BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Dalam dunia olah raga peralatan kesehatan saat ini sangatlah penting,
terutama alat untuk mengukur kekuatan stamina, kesehatan maupun kekuatan
fisik seorang olah ragawan.
Pada kesempatan ini penulis tertarik pada alat untuk mengukur kekuatan
dorong pada otot bahu yaitu expanding dynamometer, selain untuk melihat
norma ukuran kekuatan dorong otot bahu alat ini juga dapat digunakan sebagai
indikator apakah tangan seseorang yang telah mengalami cedera tersebut masih
harus membutuhkan perawatan atau sudah sembuh betul dari cedera tersebut.
Namun alat expanding dynamometer yang pernah dijumpai oleh penulis yaitu
masih berupa manual, sehingga dalam penggunaanya masih banyak kekurangan
diantaranya yaitu adanya kesalahan paralaks dalam pembacaan hasil pengukuran
saat tes.
Sehubungan dengan permasalahan di atas maka dalam kesempatan ini
penulis untuk mencoba dalam merancang modul EXPANDING
DYNAMOMETER BERBASIS MIKROKONTROLLER.
1
1
1.2. Pembatasan Masalah
Agar dalam pembahasan alat ini tidak terjadi pelebaran masalah dalam
penyajian, maka penulis hanya membatasi masalah pokok hanya Expanding
Dynamometer untuk mengukur kekuatan dorong pada otot bahu dengan beban
sd – 17.50, 18.00 – 25.50, 26.00 – 34.50, 35.00 – 43.50, 44.00 – 60 Kg.
1.3. Rumusan Masalah
Dapatkah pesawat Expanding dynamometer Berbasis Mikrokontroller
dirancang?
1.4. Tujuan
1.4.1 Tujuan Umum
Merancang pesawat EXPANDING DYNAMOMETER BERBASIS
MIKROKONTROLLER.
1.4.2 Tujuan Khusus
1.4.2.1 Membuat program koversi status standar kekuatan dorong pada otot
bahu dengan kekuatan sd – 17.50, 18.00 – 25.50, 26.00 – 34.50, 35.00 –
43.50, 44.00 – 60 Kg.
1.4.2.2 Membuat tampilan nilai kekuatan dari pada layar LCD karakter.
1.4.2.3 Membuat rangkaian ADC 0804.
2
Manfaat
1.5.1 Teoritis
Menambah pengetahuan mahasiswa tentang pesawat Expanding
Dynamometer.
1.5.2 Praktis
1.5.2.1 Mempermudah user untuk membaca angka hasil pengukuran.
1.5.2.2 Mempermudah user untuk melihat koversi pengukuran tersebut tanpa
harus melihat tabel norma ukur.
3
BAB II
TEORI DASAR
2.5. Expanding Dynamometer
Expanding dynamometer merupakan alat untuk mengukur kekuatan otot
bahu baik kekuatan tarik maupun kekuatan dorong pada otot bahu, nama lain
Expanding Dynamometer adalah push-pull dynamometer. Alat ini fungsinya
untuk uji puan pada seseorang yang suka bekerja dengan berat seperti pada
pemain volley, tennis, dan lain sebagainya selain itu dapat mengukur kekuatan
bahu apakah masih membutuhkan perawatan atau telah sembuh benar.
Gbr1.1 Expanding Dynamometer yang Masih Manual
Prosedur pelaksanaan tes kekuatan mendorong otot bahu:
a. User berdiri tegak menghadap ke depan dan kedua tungkai terbuka lebar
selebar bahu.
b. Expanding Dynamometer dipegang dengan kedua tangan didepan dada.
c. Badan dan alat menghadap depan
4
4
Adapun norma kekuatan mendorong otot bahu, sebagai berikut:
Tabel 1.Tab
el ukur
Gbr1.2 Cara melakukan pengukuran
Norma kekliatan kekuatan mendorong otot bahu di atas juga berlaku
pada lak-laki dan perempuan, karena dalam refrensi tabel diatas bagi yang putri
sama dengan tabel yang putra. Dalam pengambilan data pengukuran dianjurkan
untuk lebih dari tiga kali pengambilan data, agar data yang akan diambil lebih
akurat.
