CARI SESUATU ?

Minggu, 29 Januari 2017

Pengukur Berat Badan Ideal

Pengukur Berat Badan Ideal

Rofiq Hidayat1, Yustisia Aswin Hapsari2.
Pengampu Dr. Samuel BETA, Ing. Tech.,M.T3.
Prodi Eletronika Jurusan Elektro Politeknik Negeri Semarang
Jl. Prof. H. Soedarto, SH, Tembalang, Semarang, 50275
E-mail : rofiqhidayat07@gmail.com1 , yustisiaaswin@ymail.com2, sambetak2@gmail.com3

Abstract  –  health can be monitored by looking at the body mass index is determined  on the parameters of weight, height and gender of a person. In this case a tool  created to monitor health is Gauges ideal  weight that works so that users can determine whether their weight is ideal or not to weigh the sensor loadcell then enter the data of age and height with the keypad, then the tool will determining weight category is whether the categories of underweight, normal,or overweight.If included in the category of abnormal tool will calculate what your ideal weight for the user. The data were processed using ARM board, and the result is displayed on the LCD screen.

Keywords— ARM, Loadcell Sensor, Keypad, LCD

Intisari – kesehatan dapat dipantau dengan melihat  indeks masa tubuh yang ditentukan dari parameter yaitu berat badan, tinggi badan dan umur seseorang.  Dalam hal ini alat yang dibuat untuk memantau kesehatan adalah Alat Pengukur berat badan ideal yang bekerja agar pengguna dapat mengetahui apakah berat badan mereka ideal atau tidak dengan menimbang berat badan pengguna dengan sensor loadcell kemudian memasukkan data tinggi badan dan umur dengan keypad, kemudian alat akan menentukan kategori berat badan tersebut apakah pada kategori kurus, normal, kelebihan berat, ataupun gemuk. Jika termasuk dalam kategori yang tidak normal alat akan menghitung berapa seharusnya berat badan yang ideal bagi pengguna. Data diolah menggunakan board ARM, dan hasilnya ditampilan pada layar LCD.
Kata Kunci : ARM, Sensor Loadcell, Keypad, LCD
A.    Latar Belakang
Menjaga berat badan ideal merupakan bagian penting dalam gaya hidup sehat. Orang-orang yang mengalami kelebihan berat badan biasanya akan lebih mudah terkena penyakit. Beberapa penyakit yang biasanya menyerang orang dengan berat badan berlebih antara lain adalah: jantung koroner, darah tinggi, stroke, kencing manis, dan penyakit pada sendi penahan berat badan (sendi panggul dan lutut). Sebaliknya, jika berat badan seseorang jauh di bawah normal juga dapat mengakibatkan masalah kesehatan. Mereka memiliki resiko infertilitas dan juga osteoporosis yang tinggi. Kunci utama untuk menjaga berat badan agar selalui berada di batas normal adalah dengan mengkonsumsi makanan sehat dan olahraga yang teratur. Kondisi tubuh yang sehat memiliki perbandingan berat dan tinggi yang seimbang, dari perbandingan tersebut dapat diambil indeks masa tubuh yang dapat menentukan apakah seseorang pada kategori kurus, normal, kelebihan berat, ataupun obesitas sesuai dengan perhitungan indeks masa tubuh.
Agar memudahkan untuk memantau indeks masa tubuh dibuat alat pengukur berat badan ideal yang prinsip kerjanya menggunakan sensor loadcell sebagai timbangan untuk memasukkan data berat badan, kemudian menggunakan keypad untuk memasukkan data umur dan tinggi badan. Semua data tersebut akan diolah menggunakan board ARM dan hasilnya akan ditampilkan ke dalam LCD berupa kategori apakah kurus, normal, kelebihan berat, atau gemuk. Jika berada diluar kategori normal maka akan dihitung  berapa berat ideal yang harus dicapai.

B.    Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas maka dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut :
1.     Bagaimana membuat Alat Pengukur berat badan ideal?
2.     Bagaimana agar alat dapat menghitung berat badan yang ideal?
3. Bagaimana agar alat menunjukkan kategori berat badan seperti kurus, normal, kelebihan berat,gemuk yang sesuai dengan data pengukuran ?

