Alat Ukur Tinggi Badan dengan Sensor Ultrasonik Berbasis Arduino Uno dengan Tampilan LCD dan Penyimpanan Data SD Card

Kelompok B02

        1. Andre Jose Ginting (3.32.19.1.02)

        2. Ilham Rahutama     (3.32.19.1.11)

Alat Ukur Tinggi Badan dengan Sensor Ultrasonik Berbasis Arduino Uno dengan Tampilan LCD dan Penyimpanan Data SD Card

Andre Jose Ginting¹, Ilham Rahutama², Samuel BETA³

Mahasiswa dan Dosen Program Studi Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Semarang

e-mail: andreasjose8@gmail.com¹, ilhamrahutama@gmail.com², sambetak2@gmail.com³

Abstrak⸺ Alat ini menggunakan Arduino Uno sebagai pemrosesnya. Adapun komponen yang digunakan yaitu Sensor Ultrasonik HC-SR04, RTC (Real-time Clock) DS1307, Push Button, LCD 16x2 dengan i2c, serta Modul MMC dengan SD Card. Alat ini digunakan untuk mengukur tinggi badan dengan hasil pengukuran akan tampil pada LCD. Adapun data hasil pengukuran dapat tersimpan pada modul MMC yang disematkan SD Card pada soketnya.

Kata Kunci⸺ Arduino Uno, Sensor Ultrasonik HC-SR04, RTC DS1307, Modul MMC, SD Card.

Abstract⸺ This tool uses Arduino Uno as the processor. The components used are Ultrasonic Sensor HC-SR04, RTC (Real-time Clock) DS1307, Push Button, 16x2 LCD with i2c, and MMC Module with SD Card. This tool is used to measure height with the measurement results will appear on the LCD. The measurement data can be stored on the MMC module which is inserted in the SD Card in the socket.

Keyword⸺ Arduino Uno, Ultrasonic Sensor HC-SR04, RTC DS1307, MMC Module, SD Card.

I.    PENDAHULUAN

1.1        Latar Belakang

Alat ukur tinggi badan merupakan alat yang dapat digunakan oleh manusia untuk membantu dalam proses penentuan tinggi badan. Alat ukur panjang konvensional biasanya berupa batangan berskala maupun pita panjang mistar yang telah diberikan skala ukuran dalam satuan tertentu, biasanya cm (sentimeter). Saat melakukan pengukuran dengan cara manual tanpa disadari, pengukur (partisipan) sering melakukan kesalahan dalam membaca hasil pengukuran seperti perbedaan hasil ukur yang dibaca oleh satu orang dengan lainnya. Untuk itu berdasarkan permasalahan yang ada terbentuklah gagasan oleh penulis untuk mengatasi persoalan tersebut dengan dibuatnya “Alat Ukur Tinggi Badan dengan Sensor Ultrasonik Berbasis Arduino Uno dengan Tampilan LCD dan Penyimpanan Data SD Card”.

1.2        Perumusan Masalah

Berdasarkan uraian pada latar belakang di atas, maka dirumuskan beberapa permasalahan sebagai berikut:

1. Bagaimana cara membuat alat dengan sensor ultrasonik sebagai alat ukur tinggi badan  berbasis Arduino Uno dengan tampilan LCD serta penyimpanan data hasil ukur melalui SD Card?

2. Bagaimana membuat program alat ukur tinggi badan secara otomatis?

3.  Bagaimana bentuk rancangan alat tersebut?

1.1        Tujuan

Adapun tujuan yang ingin dicapai dalam pembuatan Proyek Arduino adalah sebagai berikut:

1. Membuat alat ukur tinggi badan yang mampu digunakan secara otomatis tanpa harus mengukur secara manual menggunakan mistar.

2. Membuat alat ukur yang dilengkapi dengan LCD untuk tampilan hasil pengukuran, sehingga pengguna lebih mudah dalam mendapatkan informasi secara langsung setelah melakukan pengukuran.

