bab 3 perancangan dan pembuatan

BAB 3
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN
3.1.
Diagram Blok System perancangan Timbangan Buah Digital
Diagram blok sistem merupakan salah satu bagian terpenting dalam perancangan
dan pembuatan alat ini, karena dari diagram blok dapat diketahui prinsip kerja
keseluruhan rangkaian.
Power Suplay
Load Cell
Modul Hx711
Mikrokontroler
LCD
KEYPAD 4X4
Gambar 3.1. Gambar diagram blok
21
Universitas Sumatera Utara
3.1.1 Fungsi Tiap Blok
1.
Blok Atmega32
: Mengkonversi data dari sensor
load cell ke LCD
2.
Blok Sensor Load cell
: Inputan Massa dan di ubah menjadi sinyal digital
3.
Blok Modul HX711
: Sebagai pengondisi sinyal data dari load cell ke 24
bit
4.
Blok LCD
: Sebagai output tampilan
5.
Blok power supply
: Sebagai penyedia tegangan ke system dan
Sensor
6.
3.2.
Blok keypad 4x4
: Sebagai inputan harga pada jenis yang ditimbang.
Rangkaian penstabil tegangan( Regulator)
Gambar 3.2 rangkaian regulator 7805
Pada umumnya mikrokontroler membutuhkan tegangan 5 volt atau sesuai
dengan datasheet, 3,3v sampai dengan 5,5 volt, selain tegangan dari pada itu
mikrokontroler tidak akan berjalan normal. Inputan regulator yang digunakan
22
Universitas Sumatera Utara
12V, dengan menggunakan IC7805 maka teganan akan stabil menjadi 5 volt,
sesuai yang dibutuhkan oleh mikrokontroler.
3.3. Rangkaian Mikrokontroller Atmega32
Rangkaian sistem minimum mikrokontroler ATMEGA32 dapat dilihat pada
gambar di bawah ini :
Gambar 3.3 Rangkaian sistem minimum mikrokontroler ATMEGA32
Dari gambar 3.3, Rangkaian tersebut berfungsi sebagai pusat kendali dari
seluruh sistem yang ada. Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC
Mikrokontroler Atmega32. Semua program diisikan pada memori dari IC ini
sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki.
Untuk men-download file heksadesimal ke mikrokontroler, Mosi, Miso,
Sck, Reset, Vcc dan Gnd dari kaki mikrokontroler dihubungkan ke Jack 10 Pin
23
Universitas Sumatera Utara
header sebagai konektor yang akan dihubungkan ke ISP Programmer. Dari ISP
Programmer inilah dihubungkan ke komputer melalui port paralel.
Kaki Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd pada mikrokontroler terletak
pada kaki 6, 7, 8, 9, 10 dan 11. Apabila terjadi keterbalikan pemasangan jalur ke
ISP Programmer, maka pemograman mikrokontroler tidak dapat dilakukan karena
mikrokontroler tidak akan bisa merespon.
3.4. Perancangan Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display)
Pada alat ini, display yang digunakan adalah LCD (Liquid Crystal
Display) 16 x 2. Untuk blok ini tidak ada komponen tambahan karena
mikrokontroler dapat memberi data langsung ke LCD, pada LCD Hitachi - M1632
sudah terdapat driver untuk mengubah data ASCII output mikrokontroler menjadi
tampilan karakter. Pemasangan potensio sebesar 10 KΩ untuk mengatur kontras
karakter yang tampil. Gambar 3.4 berikut merupakan gambar rangkaian LCD
yang dihubungkan ke mikrokontroler.
Gambar 3.4. Rangkaian LCD
24
Universitas Sumatera Utara
Dari gambar 3.4, rangkaian ini terhubung ke PB.1 - PB.7, yang merupakan
pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu sebagai Timer/Counter, komperator
analog dan SPI mempunyai fungsi khusus sebagai pengiriman data secara serial.
Sehingga nilai yang akan tampil pada LCD display akan dapat dikendalikan oleh
Mikrokontroller Atmega32.
3.5.
Rangkaian Hx711 dan Load cell
Gambar 3.5 Rangkaian Hx711 dan Load cell
Pada rangkaian ini berisi dua modul: single point load cell 20 Kg berbahan
Aluminium-alloy dan modul ADC (Analog-to-Digital Converter) 24-bit berpresisi
sangat tinggi menggunakan IC HX711 Weight Scale Sensor yang memang
dirancang khusus untuk penggunaan pada sensor berat.