C.    Ruang Lingkup
    Berdasarkan rumusan masalah diatas, agar pembahasan terfokus pada perumusan masalah yang akan dibahas pada alat ini sebagai berikut :
1.     Kapasitas maksimal berat yang dapat diukur oleh sensor loadcell adalah 100 kg.
2.     Data tinggi badan dimasukkan menggunakan keypad.
3.     Kategori berat yang akan ditampilkan adalah kurus, normal dan kelebihan berat badan.
4.     Perhitungan indeks massa tubuh ini juga tidak dapat diaplikasikan pada penderita penyakit kronis, anak-anak, dan dewasa diatas umur 60 tahun.
D.    Tujuan
Tujuan dari pembuatan alat ini adalah sebagai berikut :
1.     Agar dapat merancang dan membuat sistem kerja pengkur berat ideal menggunakan komponen masukan dan luaran yang dikendalikan oleh ARM bekerja sesuai yang diharapkan.
2.     Membuat alat ukur kesehatan yang praktis dan dapat digunakan sehari hari.

E.    Dasar teori
1.     ARM
ARM adalah prosesor dengan arsitektur set instruksi 32-bit RISC (Reduced Instruction Set Computer) yang dikembangkan oleh ARM Holdings. ARM merupakan singkatan dari Advanced RISC Machine. ARM NUC120 merupakan sebuah modul mikronkontroler 32-bit berbasis ARM CortexM0.  ARM NUC 120 BOARD dilengkapi dengan program bootloader sehingga tidak membutuhkan device programmer terpisah. NUC120 dapat beroperasi dengan kecepatan CPU sampai 48MHz. Telah dilengkapi dengan Full Speed USB 2.0 Device Controller yang sangat fleksibel dan dapat dikonfigurasi untuk berbagai aplikasi berbasis USB.



Gambar 1 ARM NUC120

Spesifikasi       :
  • Berbasis NUC120RD2BN dengan Flash memory APROM sebesar 64 Kbyte, 8 Kbyte SRAM, 4 Kbyte Data Flash
  • Memiliki kemampuan IAP (In Applicaton Programming) dan ISP (In System Programming) melalui bootloader software pada LDROM.
  • Tersedia jalur SWD (Serial Wire Debug) yang dapat digunakan untuk debugging sertaprogramming.
  • Dapat diprogram langsung melalui jalur USB.
  • Mendukung Peripheral DMA mode.
  • Memiliki 8 channel ADC dengan resolusi 12 bit
  • Memiliki 4 buah timer 32 bit.
  • Memiliki fungsi Watchdog dan RTC.
  • Dilengkapi dengan 4 buah hardware PWM dengan resolusi 16 bit.
  • Memiliki masing-masing 2 kanal jalur komunikasi UART, SPI, dan I2C.
  •  Memiliki 1 channel I2C.
  • Tersedia antarmuka USB dan UART RS-485.
  • Terdapat sensor suhu built-in dengan range -40 - 125°C  dengan resolusi 1°C. Sensor ini memiliki gain -1.76mV/°C dan offset 720 mV pada suhu 0°C.
  • Memiliki hingga 45 jalur GPIO yang masing-masing dapat dikonfigurasi pull-up/ pull-down resistor, repeater mode, input inverter, dan open-drain mode.
  • Terdapat 22 MHz internal osilator.
  • Frekuensi osilator eksternal sebesar 12 MHz dan fitur PLL sampai dengan 48 MHz.
  •  Frekuensi osilator eksternal sebesar 32.768 KHz yang dapat digunakan untuk fungsi RTC dan Low Power Mode.
  • Tersedia rangkaian reset manual.
  • Bekerja pada tegangan 3,3 – 5,5 V.
  • Dilengkapi dengan regulator 3,3 V dan 5 V dengan arus maksimum 800 mA
  • Tersedia pilihan catu daya input : catu daya eksternal 6,5 – 12 VDC (via regulator), catu daya eksternal 3,3– 5,5 VDC (tanpa melalui regulator), atau menggunakan sumber catu daya dari jalur USB.

2.     Loadcell


Gambar 2 Sensor Loadcell

Sel beban (load cell)  adalah alat elektromekanik yang biasa disebut transduser. Pada lodcell terdapat strain gauge yang dapat mengubah tegangan mekanis yang bekerja menjadi perubahan resistansi.
 