3. Membuat alat ukur yang mampu menyimpan data hasil pengukuran di SD Card yang nantinya dapat diakses dalam bentuk file (.txt) melalui Microsoft Excel.

II.        TINJUAN PUSTAKA

2.1     Arduino Uno

Arduino Uno adalah papan sirkuit berbasis mikrokontroler ATmega328. IC (integrated circuit) ini memiliki 14 pin input dari output digital (6 output untuk PWM), 6 analog input, resonator kristal keramik 16 MHz koneksi USB, soket adaptor, pin header ICSP, dan tombol reset. Untuk mendukung mikrokontroller agar dapat digunakan, cukup menghubungkan Board Arduino Uno ke komputer dengan menggunakan kabel USB atau listrik dengan AC yang ke adaptor DC atau baterai untuk menjalankannya. Arduino Uno berbeda dengan semua board sebelumnya dalam hal koneksi USB-to-serial yaitu menggunakan fitur Atmega8U2 yang diprogram sebagai konverter USB-to-serial berbeda dengan board sebelumnya yang menggunakan chip FTDI driver USB-to-serial.

Adapun karakteristik mengenai Arduino Uno tertera pada tabel berikut:

Mikrokontroler	ATmega328
Operasi Tegangan	5 Volt
Input Tegangan	7-12 Volt
Pin I/O Digital	14
Pin Analog	6
Arus DC tiap pin I/O	50 mA
Arus DC ketika 3.3V	50 mA
Memori flash	32 KB
SRAM	2 KB
EEPROM	1 KB
Kecepatan clock	16 MHz

Gambar 2.1 Arduino Uno

2.2        Sensor Ultrasonik HC-SR04

Sensor ultrasonik adalah sensor jenis modul elektronik yang mendeteksi sebuah objek menggunakan suara. Sensor ultrasonik terdiri dari sebuah transmitter (pemancar) dan sebuah receiver (penerima). Transmitter berfungsi untuk memancarkan sebuah gelombang suara ke arah depan. Jika ada sebuah objek di depan transmitter maka sinyal tersebut akan memantul kembali ke receiver. Sinyal akan dipancarkan oleh pemancar ultrasonik dengan frekuensi tertentu dan dengan durasi waktu tertentu. Sinyal tersebut berfrekuensi diatas 20 kHz. Untuk mengukur jarak benda (sensor jarak), frekuensi yang umum digunakan adalah 40 kHz.

Adapun spesifikasi mengenai Sensor Ultrasonik HC-SR04 adalah sebagai berikut:

Gambar 2.2 Sensor Ultrasonk HC-SR04

2.3     RTC (Real-time Clock) DS1307

Komponen RTC atau Realtime Clock adalah komponen IC penghitung yang dapat difungsikan sebagai sumber data waktu berupa data jam, hari, bulan maupun tahun. Komponen DS1307 berupa IC yang perlu dilengkapi dengan komponen pendukung lainnya seperti crystal sebagai sumber clock dan baterai eksternal 3,6 Volt sebagai sumber energi cadangan agar fungsi penghitung tidak berhenti.

Fungsi pin dari komponen RTC DS1307 adalah sebagai berikut:

1.   Transmitter: berfungsi untuk mengirimkan data ke bus

2.   Pin VCC: berfungsi sebagai sumber energi listrik utama tegangan kerja dari komponen ini adalah 5 volt, dan sesuai dengan tegangan kerja dari mikrokontroler Arduino Board.

3.   Pin GND: berfungsi untuk menghubungkan ground yang dimiliki oleh komponen RTC dengan ground dari baterai back-up.

4.   SCL: berfungsi sebagai saluran clock untuk komunikasi data antara mikrokontroler dengan RTC.

5.   SDA: berfungsi sebagai saluran data untuk komunikasi data antara mikrokontroler dengan RTC.

6.   X1 dan X2: berfungsi untuk saluran clock yang bersumber dari crystal eksternal.

7.   Vbat: berfungsi sebagai saluran energi listrik dari baterai eksternal.

Gambar 2.3 RTC DS1307

2.4     Sakelar

Sakelar (sakelar tekan) yang berfungsi sebagai pemutus atau penyambung arus listrik dari sumber arus ke beban listrik. Suatu sistem sakear tekan push button terdiri dari sakelar tekan start, stop reset dan sakelar tekan untuk emergency. Sakelar memiliki kontak NC (normally closed) dan NO (normally open).