2.2. Macam-macam Cedera pada Bahu
No. Norma Prestasi(Kg)
1. Baik Sekali 44.00 – ke atas
2. Baik 35.00 – 43.50
3. Sedang 26.00 – 34.50
4. Kurang 18.00 – 25.50
5. Kurang Sekali sd – 17.50
5
Sebelumnya untuk lebih jelasnya kita ulas sedikit dari macam dari
cedera pada bahu.
Cedera pada bahu sering disebabkan karena lelah., tetapi sering juga
terjadi pada pemain tennis, badminton, olahraga lempar dan berenang (internal
violence/sebab-sebab yang berasal dari dalam).
Cedera ini biasa juga disebabkan oleh external violence (sebab-sebab
yang berasal dari luar), akibat body contact sports, misalnya : sepak bola, rugby
dan lain-lain.
Gbr1.3 Anatomi bahu
Cedera dapat berupa:
1. luksasio / subluksasio dari artikulasio humeri
2. luksasio / subluksasio dari artikulasio akromio klavikularis
6
3. subdeltoid bursitis
4. strain dari otot-otot atap bahu (rotator cuff)
Keterangan :
1. Luksasio / subluksasio dari artikulasio humeri
Pada sendi bahu sering terjadi luksasio / subluksasio karena sifatnya
globoidea (kepala sendi yang masuk ke dalam mangkok sendi kurang dari
separuhya). Cedera pada sendi bahu ini sering terjadi karena pemakaian sendi
bahu yang berlebihan atau body contact sport, kita harus memperhatikan bahwa
sendi bahu sangat lemah, karena sifatnya globoidea dimana hanya diperkuat
oleh ligamentum dan otot-otot bahu saja.
2. Luksasio / subluksasio dari artikulasio akromioklavikularis
Sendiakromio klavikularis kerapkali mengalamin cedera karena jatuh
atau dipukul pada ujung bahu. Cedera ini sering terjadi pada penunggang kuda,
pemain rugby, atau sepak bola. Jika cedera ini terbatas pada robeknya
ligamentum akromio klavikularis, maka terjadi suluksasio / dislokasi sebagian.
Jika ligamentum akromio klavikularis dan ligamentum korako klavikularis
terputus, maka terjadilah luksasio atau dislokasi total. Pada keadaan luksasio /
subluksasio dari sendi ini, maka dapat kita raba terangkatnya ujung klavikulare
bagian akromion lebih tinggi. Bila cedera sudah berlangsung lama,
pembengkakan sudah terjadi, maka ujung klavikulare sukar teraba.
3. Subdeltoid bursitis
7
Di sini sendi bahu dapat berfungsi dengan gerakkannya yang halus
karena adanya bursa subdeltoid dan bursa ini dapat meradang.bursa mukosa
subdeltoid ini memberi pelicin pada tendo yang berjalan pada atap bahu. Kalau
bursa ini cedera, maka akan sedikit membengkak dengan bertambahnya cairan
sinovia dan pada gerakan terasa nyeri, biasanya cedera ini terjadi karena
pukulan langsung pada bahu, misalnya pada body contact sport (frozen
shoulder)
Tanda-tanda luksasio / dislokasi :
• lengkung bahu hilang
• tidak dapat digerak-gerakkan
• lengan atas sedikit abduksi
• lengan bawah sedikit supinasi
4. Strain dari otot-otot atap bahu (rotator cuff)
Istilah rotator cuff dipergunakan untuk jaringan ikat fibrosa yang
mengelilingi bagian atas tulang humerus. Ini dibentuk dengan bersatunya
tendon-tendon atap bahu (gambar 3) Keempat tendon tersebut adalah :
• musculus supraspinatus
• musculus infraspinatus
• musculus teres minor
• musculus subscapularis
yang paling sering kena adalah tendon supraspinatus. Biasanya terjadi
karena tarikan yang tiba-tiba, misalnya, jatuh dengan tangan lurus atau abduksi
yang tiba-tiba melawan beban berat yang dipegang dengan tangan.
