INSTRUMENTASI PENGUKURAN BERAT BADAN DAN LINGKAR KEPALA BAYI BERBASIS ATMEGA16 TUGAS AKHIR Disusun untuk Melengkapi Tugas Akhir dan Syarat-syarat untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun Oleh : EKO PRASETYO SURYOWIDODO D 400 110 061 FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2013 i
ii
iii
KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan kenikmatan, hidayah serta taufiqnya sehingga sampai saat ini masih diberikan kesempatan untuk beribadah dan meyembah padanya dan telah menjadikanku manusia yang berakal dan berguna dalam dunia ini. Sholawat serta salam kepada junjungan umat islam, Nabiku Muhammad S.A.W yang aku nantikan nantikan syafa atnya. Hanya karena Allah SWT akhirnya penulis bisa melewati kendala dan tantangan dalam menyelesaikan dan menyusun laporan tugas akhir ini. Tugas akhir ini disusun dan diajukan sebagai syarat untuk kelulusan dan mendapatkan gelar Sarjana Teknik di jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta. Adapun judul tugas akhir yang penulis ajukan : INSTRUMENTASI PENGUKURAN BERAT BADAN DAN LINGKAR KEPALA BAYI BERBASIS ATMEGA16. Selama penyusunan tugas akhir ini penulis mendapat dukungan, dan saran serta bantuan dari berbagai pihak, oleh karena itu dengan tulus ikhlas dan kerendahan hati penulis mengucapkan rasa terima kasih sebesar besarnya kepada: 1. Bapak Ir. Agus Riyanto, MT. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 2. Bapak Ir. Jatmiko, M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta. iv
3. Umi Fadlilah, S.T, M.Eng.dan Bapak Abdul Basith, M.T selaku Pembimbing yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. 4. Bapak/Ibu Dosen selaku Dewan Penguji Tugas Akhir ini. 5. dr. Lucy Endang Savitri, Sp.A selaku dokter poli anak di Rumah Sakit Islam Yarsis Surakarta yang telah membantu dalam pengujian alat. 6. Bapak dan Ibu dosen atas keikhlasan hati untuk membimbing dan memberikan waktunya kepada penulis selama di Teknik Elektro. 7. Kedua orang tuaku tercinta dan seluruh keluarga yang telah memberikan kasih sayang yang tiada batas, tiada hentinya dan tidak pernah surut sehingga penulis bisa seperti saat ini. 8. Seluruh Staf Tata Usaha, Staf Akademik maupun non Akademik, yang telah banyak membantu dan memberikan kemudahan kepada penulis selama menempuh studi di Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta. 9. Rekan-rekan seperjuangan Teknik Elektro, rekan-rekan robot, rekan-rekan KMTE, dan rekan-rekan GOS, semoga kekeluargaan ini tetap terjaga hingga nanti. 10. Seluruh pihak yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 11. Seluruh bagian dari kehidupan penulis yang telah menemani selama perjalanan hidup ini. v
Akhir kata, penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Saran dan kritik yang membangun sangat penulis harapkan. Semoga karya ini dapat bermanfaat untuk rekan-rekan mahasiswa dan pihak-pihak yang berkepentingan. Surakarta, September 2013 Penulis vi
MOTTO Dan bahwasanya seorang manusia tiada memperoleh selain apa yang telah diusahakannya. ( Q.S. An Najm : 39 ) Berikan kenangan yang indah diwaktu yang singkat ini dan teruslah berjalan tanpa mengeluh. (Penulis) Hiduplah dengan baik dan penuh arti. Supaya kelak disaat anda tua dan mengingatnya kembali, anda akan menikmatinya kembali selama beberapa saat. (Dalai Lama) Pendidikan merupakan perlengkapan yangb paling baik untuk hari tua. (Aristoteles) Jangan menunda sampai besuk apa yang bisa kamu kerjakan hari ini., karena waktu tidak dapat terulang kembali. (Penulis) Kemenangan yang seindah-indahnya dan sesukar-sukarnya yang boleh direbut oleh manusia ialah menundukkan diri sendiri. (Ibu Kartini) vii