Prinsip kerja sakelar ini adalah apabila dalam keadaan normal tidak ditekan maka kontak tidak berubah, apabila ditekan maka kontak NC akan berfungsi sebagai stop (memberhentikan) dan kontak NO akan berfungsi sebagai start (menjalankan).

Gambar 2.4 Sakelar

2.5        LCD 16x2 dengan I2C

LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik. LCD merupakan lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang.

Ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris akan menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen. Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan dan polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan lapisan reflektor. Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul yang telah menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan membentuk karakter data yang ingin ditampilkan. Sedangkan I2C LCD adalah modul LCD yang dikendalikan secara serial sinkron dengan protokol I2C/IIC (Inter Integrated Circuit) atau TWI (Two Wire Interface).

Normalnya, modul LCD dikendalikan secara paralel baik untuk jalur data maupun kontrolnya. Namun, jalur parallel akan memakan banyak pin di sisi kontroler (misal Arduino, Android, komputer, dll). Setidaknya akan dibutuhkan 6 atau 7 pin untuk mengendalikan sebuah modul LCD. Dengan demikian untuk sebuah kontroller yang ‘sibuk’ dan harus mengendalikan banyak I/O, menggunakan jalur parallel adalah solusi yang kurang tepat.

Gambar 2.5 LCD 16x2 dengan I2C

2.6        Modul MMC

Modul (MicroSD Card Adapter) adalah modul pembaca kartu Micro SD, melalui sistem file dan SPI antarmuka driver, MCU untuk melengkapi sistem file untuk membaca dan menulis kartu MicroSD. Modul MMC SD Card merupakan modul untuk mempermudah antarmuka antara SD card atau MMC dengan MCU, sehingga dapat menyimpan data secara permanen atau non-volatie dan membuat media penyimpanan data menjadi lebih besar. Modul ini dapat dimanfaatkan untuk membuat perangkat yang membutuhkan memori yang besar, seperti sistem data logging dan lain sebagainya. Di dalam modul ini terdapat enam pin yaitu GND: negatif power supply; VCC: positif power supply, MISO, MOSI; SCK: SPI bus, dan CS: chip pilih pin sinyal.

 

Gambar 2.6 Modul MMC

2.7     Kartu SD

Kartu Mikro SD (Secure Digital Card) merupakan sebuah kartu memori yang pada umumnya berukuran 11x15mm, dengan berbagai ukuran kapasitas yang dapat digunakan untuk keperluan penyimpanan data maupun pembacaan data yang sudah ada di dalamnya.

Gambar 2.7 Kartu SD

2.8     Pembaca Kartu SD

Pembaca Kartu SD merupakan sebagai perangkat keras (hardware) komputer yang fungsi utamanya adalah sebagai media pengakses (pembaca) kartu memori. Pembaca kartu SD bisa menjadi perangkat mandiri yang terhubung ke komputer atau terintegrasi ke printer, scanner, mesin fotokopi dan perangkat multifungsi. Beberapa card reader juga mempunyai fungsi menulis, sehingga memungkinkan pengguna untuk menyimpan data dari komputer ke kartu media hingga menyunting dan menghapus file.

Gambar 2.8 Pembaca Kartu SD

2.9     Baterai 7V-12V

Baterai merupakan sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat elektronik. Hampir semua perangkat elektronik yang portabel seperti handphone, laptop, senter, ataupun remote control menggunakan baterai sebagai sumber listriknya. Dengan adanya baterai, tidak perlu menyambungkan kabel listrik untuk dapat mengaktifkan perangkat elektronika sehingga dapat dengan mudah dibawa kemana-mana. Ada dua jenis baterai yaitu baterai yang hanya dapat dipakai sekali (single-use) dan baterai yang dapat di isi ulang (rechargeable).