Gambar 3 Straingauge pada Loadcell

Strain gauge tersebut terpasang dalam konfigurasi jembatan wheatstone. Dalam keadaan tidak ada beban yang menekan mekanik, maka tegangan output loadcel adalah nol karena resistansi pada jembatan wheatstone sama . Jika ada beban, nilai resistansi strain gauge berubah sehingga tegangan keluaran loadcell berubah, biasanya tegangan keluaran loadcell dalam orde miliVolt sehingga membutuhkan penguat jika data pengukuran akan diolah dengan mikrokontroler.

Gambar 4 Prinsip kerja jembatan wheatstone pada Loadcell

3.     IC HX711


Gambar 5 Penguat  ICHX711

Modul penguat HX711 adalah modul penguat yang digunakan untuk memudahkan dalam pembacaan  hasil dari  sel beban pada saat  pengukuran berat. Modul  HX711 ini  berfungsi untuk menguatkan sinyal  luaran  dari sensor dan mengonversi data analog menjadi data digital  agar data hasil pengukuran dapat dibaca dan diolah oleh mikrokontroler.
Spesifikasi Teknis modul HX711
1.   Dua kanal ADC (dapat digunakan untuk 2 load cell) dengan luaran TTL (serial
2.   Tersinkronisasi, DI dan SCK).
3.   Tegangan opersional 5 Volt DC
4.   Tegangan masukan diferensial ±40 mV pada skala penuh
5.   Akurasi data 24 bit (24-bit ADC)
6.   Frekuensi pembacaan (refresh rate) 80 Hz
7.   Konsumsi arus kurang dari 10 mA
8.   Ukuran: 38 x 21 mm dengan berat 20 gram

Untuk pin luaran  HX711 terlihat dengan jelas dengan  pada  label yang tercetak  di PCB. Sisi dengan 6-pin terdiri atas AVDD  (E+), GND  (E-), 2 pin untuk kanal A (A-, A+), dan 2 pin untuk kanal B (B-, B+) dihubungkan ke sel beban. Sisi dengan 4-pin untuk dihubungkan dengan  mikrokontroler: pentanahan  (GND), data (DT), serial clock sync(SCK), dan catu daya 5V (VCC).

4.     Keypad
Gambar 6 keypad membran

Papan tombol (keypad)  berfungsi sebagai interface antara perangkat (mesin) elektronik dengan manusia atau dikenal dengan istilah  HMI  (Human Machine 14Interface). Papan tombol matrix 4×4 memiliki konstruksi atau susunan yang simpeldan hemat dalam penggunaan port mikrokontroler. Konfigurasi  papan tombol dengan susunan bentuk matrix ini bertujuan untuk penghematan port mikrokontroler karena  jumlah  tombol  yang dibutuhkan banyak pada suatu sistem dengan mikrokontroler. Konstruksi papan tombol  matrix 4×4 untuk mikrokontroler dapat dibuat seperti pada gambar berikut.

Gamba 7 kontruksi keypad.

Konstruksi  papan tombol  matrix 4×4 diatas cukup sederhana, yaitu terdiri dari 4 baris dan 4. Rangkaian papan tombol  matrix diatas terdiri dari 16 saklar push button dengan konfigurasi 4 baris dan 4 kolom. 8 line yang terdiri dari 4baris dan 4 kolom tersebut dihubungkan dengan port mikrokontroler 8 bit. Sisi baris dari  papan tombol matrix ditandai dengan nama Row1, Row2, Row3 dan Row4, kemudian sisi kolom ditandai dengan nama Col1, Col2, Col3 dan Col4.
5.     LCD
Gambar 8  LCD 2 x16.