Karena perbedaan yang terukur sangat kecil dalam orde µV (mikro Volt,
sepersejuta Volt), dibutuhkan rangkaian pengubah sinyal analog menjadi digital
yang sangat presisi, untuk itulah pada kit ini kami menyertakan modul HX711
yang beresolusi 24 bit (16,7+ juta undakan pada tangga ADC).
Dengan tingkat presisi setinggi ini, Anda dapat mengukur berat beban
25
Universitas Sumatera Utara
dalam resolusi 5 Kg / 224 atau setara dengan ketepatan 298 µg (0,298 mg, atau
0,000298 gr). Ketepatan ini tiga kali lipat lebih tinggi dibanding tingkat ketepatan
yang ditawarkan pada timbangan emas/permata (jewelry weight scale) komersial
kelas premium yang umum digunakan di toko emas/perhiasan yang presisinya
hanya mencapai 0,001 gr (1 mg), sehingga tantangan pembuatan timbangan
elektronis yang presisi bukan lagi terletak pada sisi elektronisnya namun lebih
pada akurasi rancang bangun mekanis dari timbangan tersebut.
Masukan / input: kabel merah (E+) dan hitam (E-) Keluaran / output: kabel
hijau (A+ atau B+) dan putih (A- atau B-).
3.6.
Rangkaian keypad 4 x 4
Gambar 3.6 rangkaian keypad 4x4
Keypad Matriks adalah tombol-tombol yang disusun secara maktriks
(baris x kolom) sehingga dapat mengurangi penggunaan pin input. Sebagai
contoh, Keypad Matriks 4×4 cukup menggunakan 8 pin untuk 16 tombol.
Proses pengecekkan dari tombol yang dirangkai secara maktriks adalah
26
Universitas Sumatera Utara
dengan teknik scanning, yaitu proses pengecekkan yang dilakukan dengan cara
memberikan umpan-data pada satu bagian dan mengecek feedback (umpanbaliknya) pada bagian yang lain. Dalam hal ini, pemberian umpan-data dilakukan
pada bagian baris dan pengecekkan umpan-balik pada bagian kolom. Pada saat
pemberian umpan-data pada satu baris, maka baris yang lain harus dalam kondisi
inversi-nya.
27
Universitas Sumatera Utara
3.7.
FlowChart Sistem
Start
Inisialisasi PORT
Input Harga
Input beban
Conversi analog to Digital
Proses Perhitungan
Tampil LCD
Selesai
Gambar 3.7. Flow Chart Sistem
28
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Pengujian Timbangan
Di bawah ini merupakan tabel hasil perbandingan nilai timbangan analog dengan
pengukuran alat adalah sbb:
Tabel 4.1 Pengujian berat menggunakan Timbangan Biasa
Timbang
an
Biasa
Hasil pengukuran Alat (Kg)
1
2
3
4
5
Rata-rata error
6
7
8
9
10
[
]
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
0.5
5
6
5
7
6
5
9
8
5
5
1.0
1.0
1.0
1.0
1.1
1.1
1.1
1.1
1.1
1.1
1
5
5
6
0
5
8
2
1
3
2.0
2.0
2.0
2.1
2.1
2.1
2.1
2.1
2.1
2.0
5
6
5
5
6
7
1
3
2
0
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
3.1
7
8
7
7
8
9
9
9
8
7
4.1
4.1
4.1
4.1
4.1
4.2
4.2
4.2
4.1
4.1
8
9
9
9
9
0
0
1
8
8
5.1
5.1
5.1
5.1
5.1
5.1
5.1
5.1
5.1
5.1
4
8
6
6
6
8
5
5
6
6
0 kg
0,5 kg
1 kg
2 kg
3 kg
4 kg
5 kg
0.00
0.06
0.09
0.10
0.17
0.19
0.18
29
Universitas Sumatera Utara
Keterangan:
(n) = Jumlah hasil pengukuran alat pada 10 kali percobaan
Jumlah total rata-rata error = 0.79

Error rata-rata
=
=
= 0.15
 Presentase error
= error rata-rata*100%
= 0.15*100%
= 15%
Tabel 4.2 Pengujian berat menggunakan Timbangan Digital
Hasil pengukuran Alat(Kg)
Timbang
an
1
Digital
2
3
6
7
0.0
0.00
0.00
0
0,5kg
5
8
9
10
0.0
0.00 0.00
0.00
0
0.5
0.5
0.5
0.9
0.99
0.99
1 kg
0.0
0.00
0
0.5
0.5
1
1
0.5