PERSEMBAHAN Karya kecil ini kupersembahkan untuk yang tercinta dan terkasih : Allah SWT atas limpahan rahmat dan hidayahnya, sehingga penulis mampu menyelesaikan laporan tugas akhir. Nabi Muhammad SAW yang telah membawa umat islam dari jaman kegelapan menuju jaman yang terang benderang. Ayahanda dan Ibundaku tercinta. Kasih sayang, pengorbanan tanpa batas, membesarkan dan mendidik tanpa pamrih, dan doa yang penuh keikhlasan hati yang hanya berharap anak-anaknya akan lebih baik dari mereka. Segenap keluarga tercinta yang dapat menjadi motivasi baik moral maupun materi yang dapat membantu dalam proses belajar. Seorang wanita yang tak kalah penting dalam hidupku dimana telah mengajarkan kesabaran, kebersamaan, keteguhan, kesetiaan, dan telah menemani selama menjalani tugas akhir. Saudara Erwan selaku rekan satu team penulis yang telah membantu dalam ide maupun ilmu dalam tugas akhir ini. Teman-teman kost MERDEKA yang selalu membuat penulis tidak merasakan sendiri. Paguyuban Muda-mudi TARUNA KARYA. Keluarga Mahasiswa Teknik Elektro (KMTE) viii
DAFTAR KONTRIBUSI Assalamu alaikum Wr. Wb. Dalam mengerjakan Tugas Akhir dengan judul Instrumentasi Pengukuran Berat Badan dan Lingkar Kepala Bayi Berbasis Mikrokontroler Atmega16, saya menyatakan bahwa : 1. Judul tugas akhir ini merupakan ide dari pembimbing saya yaitu Bu Umi Fadlilah, S.T, M.Eng. 2. Perancangan mekanik box bayi saya kerjakan dengan bantuan tukang kayu Pakdhe Dono dari Bulakan Sukoharjo 3. Perancangan alas bayi saya kerjakan dengan bantuan tukang jok mobil Noufeal. 4. Pemrograman instrumentasi ini saya kerjakan sendiri karena pernah saya lakukan waktu menempuh diploma dulu dengan menggunakan Bascom- AVR 1.11.9.0. 5. Rangkaian Downloader menggunakan Universal ISP Downloader v3. 6. Pengujian instrumentasi ini atas kerjasama dengan salah satu dokter spesialis anak di RSI Yarsis Surakarta yaitu dr. Lucy Endang Savitri, Sp.A 7. Pembuatan laporan saya lakukan sendiri di rumah. ix
x
xi
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... HALAMAN PERSETUJUAN... HALAMAN PENGESAHAN... KATA PENGANTAR... MOTTO... PERSEMBAHAN... DAFTAR KONTRIBUSI... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... i ii iii iv vii viii ix xii xv DAFTAR TABEL... xvii ABSTRAKSI... xviii BAB I. PENDAHULUAN... 1 1.1. Latar Belakang Masalah... 1 1.2. Perumusan Masalah... 2 1.3. Pembatasan Masalah... 2 1.4. Tujuan Penulisan... 3 1.5. Manfaat Penelitian... 3 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA... 4 2.1. Telaah Penelitian... 4 2.2. Landasan Teori... 5 2.2.1. Berat Badan dan Lingkar Kepala Bayi... 5 xii
2.2.2. Mikrokontroler ATmega16... 5 2.2.3. Bahasa Basic... 7 2.2.4. Sensor Load Cell... 7 2.2.5. Sensor Ultrasonik... 10 2.2.6. LCD (Liquid Crystal Display) 2X16... 11 2.2.6.1. Spesifikasi Fisik dan Konfigurasi Pin... 12 BAB III. METODE PENELITIAN... 14 3.1. Metode Penelitian... 14 3.1.1. Studi Pustaka... 14 3.1.2. Observasi/Pengumpulan Data... 14 3.1.3. Perancangan Alat... 15 3.2. Waktu dan Tempat Penelitian... 15 3.2.1. Waktu Penelitian... 15 3.2.2. Tempat Penelitian... 15 3.2.3. Flowchart penelitian... 16 3.3. Peralatan dan Bahan... 18 3.4. Perancangan Sistem... 19 3.4.1. Perangkat Keras... 22 3.4.1.1. Minimum sistem mikrokontroler Atmega16... 22 3.4.1.2. Perancangan Buzzer dan LCD 2X16... 23 3.4.1.3. Perancangan Sensor Load Cell... 24 3.4.1.4. Perancangan Sensor Ultrasonik... 25 3.4.1.5. Penyensoran Load Cell dan Ultrasonik pada Bayi... 25 xiii
3.4.1.5. Perancangan Catu Daya... 27 3.4.1.6. Perancangan Box... 28 3.4.2. Perancangan Perangkat Lunak.... 29 BAB IV. HASIL DAN ANALISIS... 33 4.1. Hasil Penelitian... 33 4.1.1. Perhitungan Berat... 35 4.1.2. Perhitungan Lingkar Kepala... 35 4.2. Pengujian Sistem dan Analisis... 36 4.2.1. Lingkar Kepala... 36 4.2.2. Pengujian Sensor Load Cell... 38 4.2.3. Pengujian Sensor Ultrasonik... 39 4.2.4. Pengujian Berat Badan... 40 4.2.5. Pengujian Lingkar Kepala... 44 BAB V. PENUTUP... 47 5.1. Kesimpulan... 47 5.2. Saran... 48 DAFTAR PUSTAKA... 49 LAMPIRAN xiv