LCD (Liquid Crystal Display) dapat diprogram agar bekerja sesuai dengan aplikasi yang telah dirancang. LCD pada prinsipnya sama dengan penampil dot matrik. Jenis-jenis LCD yang ada dipasaran ada dua jenis yaitu LCD teks dan LCD Grafik. LCD Teks adalah jenis LCD yang digunakan untuk menampilkan teks atau angka dalam kode ASCII. Tidak seperti LCD 24 lainnya, LCD teks yang ada dibagi ke dalam sel, dimana tiap selnya hanya dapat menampilkan karakter ASCII. Penampil kristal cair (Liquid Crystal Display: LCD)  berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik. 
Ada beberapa tipe LCD, namun pada alat ini LCD yang digunakan yaitu LCD dengan tipe 2x16, yang artinya LCD tersebut terdiri dari 2 baris dengan masing-masing barisnya tersusun atas 16 karakter. Berikut ini pin, kaki atau jalur masukan dan kontrol dalam suatu LCD diantaranya adalah:

  • Pin data adalah jalur untuk memberikan data karakter yang ingin ditampilkan menggunakan LCD, dapat dihubungkan dengan bus data  dari rangkaian lain seperti mikrokontroler dengan lebar data 8 bit.
  • Pin RS (Register Select) berfungsi sebagai indikator atau yang menentukan jenis data yang masuk, apakah data atau perintah. Logika  rendah  menunjukan yang masuk adalah perintah, sedangkan logika tinggi menunjukan data.
  • Pin R/W (Read Write) berfungsi sebagai instruksi pada modul jika  logika rendah berarti tulis data, sedangkan logika tinggi membaca data.
  • Pin E (Enable) digunakan untuk mengaktifkan sinyal yang terbaca.
  • Pin Vo berfungsi mengatur kecerahan tampilan (kontras) dimana pin ini dihubungkan dengan trimpot, jika tidak digunakan dihubungkan ke pentanahan.

F.     Diagram Blok

Diagram blok sistem dirancang untuk dapat mengetahui prinsip kerja keseluruhan sistem ataupun rangkaian. Tujuan lainnya adalah memudahkan proses perancangan dan pembuatan pada masing-masing bagian, sehingga dapat dibuat sistem sesuai dengan yang diinginkan. Berikut adalah diagram blok alat yang ditunjukkan pada gambar 7.



Gambar 9. Diagram blok sistem
Keterangan : 
  • Loadcell digunakan sebagai sensor berat badan sebagai masukan alat pengukur berat ideal.
  • Keypad digunakan sebagai masukan untuk data tingi badan dan umur
  • ARM NUC 120 sebagai kendali algoritma untuk mengolah data masukan
  • LCD digunakan sebagai luaran untuk menampilkan data kategori berat badan dan         perhitungan berat badan ideal.
  • Input tegangan adalah tegangan dari supply yang diberikan agar alat dapat bekerja.

G.   Prinsip kerja alat
Alat ini berbentuk timbangan berat badan yang memiliki papan tombol dan LCD sebagai penampil. Ketika berat badan ditimbang data tersebut akan dimasukkan ke dalam board ARM sebagai data berat badan, kemudian terdapat keypad untuk memasukkan data tinggi badan, kedua data diolah atau dihitung untuk mendapatkan indeks masa tubuh kemudian dikelompokkan sesuai kategorinya, kategori tersebut lalu ditampilkan pada LCD, jika diluar kategori normal maka akan ditampilkan berat badan yang seharusnya dimiliki sebagai berat badan ideal.
a.     Perancangan Perangkat keras
Membuat rancangan perangkat keras meliputi pembuatan mekanik alat, rangkaian elektronik untuk catu daya dan sistem secara keseluruhan.
1.     Rangkaian catudaya
Dalam perancangan perangkat keras ini menggunakan IC regulator 7805 dan IC 7809 maka dapat dihasilkan tegangan yang dibutuhkan untuk mengaktifkan komponen yaitu sensor, arduino, dan motor


Gambar 10. Rangkaian catudaya

2.   Rangkaian alat pengukur berat badan ideal
Pada gambar di bawah ini ditunjukkan keseluruhan rangkaian untuk alat pengukur berat badan ideal dengan pengawatan yang menunjukkan terletak di pin mana saja masukan dan luaran alat.