8
Gbr1.4 Titik nyeri bahu
Keterangan:
1. Sprain akromioklavikularis/subluksasio/dislokasi/osteoartrosis/bursitis
2. Osteolitis traumatic ujung lateral klvikula
3. Bursitis subakromial
4. Tendonitis supraspinatus
5. Rupture kalsifikasi supraspinatus
6. Rupture kalsifikasi rotator cuff
7. Tendonitis bisipital
8. Kapsulitis sendi bahu
9. Frozen shoulder
10. Subluksasio/dislokasi berulang
11. Osteoartrosis
12. Nyeri alih
9
Tanda-tanda :
Penderita mengeluh nyeri di ujung bahu. Kalau penderita menaikkan lengan ke
samping setelah 45o pertama, penderita mulai merasa sakit, lebih-lebih setelah
lengan lebih tingi. Tetapi rasa sakit berkurang lagi setelah lewat 1200.
2.3. Mikrokontroller AT89S51
IC Mikrokontroller AT89S51 adalah sebuah IC yang mempunyai 40 pin,
IC ini merupakan komponen komponen produksi Atmel yang berorientasi pada
control dengan level logika CMOS. Dalam rangkaian ini IC Mikrokontroller
difungsikan sebagai control utama untuk mengkonversi data-data yang
diinputkan pada ADC dan menampilkan hasil pengujian pada display (LCD). IC
ini dapat diisi dengan program maupun dapat dihapus kembali. Unuk mengisi
atau menghapus program dalam IC ini digunakan Compiller beserta
softwarenya.
10
Gbr1.5 Konfigurasi pin IC Mikrokontroller AT89S51
Berikut adalah konfigurasi pin IC mikrokontroller
1.Port 0
Port 0 adalah 8 bit open drain bi-directional port 1/0. Pada saat sebagai
port out, tiap pin dapat dilewatkan ke 8 input TTL. Ketika logika 1 dituliskan
pada port 0, maka pin-in ini dapat digunakan sebagai input yang berimpedansi
tinggi, port ini dapat dikonfigurasikan untuk di multiflex sebagai jalur data
atau address bus selama membaca program external dan memori data. Pada
mode ini port 0 mempunyai internal full up. P0 juga bisa menerima kode bit
selama pemprograman flash dan mengeluarkan kode bit selama ferifikasi
program.
2. Port 1
11
Port 1 adalah 8-bit bi-directional Port 1/0 dengan internal pull up. Port
1 mempunyai buffer output yang dapat dihubungkan dengan 4 TTL input
ketika logika 1 dituliskan ke port 1, pin ini di pull high dengan menggunakan
internal pull up dan dapat digunakan sebagai input, pinport 1 yang secara
external di pull low akan mengalirkan arus 1 karena internal pull up, port 1
juga menerima address bawa selama pemprograman flash dan ferifikasi.
3. Port 2
Port 2 adalah 8-bit bi-directional Port 1/0 dengan internal pull up. Port
2 out put buffer dapat melewatkan 4 TTL input ketika logika 1 dituliskan ke
port 2, maka mereka di pull high dengan internal pull up dan dapat digunakan
sebagai input.
4. Port 3
Port 3 adalah 8-bit bi-directional Port 1/0 dengan internal pull up. Out
put buffer dari port 3 dapat dilewati 4 input TTL. Ketika logoka 1 dituliskan
pad port 3 maka mereka akan dipull high dengan internal pull up dan dapat
digunakan sebagai input. Port 3 juga mempunyai berbagai macam fungsi atau
fasilitas, Port 3 juga menerima beberapa sinyal control untuk pemprograman
flash dan ferifikasi.