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Skema Pin Mikrokontroler Atmega16... 6 Gambar 2.2. Load Cell tampak samping... 8 Gambar 2.3. Untai Jembatan dalam Load Cell... 9 Gambar 2.4. Prinsip Kerja SensorUltrasonik... 10 Gambar 2.5. LCD 2x16... 12 Gambar 2.6. Konfigurasi Pin LCD M1632... 12 Gambar 3.1. Flowchart penelitian... 17 Gambar 3.2. Blok diagram perancangan alat... 19 Gambar 3.3. Rangkaian Keseluruhan Alat... 21 Gambar 3.4. Minimum Sistem Mikrokontroler ATmega16... 22 Gambar 3.5. Rangkaian Sensor Load Cell... 25 Gambar 3.6. Metode Penyensoran Load Cell dan Ultrasonik tanpa Obyek Bayi.... 26 Gambar 3.7. Metode Penyensoran Load Cell dan Ultrasonik dengan Obyek Bayi.... 26 Gambar 3.8. Rangkain Catu Daya.... 28 Gambar 3.9. Box Pengukuran Berat Badan dan Lingkar Kepala Bayi... 29 Gambar 3.10.Flowchart Program... 31 Gambar 4.1. Alat Ukur Buatan Penulis... 33 Gambar 4.2. Alat Ukur Berat Badan Bayi di RSI Yarsis... 34 Gambar 4.3. Alat Ukur Lingkar Kepala Bayi di RSI Yarsis... 34 xv
Gambar 4.4. Tampilan Awal Instrumentasi... 36 Gambar 4.5. Tampilan Proses Pengukuran... 36 Gambar 4.6. Bentuk-bentuk Lingkaran menyerupai Kepala Bayi... 37 Gambar 4.7. Pengukuran Berat Badan dengan Load Cell... 43 Gambar 4.8. Pengukuran Berat Badan dengan Timbangan Analog... 43 Gambar 4.9. Pengukuran Lingkar Kepala Bayi dengan Ultrasonik... 44 Gambar 4.10. Pengukuran Berat Lingkar Kepala Bayi dengan Pita Ukur... 45 xvi
DAFTAR TABEL Tabel 4.1. Analisis Lingkar Kepala Bayi... 38 Tabel 4.2. Pengujian Sensor Load Cell... 39 Tabel 4.3. Pengujian Sensor Ultrasonik... 40 Tabel 4.4. Hasil Pengujian Berat Badan dengan Obyek Sama... 41 Tabel 4.5. Hasil Pengujian Berat Badan... 42 Tabel 4.6. Pengujian Lingkar Kepala dengan Obyek Sama... 45 Tabel 4.7. Hasil Pengujian Lingkar Kepala... 46 xvii
ABSTRAKSI Pertumbuhan adalah pertambahan ukuran-ukuran tubuh yang meliputi berat badan, tinggi badan, lingkar kepala, dan lain-lain. Berat badan bayi perlu diketahui untuk mengetahui status gizi bayi. Begitu juga lingkar kepala bayi perlu diketahui karena berhubungan dengan perkembangan otak bayi. Pada umumnya dokter atau bidan menggunakan timbangan manual berbentuk analog sebagai alat ukur berat badan, dan pita pengukur (meteran) sebagai alat ukur lingkar kepala. Timbangan analog dan meteran merupakan alat ukur yang pembacaannya masih bersifat manual sehingga pembacaan skala memiliki ketelitian dan ketepatan yang kurang. Tujuan dari penelitian ini adalah merancang instrumentasi pengukuran berat badan dan lingkar kepala bayi secara otomatis untuk mempermudah kerja dokter atau bidan dalam pengambilan data. Pengukuran berat bdan menggunakan sensor load cell, sedangkan pengukuran lingkar kepala menggunakan sendor ultrasonik SRF02. Data pengukuran akan diolah oleh mikrokontroller ATmega16 dan hasilnya akan ditampilkan pada LCD 2X16. Pembuatan instrumentasi ini melalaui tiga tahap yaitu pembutan hardware, pembuatan software, dan pengujian instrumentasi. Dalam pengujiannya sensor load cell memiliki selisih rata-rata sebesar 0,04 Kg dengan persentase penyimpangan 2,77%, sedangkan pengujian sensor ultrasonik memiliki selisih penyimpangan 0,3 cm dengan persentase penyimpangan 5,83%. Selisih rata-rata antara sensor load cell dengan timbangan analog sebesar 0,3 Kg dengan persentase penyimpangan 4,57%. Sedangkan selisih rata-rata antara sensor ultrasonik dengan pita ukur atau meteran sebesar 1,81 cm dengan persentase penyimpangan 5,1%. Selisih berat yang di dapat dapat dikarenakan posisi bayi, sedang untuk keakuratan sensor ultrasonik SRF02 dalam pengukuran longkar kepala bayi masih kurang karena sistem mengukur lingkar kepala menggunakan keliling lingkaran bulat penuh, sedangkan pada kenyataan kepala bayi tidak bulat sempurna. Kata kunci : Berat, LCD, Lingkar kepala, Ultrasonik. Load Cell, Mikrokontroler, xviii