Gambar 2.9 Baterai 7V – 12V

III.        PERANCANGAN ALAT

3.1        Alat

1.       Solder

2.       Gerinda

3.       Tang Potong

4.       Las Listrik

5.       Gunting

6.       Amplas

7.       Bor

8.       Obeng

9.       Lem Tembak

10.    Laptop/Personal Computer

3.2        Bahan

1.       Arduino Uno

2.       Sensor Ultrasonik HC-SR04

3.       RTC DS1307

4.       Push Button

5.       LCD 16x2 dengan I2C

6.       Modul MMC

7.       SD Card

8.       Card Reader

9.       Baterai 7V – 12V

10.    Kabel jumper

11.    Tenol

12.    Mur dengan baut

13.    Lakban

14.    Glue stick

15.    Breadboard

16.    Batang Aluminium

17.    Kotak berbahan ABS

18.    Kabel NYYHY

19.    Lempeng besi

3.3     Diagram Blok

Gambar 3.1 Diagram Blok

3.4     Diagram Alir

Gambar 3.2 Diagram Alir

3.4     Gambar Rangkaian

Gambar 3.3 Rangkaian

3.6     Gambar Pengawatan

Gambar 3.4 Pengawatan

3.7        Pembuatan Alat

Dalam pembuatan alat ini dapat dilakukan beberapa proses pengerjaan, antara lain:

1.   Membuat perencanaan tiap-tiap bagian dari alat tersebut.

2.   Membuat diagram pengawatan.

3.   Menyusun komponen dengan rangkaian sesuai diagram pengawatan.

4.   Membuat program Arduino Uno.

5.   Mengunggah program yang sudah disusun dengan benar pada Arduino Uno.

6.   Pembuatan perangkat keras (hardware) alat.

7. Pemasangan rangkaian komponen yang sudah tersusun secara rapi dan benar pada perangkat keras alat.

8.   Pengujian akhir alat.

IV.        CARA KERJA ALAT

4.1        Cara Kerja Alat

Alat ini bekerja dengan prinsip pada saat seseorang berdiri di bawah sensor ultrasonik, maka sensor tersebut akan memancarkan sinyal transmitter, ketika mengenai ujung kepala seseorang yang diberi media pantul.

Selanjutnya pantulan sinyal tersebut diterima oleh receiver dan akan melakukan pengukuran yang diproses oleh Arduino Uno. Proses ini berulang sebanyak tiga kali untuk mendapatkan tinggi rata-rata yang diasumsikan hasil pengukurannya dapat mendekati akurat.

Kemudian hasil pengukuran akan ditampilkan pada LCD 16x2, selanjutnya data akan tersimpan pada Modul MMC dengan SD Card dalam format (.txt) document. Apabila ingin melihat data hasil pengukuran yang tersimpan pada file (.txt) document ini dapat dilihat melalui personal computer (laptop) dengan bantuan Card Reader. Data hasil pengukuran ini juga dapat dilihat melalui smartphone yang memiliki slot SD Card.

V.        PERANCANGAN MEKANIK

Gambar 5.1 Tampak Alat dari Sudut 45⁰

Gambar 5.2 Tampak Alat dari Belakang

Gambar 5.3 Tampak Alat dari Samping

VI.        PENGUJIAN ALAT

Dalam Proyek Arduino yang penulis buat, perlu adanya pengujian untuk menentukan kesesuaian alat dengan prinsip kerjanya. Adapun langkah-langkah cara pengujian yang harus lakukan adalah sebagai berikut:

1.   Mengunggah program Arduino ke alat yang dibuat, apakah sudah sesuai dengan apa yang dikodekan atau belum.

2.   Menguji alat sesuai cara kerja.

VII.       KESIMPULAN DAN SARAN

7.1        Kesimpulan

Berdasarkan penelitian dari pembuatan alat yang sudah dilakukan, dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut:

1.  Cara membuat alat ukur tinggi badan ini yaitu dengan menggunakan Sensor Ultrasonik HC-SR04 dengan mikrokontroler Arduino Uno sebagai pemroses yang telah diprogram melalui software Arduino IDE.