Pada port 3 juga disebut sebagai port pin Alternate functions
Antara lain :
P3.0 RXD (serial input port)
P3.1 TXD (serial output port)
P3.2 INTO (external interup 1)
P3.3 INT 1 (external interup 1)
12
P3.4 T0 (timer 0 external input)
P3.5 T1 (timer 1 external input)
P3.6 WR (external data memori write strobe)
P3.7 RD (external data memori read strobe)
5. RST
Input reset, logika high pada pin ini akan mereset siklus mesin.
6. ALE/PROG
Pulsa output addres lath enable digunakan untuk lacting bit bawah dari
addres selama mengakses ke external memori. Pin ini juga merupakan input
pulsa program selama pemprograman flash. Operasi normal dari ALE di
keluarkan pada laju konstan 1/6 dari frekwensi oscillator, dan dapat diginakan
untuk pewaktu external atau pemberian pulsa. Lika dikehendaki, pada operasi
ALE dapat di disable dangan memberikan setting bit 0 dari SFR pada lokasi 8
bit dengan bit set ALE dapat diaktifkan selama instruksi MOVX atau MOVC.
Dengan menseting ALE disabled tidak akan mempengaruhi jika
mikrokontrollerpada mode exsekusi external.
7. PSEN
Program store enable merupakan sinyal yang digunakan untuk
membaca program pada memori external.
External Access enable (EA) harus di posisikan ke GND untuk
mengaktifkan divais untuk mengumpankan kode dari program memeori yang
dimulaipada lokasi 0000H sampai FFFFH, EA harus diposisikan ke VCC
untuk exsekusi program internal, pada pin pula menerima tegangan
pemprograman 12 volt (VPP) selama pemprograman flash.
13
8. XTAL 1
Input oscillator inverting amplifier dan input untuk external clock
untuk pengoprasian 2.
9. XTAL 2
Out put dari inverting oscillator amplifier.
2.4. LCD Character
Gbr1.6 Rangkaian Disply
Rangkaian disply diatas merupakan rangkaian disply
yang digunakan dalam pembuatan modul tersebut. Rangkaian
ini untuk jenis LCD Character 2 x 16 seperti gambar di bawah
ini.
Gbr1.7 Bentuk Aplikasi Modul LCD Karakter 2x16
14
LCD disini difungsikan untuk menampilkan data yang telah dikonversi
oleh IC Mikrokontroler. Tabel Pin dan Fungsi:
Tabel2. pin dan fungsi LCD Character 2x16
Display karakter pada LCD diatur oleh pin EN, RS dan RW:
Jalur EN dinamakan Enable. Jalur ini digunakan untuk memberitahu LCD
bahwa anda sedang mengirimkan sebuah data. Untuk mengirimkan data ke
LCD, maka melalui program EN harus dibuat logika low “0” dan set pada dua
jalur kontrol yang lain RS dan RW. Ketika dua jalur yang lain telah siap, set EN
dengan logika “1” dan tunggu untuk sejumlah waktu tertentu (sesuai dengan
datasheet dari LCD tersebut) dan berikutnya set EN ke logika low “0” lagi. Jalur
RS adalah jalur Register Select. Ketika RS berlogika low “0”, data akan
dianggap sebagi sebua perintah atau instruksi khusus ( seperti clear screen,
15
posisi kursor dll ). Ketika RS berlogika high “1”, data yang dikirim adalah data
text yang akan ditampilkan pada display LCD. Sebagai contoh, untuk
menampilkan huruf “T” pada layar LCD maka Rs harus diset logika high “1”.