0.5
0.99
0.99
9
0.5
0.5
0.5
1
1
1
9
9
1.9
1.99
1.99
1.9
1.99 1.99
1.99
1.9
1.99
1.9
99
9
8
98
8
9
99
8
99
2.9
2.99
2.99
2.9
2.99 2.99
2.99
2.9
2.99
2.9
97
8
8
97
7
7
97
7
97
3.9
3.99
3.99
3.9
3.99 3.99
3.99
3.9
3.99
3.9
98
9
8
97
8
9
8
99
9
99
4.99
4.99
4.9
4.99
3 kg
7
4 kg
4.9
4.99
5
99
5
9
5
5
9
- 0.5 = 0.00
– 1 = 0.00049
9
2 kg
8
– 0 = 0.00
0
99
5 kg
[
]
0.0
0 kg
4
Rata-rata error
9
98
- 2 = 0.2
- 3 = 0.0028
- 4 = 0.4
- 5 = 0.0007
9
30
Universitas Sumatera Utara
Keterangan:
(n) = Jumlah hasil pengukuran alat pada 10 kali percobaan
Jumlah total rata-rata error = 0.603

Errror rata-rata
=
=

Persentase error
= 0.12
= error rata-rata*100%
= 0.12*100%
= 12 %
Dari hasil pengujian dan analisis keseluruhan menunjukkan perbedaan nilai
yang tertera pada timbangan biasa dengan nilai pada alat. Nilai yang terdapat pada
alat tidak tetap hal ini disebabkan adanya nilai toleransi, akan tetapi dari segi
program alat ini sudah bekerja dengan baik.
4.2. Pengujian Rangkaian Regulator
Pengujian rangkaian regulator ini bertujuan untuk mengetahui tegangan
yang dikeluarkan oleh rangkaian tersebut, dengan mengukur tegangan keluaran
dari output regulator 7805 menggunakan multimeter digital. Setelah dilakukan
pengukuran maka diperoleh besarnya tegangan keluaran sebesar 5 volt. Dengan
begitu dapat dipastikan apakah terjadi kesalahan terhadap rangkaian atau tidak.
Gambar 4.1. Gambar tegangan output ic regulator 7805
31
Universitas Sumatera Utara
4.3.
Pengujian Rangkaian Mikrokontroler Atmega32
Tabel 4.3. Pengukuran Pin IC mikrokontroler ATMEGA32
NO Pin
Tegangan keluaran
1
0,0
2
0,0
3
0,0
4
0,0
5
0,0
6
0,0
7
0,0
8
0,0
9
3,97
10
3,97
11
0,0
12
0,78
13
0,86
14
0,0
15
0,0
16
0,0
17
0,0
18
3,95
19
3,95
20
3,95
21
3,94
22
3,96
23
3,96
24
0,0
25
3,96
26
0,01
27
0,01
32
Universitas Sumatera Utara
28
0,01
29
0,0
30
4,95
31
0,0
32
4,95
33
1,76
34
1,79
35
1,78
36
1,73
37
1,77
38
1,77
39
1,81
40
4,91
Tabel diatas merupakan hasil pengukuran pada IC mikrokontroler ATMEGA32,
pengukuran dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui apakah mikrokontroler
bekerja dengan baik atau tidak yaitu dengan membandingkan tegangan terukur
dengan program maupun data sheet.
4.4.
Interfacing LCD 2x16
Rangkaian LCD dihubungkan ke PB.0….PB7, yang merupakan pin I/O
dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu sebagai Timer, yaitu sebagai timer/counter,
komperator analog dan spimempunyai fungsi khusus sebagai penerimaan data
secara serial. Sehingga nilai yang akan tampil pada LCD display akan dapat di
kendalikan oleh Mikrokontroller Atmega32.Pada bagian ini, mikrokontroller
dapat member data langsung ke LCD. Pada LCD Hitachi- M11632 sudah terdapat
driver untk mengubah ASCII output mikrokontroller menjadi tampilan karakter.
33
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.4. Pengukuran pin IC LCD
No Pin
Tegangan keluaran
1
0,0
2
4,95
3
1,39
4
3,96
5
3,96
6
0,0
7
4,93
8
4,93
9
4,93
10
4,93
11
0,0
12
3,96
13
3,96
14
0,0
15
4,95
16
0,0
Tabel diatas merupakan hasil pengukuran pada Display LCD, pengukurann
dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui apakah LCD bekerja dengan baik atau
tidak yaitu dengan membandingkan tegangan terukur dengan program maupun
data sheet.
4.5.