Gambar 11. Rangkaian alat pengukur berat badan ideal

b.     Perancangan program ARM
Perancangan program ARM digunakan untuk mengatur kinerja keseluruhan dari sistem yang terdiri dari beberapa perangkat keras sehingga sistem ini dapat bekerja dengan baik dan untuk mengolah data masukan agar menghasilkan keluaran yang sesuai dengan yang dikehendaki. Untuk memberikan gambaran umum jalannya program dan memudahkan pembuatan perangkat lunak, maka dibuat diagram alir yang menunjukan jalannya program. Diagram alir program ditunjukan pada gambar dibawah :

Gambar 12. Diagram alir

H.    Pengawatan
Pada gambar di bawah ini ditunjukkan pengawatan luar maupun dalam box yang digunakan dalam pembuatan alat

Gambar 13. Pengawatan luar kotak


Gambar 14. Pengawatan dalam kotak
I.      Hasil pembuatan dan pengujian alat
Dalam  bab  ini  membahas hasil akhir pembuatan alat dan pengujian apakah alat berfungsi sesuai dengan yang diharapkan Berikut adalah pengujian yang dilakukan :
Tabel pengujian Timbangan :
No
Berat Acuan
Berat
Selisih
% kesalahan
1
1 kg
1 kg
0
0
2
2,3 kg
2 kg
0,3
13
3
3,6 kg
4 kg
0,4
11,1
4
4,2 kg
5 kg
0,8
19
5
5,5 kg
5 kg
0,5
9
6
9,8 kg
10 kg
0,2
2
Rata-rata kesalahan
9

Tabel pengujian alat :

No
Umur
(thn)
Tinggi
(cm)
Berat
(kg)
Berat Ideal
(kg)
Kategori
1
4
-
-
-
-
2
22
155
46
59,8
Ideal
3
21
170
63
71,96
Ideal
4
22
155
66
59,8
Gemuk
5
21
175
72
76
Ideal


PENUTUP
Kesimpulan
    Berdasarkan hasil pengujian pada alat pengukur berat badan ideal ini dapat diambil beberapa kesimpulan yaitu :
  • Alat dapat bekerja dengan baik menampilkan kategori yang sesuai dengan indeks masa tubuh.
  • Pengukuran berat tidak terlalu presisi diakibatkan oleh mekanik alat sehingga hasilnya sedikit menyimpang dari pengukuran berat acuan.
  • Kendala pembuatan alat terdapat pada pembuatan program kalibrasi untuk loadcell dan membuat mekanik timbangan.
LAMPIRAN 

DAFTAR PUSTAKA

[1] Hellosehat.com. (2017). Indeks masa tubuh. [Online]. Tersedia: https://hellosehat.com/cara-menghitung-indeks-massa-tubuh-body-mass-indeks/ [2 Januari 2017]
[2]Instructable.(2017).load-cell-amplifier-hx711-breakout-hookup-guide.[Online] Tersedia:https://learn.sparkfun.com/tutorials/load-cell-amplifier-hx711-breakout-hookup-guide[2 Januari 2017]
[3] Tutorial. (2017). Keypad 4x4. [Online].
[4] Manual.(2017) Timbangan Loadcell 5kg HX711 [Online].
[5]Kelas Mikrokontrol. (2017). Bahasa pemograman Arduino[Online]

TENTANG PENULIS


Nama penulis: Rofiq Hidayat. Penulis dilahirkan di Semarang tanggal 29 Juli 1996. Penulis telah menempuh pendidikan formal TK PGRI 20, SDN Bulusan, SMPN 20 Semarang, dan SMKN 04 Semarang. Tahun 2014 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMK. Pada tahun 2014 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3)
Kemudian diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.14.2.17. 
Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi via email: rofiqhidayat@gmail.com


Nama penulis: Yustisia Aswin Hapsari. Penulis dilahirkan di Semarang tanggal 7 Januari 1995. Penulis telah menempuh pendidikan formal SDN 04 Jomblang Semarang, SMPN 08 Semarang, dan SMKN 07 Semarang. Tahun 2014 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMK. Pada tahun 2014 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru.
Kemudian diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.14.2.20. Penulis memiliki hobi membaca buku dan menonton film. Penulis beralamat di Jl. Ijen dalam gang V RT 11 RW 10, Semarang. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi via email: yustisiaaswin@ymail.com




Diposting oleh di
Label:

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Silahkan Berikan Kritik dan Saran Anda. Karena Kritik dan Saran Anda Akan Sangat Membantu Kami dalam Memperbaiki Diri

Langganan: Posting Komentar (Atom)