Jalur RW adalah jalur kontrol Read/ Write. Ketika RW berlogika low (0), maka
informasi pada bus data akan dituliskan pada layar LCD. Ketika RW berlogika
high ”1”, maka program akan melakukan pembacaan memori dari LCD.
Sedangkan pada aplikasi umum pin RW selalu diberi logika low ”0” . Pada
akhirnya, bus data terdiri dari 4 atau 8 jalur ( bergantung pada mode operasi
yang dipilih oleh user ). Pada kasus bus data 8 bit, jalur diacukan sebagai DB0
s/d DB7.
Modul LCD terdiri dari sejumlah memory yang digunakan untuk
display. Semua teks yang kita tuliskan ke modul LCD adalah disimpan didalam
memory ini, dan modul LCD secara berturutan membaca memory ini untuk
menampilkan teks ke modul LCD itu sendiri.
Pada peta memori tersebut, daerah yang berwarna biru ( 00 s/d 0F dan
40 s/d 4F ) adalah display yang tampak. Sebagaimanan yang anda lihat,
jumlahnya sebanyak 16 karakter per baris dengan dua baris. Angka pada setiap
kotak adalah alamat memori yang bersesuaian dengan posisi dari layar.
Demikianlah karakter pertama di sudut kiri atas adalah menempati alamah 00h.
Posisi karakter berikutnya adalah alamat 01h dan seterusnya. Akan tetapi,
karakter pertama dari baris 2 sebagaimana yang ditunjukkan pada peta memori
16
adalah pada alamat 40h. Dimikianlah kita perlu untuk mengirim sebuah perintah
ke LCD untuk mangatur letak posisi kursor pada baris dan kolom tertentu.
Instruksi Set Posisi Kursor adalah 80h. Untuk ini kita perlu menambahkan
alamat lokasi dimana kita berharap untuk menempatkan kursor.Sebagai contoh,
kita ingin menampilkan kata ”World” pada baris ke dua pada posisi kolom ke
sepuluh. Sesuai peta memori, posisi karakter pada kolom 11 dari baris ke dua,
mempunyai alamat 4Ah, sehingga sebelum kita tulis kata ”World” pada LCD,
kita harus mengirim instruksi set posisi kursor, dan perintah untuk instruksi ini
adalah 80h ditambah dengan alamat 80h+4Ah =0Cah. Sehingga dengan
mengirim perintah Cah ke LCD, akan menempatkan kursor pada baris kedua
dan kolom ke 11 dari DDRAM. Sebelum kita dapat menggunakan modul LCD,
kita harus melakukan inisialisasi dan mengkonfigurasikannya. Hal ini dijalankan
dengan mengirimkan sejumlah instruksi ke LCD. Antara lain: pengaturan lebar
data interface 8 bit atau 4 bit data bus, pemilihan ukuran font karakter 5x8 atau
5x7 dan lain-lain.
2.5. Analog to Digital Converter ( ADC )
IC ADC0804 pada rangkaian pesawat ini akan digunakan sebagai
pengubah tegangan analog menjadi tegangan digital yang akan diinputkan ke
dalam IC Mikro AT89S51 yang siap untuk dikonversikan.