Pengujian rangkaian HX711 dan Load Cell
Pengujian pada rangkaian ini menggunakan program, hx711 berfungsi
sebaga konversi data dari output load cell menjadi digital, dengan range 24 bit
34
Universitas Sumatera Utara
atau 2^24. Adapun pun konektor yang terhubung antara Vcc gnd data dan sck
adalah
Tabel 4.5 PIN yang terhubung pada hx711.
Pada rangkaian yang digunakan telah sesuai table diatas sehingga hx711 dapat
digunakan dengan baik dan dapat mengukur beban maksimum 5 Kg dengan
ketelitian 1 gram
4.6.
Pengujian rangkaian keypad 4 x 4
Gambar 4.2 skematik keypad
35
Universitas Sumatera Utara
Untuk pengujian keypad ada beberapa tahap. Tentukan terlebih dahulu kolom
sebagai
output
dari
mikrokontroler
sedangkan
baris
sebagai
input
kemikrokontroler.
Langkah pertama (Scanning kolom 1 PC0)
keluarkan output ke kolom 1(PC0)
kemudian deteksi penekanan baris1 (PC4)
kemudian deteksi penekanan baris2 (PC5)
kemudian deteksi penekanan baris3 (PC6)
kemudian deteksi penekanan baris4 (PC7)
Langkah kedua (Scanning kolom 2 PC1)
keluarkan output ke kolom 2 (PC1)
kemudian deteksi penekanan baris1 (PC4)
kemudian deteksi penekanan baris2 (PC5)
kemudian deteksi penekanan baris3 (PC6)
kemudian deteksi penekanan baris4 (PC7)
Langkah ketiga (Scanning kolom 3 PC2)
36
Universitas Sumatera Utara
keluarkan output ke kolom 3 (PC2)
kemudian deteksi penekanan baris1 (PC4)
kemudian deteksi penekanan baris2 (PC5)
kemudian deteksi penekanan baris3 (PC6)
kemudian deteksi penekanan baris4 (PC7)
Langkah kempat (Scanning kolom 4 PC3)
keluarkan output ke kolom 4 (PC3)
kemudian deteksi penekanan baris1 (PC4)
kemudian deteksi penekanan baris2 (PC5)
kemudian deteksi penekanan baris3 (PC6)
kemudian deteksi penekanan baris4 (PC7)
37
Universitas Sumatera Utara
BAB 5
PENUTUP
5.1 KESIMPULAN
Setelah melakukan tahap perancangan dan pembuatan sistem yang kemudian
dilanjutkan dengan tahap pengujian dan analisa maka dapat diambil kesimpulan
sebagai berikut :
1. Piranti elektronik yang dibutuhkan dalam rangkaian timbangan digital ini
adalah mikrokontroler Atmega32, sensor load cell,Ic Hx711, LCD, dan
keypad . alat ini dibuat dengan merangkai piranti piranti elektronik yang
menjadi suatu sistem yang dapat mendeteksi berat buah dan akan
menampilkannya secara otomatis.
2. HX711 presisi 24-bit analog-to-digital converter (ADC) yang di desain
untuk sensor timbangan digital (weight scales) Pada saat sensor
mendeteksi tekanan, maka IC hx711 akan mengubah data analog (sensor)
ke data digital yang kemudian dikirimkan ke LCD.
3. Pada timbangan elektronik ini menggunakan sensor beratLoad Cellsebagai
pendeteksi berat buah-buahan.Setelah ditimbang maka akan keluar kode
dari timbangan ini akan disimpan pada EEPROM (electrically erasablle
programmable read-onlymemory) mikrokontroler ATMega32. Pada saat
buah-buahan diletakkan di atas timbangan, nilai beratnya akan secara
otomatis tampil pada LCD (liquid Crystal Display).
38
Universitas Sumatera Utara
5.2 SARAN
Penulis menyadari bahwa alat ini masih sangat membutuhkan banyak
pengembangan baik dari segi penggunaan dan sistem kerja, maka penulis
mempunyai beberapa saran demi kemajuan dan pengembangan alat ini yakni :
1
Untuk kedepannya fungsi dari alat ini diharapkan bisa diperluas lagi
supaya tidak hanya bisa menimbang dalam berat 5kg saja, tetapi bisa
mengukur beban lebih dari 5kg.
2
Untuk kedepannya diharapkan alat ini dapat dikembangkan lagi dengan
menambahkan keluaran tidak hanya melalui LCD saja tetapi juga dapat
ditambahkan output suara.
39
Universitas Sumatera Utara