2.   Alat ini dirancang untuk mengukur tinggi badan dengan cara mendeteksi keberadaan orang di bawah Sensor Ultrasonik kemudian hasil pengukuran akan ditampilkan pada LCD 16x2. Proses pengukuran ini dilakukan berulang sebanyak tiga kali oleh Sensor Ultrasonik untuk mendapatkan tinggi rata-rata yang diasumsikan hasil pengukurannya mendekati akurat.

3. Alat ukur tinggi badan ini dibuat untuk mempermudah serta mengantisipasi adanya kesalahan yang sering terjadi akibat human-error yaitu melakukan perhitungan secara manual menggunakan mistar.

4. Alat ini belum dapat menampilkan data nama partisipan yang melakukan pengukuran tinggi badan, data yang tersimpan berdasarkan tanggal dan waktu.

7.2        Saran

Dari hasil pembuatan alat yang sudah terealisasikan, didapatkan saran untuk dapat dikembangkan dalam pembuatan alat serupa berikutnya:

1. Dapat dipilih sensor untuk pengukuran tinggi badan dengan keakurasian lebih tinggi daripada sensor ultrasonik, seperti penggunaan sensor inframerah.

2.   Menggunakan material perangkat keras yang lebih kokoh.

3. Dapat ditambahkan form login, sehingga dapat mengetahui data hasil pengukuran oleh masing-masing partisipan yang sudah melakukan pengukuran.

 

VIII.       DAFTAR PUSTAKA

Cooper, William D. 1985. Instrumentasi Elektronik dan Teknik Pengukuran. Jakarta: Erlangga.

Kadir, Abdul. 2016. Scratch for Arduino (S4A)-Panduan Mempelajari Elektronika dan Pemrograman. Yogyakarta: Penerbit Andi.

Budiharto, Widodo. 2011. Aneka Proyek Mikrokontroler. Yogyakarta: Graha Ilmu.

Brigitta Meidiar Kristiantari. (2017). Alat Ukur Tinggi Badan Otomatis dengan Sensor Ultrasonik Berbasis Mikrokontroler dengan Tampilan LCD Bergerak dan Suara.

Hanif Aji Saputro. (2017). Rancang Bangun Alat Pengukur Tinggi Badan Digital dengan Sensor Ultrasonik HC-SR04 Berbasis Arduino Uno.

Trevor Shields S. (2018). Rancang Bangun Alat Ukur Jarak Menggunakan Sensor Ultrasonik Berbasis Arduino Uno dengan Tampilan LCD.

LAMPIRAN

1. Jurnal (klik di sini)

2. Presentasi/Power Point (klik di sini)

3. Video/Simulasi Alat (klik di sini)

4. Program (klik di sini)

BIODATA PENULIS

1.       Andre Jose Ginting

Penulis dilahirkan di Binjai, 31 Mei 2002. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDN 055991, SMPN 2 Binjai dan SMAN 2 Binjai. Pada tahun 2019 penulis mengikuti seleksi penerimaan mahasiswa baru program D3 dan diterima menjadi mahasiswa baru di kampus Politeknik Negeri Semarang, Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.19.1.02. Apabila ada kritik dan saran yang membangun mengenai pengerjaan Proyek Arduino ini, dapat menghubungi melalui e-mail: andreasjose8@gmail.com

2.       Ilham Rahutama

Penulis dilahirkan di Semarang, 1 Maret 2001. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDN Sambiroto 02, SMP 9 Semarang dan SMA 1 Semarang. Pada tahun 2019 penulis mengikuti seleksi penerimaan mahasiswa baru program D3 dan diterima menjadi mahasiswa baru di kampus Politeknik Negeri Semarang, Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.19.1.11. Apabila ada kritik dan saran yang membangun mengenai pengerjaan Proyek Arduino ini, dapat menghubungi melalui e-mail: ilhamrahutama@gmail.com

Tweet

Subscribe to receive free email updates: