cm Berikut adalah contoh gambar sensor ultrasonik pada gambar 3.7 dan diagram waktu dari sensor Ultrasonik HY-SRF05 pada gambar 3.8 : Gambar 3.7 Sensor Ultrasonik HY-SRF05 Gambar 3.8 Diagram waktu sensor Ultrasonik HY-SRF05

3.2.4 Pengontrol Timbangan

Pengontrol timbangan berfungsi untuk memproses data yang diberikan oleh tiap-tiap sensor pada masing-masing timbangan. Pengontrol timbangan juga dapat memilih timbangan mana yang akan diaktifkan melalui rangkaian switching yang terhubung dengan kedua timbangan. Pada saat awal diaktifkan booting, pengontrol menunggu perintah dari komputer yang akan memberikan sinyal berupa 24 data numerik 0 atau 1. Setelah pengontrol mendapat sinyal dari komputer, pengontrol akan mengaktifkan salah satu timbangan dan membaca sensor yang ada pada timbangan tersebut. Data dari sensor ultrasonik berupa lebar pulsa yang dikonversi menjadi panjang cm dan data sensor flexiforce berupa tegangan yang dikonversi melalui ADC yang ada pada Arduino Uno menjadi berat kg. Data panjang dan berat dikirim kembali kepada komputer untuk disimpan pada database dan diketahui status gizi dari bayibalita yang ditimbang. Setelah mengirim data, pengontrol kembali diam dan menunggu perintah selanjutnya dari komputer. Berikut adalah skematik pengontrol timbangan pada gambar 3.9 yang digunakan pada tugas akhir ini. Gambar 3.9 Skematik pengontrol timbangan

3.3 Perancangan Perangkat Lunak

Perancangan perangkat lunak digunakan sebagai acuan dalam membuat perangkat lunak yang kemudian bisa disesuaikan dengan kebutuhan saat 25 implementasi. Perancangan perangkat lunak untuk Arduino Uno dengan compiler arduino sketch menggunakan bahasa C.

3.3.1 Flowchart program

Perancangan flowchart program akan mempermudah dalam pembacaan program, bila nanti terjadi kesalahan error dapat dengan mudah diketahui dalam alur flowchart program. Di bawah ini merupakan flowchart dari program kontroler timbangan yang menggunakan Arduino Uno sebagai mikrokontroler. Flowchart program yang digunakan seperti yang tertera pada gambar 3.10. Gambar 3.10 Flowchart program Keterangan : 1 = Memulai program 2 = Menunggu sinyal dari komputer pemilihan timbangan bayi atau balita 26 3 = Bila sinyal dari komputer memilih timbangan bayi maka lanjut ke proses 5, bila tidak maka lompat ke pengecekan pada proses 4 4 = Bila sinyal dari komputer memilih timbangan balita maka lanjut ke proses 6, bila tidak maka ulangi menunggu sinyal dari komputer 5 = Membaca tinggi dan berat badan bayi lalu mengubahnya yang berupa durasi waktu dari sensor ultrasonik menjadi panjang cm serta perubahan tegangan dari sensor flexiforce menjadi berat kg 6 = Membaca tinggi dan berat badan balita lalu mengubahnya yang berupa durasi waktu dari sensor ultrasonik menjadi tinggi cm serta perubahan tegangan dari sensor flexiforce menjadi berat kg 7 = Data panjang dan berat badan bayibalita dikirim ke komputer untuk disimpan pada database untuk dapat mengetahui status gizi dari bayibalita tersebut 8 = Selain dikirim ke komputer, data panjang dan berat juga ditampilkan pada panel LCD di setiap timbangan

3.3.2 Teknik

Switching Teknik switching merupakan cara memperpendek jalur proses. Teknik ini memakai suatu indikator untuk mengantisipasi proses yang akan dilakukan selanjutnya. Indikator ini dapat dimisalkan seperti Switch pada tombol lampu, dimana tombol ini dapat mengatur dua kondisi yaitu nyala atau padam. Namun dalam tugas akhir ini berupa variabel yang diisi dengan dua kondisi yaitu 0 atau 1. Melalui isi variabel tersebut dapat diketahui kondisi proses yang dipilih antara timbangan bayi atau timbangan balita. Sehingga dapat dilakukan pengalihan proses tanpa melalui proses sebelumnya, sehingga dapat mempersingkat alur proses. Pada gambar 3.11 merupakan contoh diagram teknik switching. 27 Gambar 3.11 Teknik Switching

3.4 ADC

ADC Analog to Digital Converter berfungsi mengubah data analog yang dihasilkan oleh sensor flexiforce menjadi data digital, Arduino uno menggunakan ADC dengan resolusi 10 bit yaitu rentang data yang dihasilkan dari 0 sampai 1023 desimal. Data digital ini yang digunakan sebagai acuan penunjuk berat dengan satuan kg. Berikut merupakan konversi data analog menjadi data digital : KD = Vin Vref x KD = Keluaran Digital Vin = Tegangan input ADC output dari flexiforce Vref = Tegangan referensi ADC Arduino uno 5 volt 1023 = Resolusi ADC 2 10 – 1 28 Menghitung nilai tegangan per 1 bit atau bisa disebut sebagai nilai step size ADC pada perancangan yang telah dibuat. SS = Vref Resolusi ADC SS = Step Size volt Vref = Tegangan referensi ADC Arduino uno 5 volt Resolusi ADC = 1023 2 10 – 1 Dengan menggunakan perhitungan di atas, dapat dihitung nilai per 1 bit dari ADC yang digunakan sebesar 0.0048 volt atau sebesar 4,8 mv. 38 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN