21
Pada gambar 3.2 untuk Box pengendali utama terdiri dari rangkaian mikrokontroler, rangkaian driver LCD dan rangkaian pengkondisi sinyal. Untuk
dimensi atau ukuran dari alat juga dapat dilihat pada gambar tersebut.
3.2. Perancangan dan Realisasi Perangkat Keras
Pada bagian ini dijelaskan mengenai perancangan dari perangkat keras yang dibuat. Perancangan modul timbangan digital disusun dengan komponen seperti sensor
berat
strain gauge
, untai penyeimbang jembatan
wheatstone
, rangkaian pengkondisi sinyal sebagai rangkaian penguat sinyal sensor berat. Dan perangkat keras lainnya
seperti modul sensor tinggi, board mikrokontroler, LCD penampil maupun catu daya yang dibutuhkan.
3.2.1 Sensor
Strain Gauge
Sensor berat yang digunakan adalah
strain gauge
disusun dengan konfigurasi rangkaian jembatan
wheatstone
. Dalam penerapannya untai jembatan
wheatstone
digabung dengan untai penyeimbang jembatan. Gambar 3.3 adalah contoh sensor
strain gauge
yang digunakan sebagai timbangan digital.
Gambar 3.3
Strain Gauge Sensor
Sedangkan untuk
konfigurasi rangkaian
jembatan
wheatstone
digabungkan dengan untai penyeimbang rangkaian jembatan dapat dilihat di bab dua pada gambar 2.10. Realisasi perangkat keras untuk sensor
strain gauge
dan untai penyeimbang rangkaian jembatan dapat dilihat pada gambar 3.4.
22
Gambar 3.4 Realisasi Sensor Berat dan Untai Penyeimbang
3.2.2 Rangkaian Pengkondisi Sinyal
Tegangan keluaran dari sensor berat sebelum masuk ke pin ADC mikrokontroler dihubungkan terlebih dahulu dengan rangkaian pengkondisi sinyal. Didalam
perancangan ini digunakan IC
Integrated Circuit
INA125P yang merupakan IC instrumentasi yang mempunyai karakteristik[11] :
Low quiescent current
460 µA
Precision Voltage Reference
: 1.24V, 2.5V, 5V or 10V
Sleep Mode
Low Offset Voltage
250µV
maximal
Low Offset Drift
2µV
o
C
maximal
Low Input Bias Current
20nA
maximal
High CMRR
100dB
minimal
Low noise
38nV √ at f=1kHz
Input Protection to
±40V
Wide Supply Range Single Supply
2.7V
to
36V
Dual Supply
±1.35V
to
±18V
Berdasarkan hasil pengukuran didapatkan selisih tegangan pada rangkaian jembatan modul sensor berat yang dapat dilihat pada tabel 3.1.
23
Tabel 3.1 Pengukuran Selisih Tegangan Modul Sensor Berat
Beban Vo = V
+
- V
-
Sensor Berat 5kg
0,1mV 15kg
0,3mV 20kg
0,4mV 30kg
0,6mV 35kg
0,7mV 50kg
1,0mV 60kg
1,2mV 75kg
1,5mV 85kg
1,7mV 95kg
1,9mV 105kg
2,1mV 115kg
2,3mV 125kg
2,5mV 135kg
2,7mV 150kg
3,0mV
Pada saat diberi beban maksimum yaitu 150 kg, tegangan selisih sensor berat sebesar 3,0 mV. ADC mikrokontroler hanya dapat diberi masukan tegangan dari 0 volt sampai 5
volt, jika ditentukan untuk berat maksimum nilai tegangannya adalah 4,5 volt setelah masuk rangkaian penguat. Maka besar penguatan yang diperlukan adalah :
3.1
Besar penguatan IC INA125P dapat diatur sesuai dengan rumus sebagai berikut 3.2
Jika besar penguatan yang dibutuhkan adalah 1500 kali maka nilai R
G
yang harus dipasang adalah :
24
Jadi nilai R
G
yang harus dipasang sebesar 40 Ω untuk mendapatkan penguatan sebesar 1500 kali.
Bandgap V
REF
+ -
A
1
Ref Amp
+ -
A
2
+ -
30 kΩ
30 kΩ
10 kΩ
10 kΩ
R R
2R 4R
INA125 V+
SLEEP
V- V
IN +
V
IN -
R
G
Sense V
REF
Out V
REF
BG V
REF
COM
V
REF
2.5 V
REF
5 V
REF
10
IA
REF
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
11 12
13 14
15 16
Pin ADC Arduino
UNO
1kΩ 1kΩ
1kΩ 1kΩ
10 kΩ
10 kΩ
0,1µF
5V
40 Ω
Gambar 3.5 Rangkaian Modul Sensor Berat
25
Gambar 3.6 Realisasi Modul Sensor Berat
3.2.3 Perancangan Modul Sensor Tinggi