Kilogram = DataADC * 100/ 255
17
Gbr1.8 Rangkaian ADC 0804
Diagram konfigurasi pin ADC0804 ditunjukkan pada gambar 7. Pin 11
sampai 18 ( keluaran digital ) adalah keluaran tiga keadaan, yang dapat
dihubungkan langsung dengan bus data bilamana diperlukan. Apabila CS ( pin 1
) atau RD (pin2) dalam keadaan high (“1”), pin 11 sampai 18 akan mengambang
( high impedanze ), apabila CS dan RD rendah keduanya, keluaran digital akan
muncul pada saluran keluaran. Sinyal mulai konversi pada WR (pin 3). Untuk
memulai suatu konversi, CS harus rendah. Bilamana WR menjadi rendah,
konverter akam mengalami reset, dan ketika WR kembali kepada keadaan high,
konversi segera dimulai. Konversi detak konverter harus terletak dalam daereh
frekuensi 100 sampai 800kHz. CLK IN ( pin 4) dapat diturunkan dari detak
mikrokontroller, sebagai kemungkinan lain, kita dapat mempergunakan
pembangkit clock internal dengan memasang rangkaian RC antara CLN IN ( pin
4) dan CLKR (pin 19). Pin 5 adalah saluran yang digunakan untuk INTR, sinyal
selesai konversi. INTR akan menjadi tinggi pada saat memulai konversi, dan
18
akan aktiv rendah bila konversi telah selesai. Tepi turun sinyal INTR dapat
dipergunakan untuk menginterupsi sistem mikrokontroller, supaya
mikrokontroller melakukan pencabangan ke subrutine pelayanan yang
memproses keluaran konverter .Pin 6 dan 7 adalah masukan diferensial bagi
sinyal analog. A/D ini mempunyai dua ground, A GND (pin 8) dan D GND
( pin10). Kedua pin ini harus dihubungkan dengan ground. Pin 20 harus
dihubungkan dengan catudaya +5V A/D ini mempunyai dua buah ground, A
GND ( pin 8 ) dan D GND ( pin 10). Keduanya harus dihubungkan dengan catu
daya, sebesar +5V.
2.6. Variable Resistor
Variable Resistor (Vr) berfungsi untuk menghambat arus dan tegangan,
besar hambatan/resistansi pada vaiable reistor ini dapat kita ubah, di sini variable
resistor akan dipengaruhi oleh spiral yang diberi gaya beban tekanan oleh tangan
user, dengan kata lain variable resistor dalam rangkaian ini berfungsi sebagai
sensor gaya tekan.
Gbr1.9 Simbol variable resistor
2.7. Pegas
Dalam perencanaan pembuatan modul disini pegas difungsikan sebagai
faktor yang akan menerima gaya tekanan saat user melakukan pengukuran.
Dalam modul ini pegas yang digunakan adalah pegas yang mampu menahan
19
beban sebesar 60 kg. Kekuatan menerima gaya pada pegas akan bertambah kuat
jika pegas dipasang secara paralel.
x
P
Gbr1.10 pegas
F = k.x
keterangan:
F = Gaya
k = Konstanta gaya
x = panjang pegas setelah diberi gaya
20
BAB III
PEMBUATAN MODUL
3.1. Blok Diagram
Gbr2.1 Blok Diagram Rangkaian Secara Keseluruhan
3.1.1 Cara kerja Blok Diagram
Tegangan dari power supply masuk pada rangkaian mikrokontroler
setelah di On kan dan tekan start, kemudian user memberi gaya tekan pada pegas
saat memulai pengukuran. Maka pergerakan dari pegas yang telah diberi gaya
tersebut akan mengubah besar resistansi dari pada sensor gaya yaitu dengan
menggunakan variable resistor (Vr) tersebut, kemudian tegangan analog yang
dilewatkan oleh sensor gaya tersebut diolah oleh rangkaian ADC sehingga
menjadi tegangan digital. Dari ADC, tegangan tersebut kemudian diperoses oleh
Push Buton
Mikrokontroller
ADC Gaya(Variabel Resistor)
LCD Karakter 2 x 16
Gaya Tekan Pada Pegas
User
21
21
IC Mikrokontroller dan ditampilkan oleh IC Mikrokontroler AT89S51 melalui
LCD. Outputan tampilan pada layar LCD tersebut sudah berupa data konversi
dari hasil pengukuran dan norma kekuatan ukur tersebut.
22
3.2. Diagram
Alir
Gbr2.2 Diagram Alir
Inisialisasi LCD
Enter
Pengubah Kilogram dan status
Konversi data dari ADC ke kilogram
End
Yes
No
Start
Yes
Yes
Yes
23
Tekan enter saat akan memulai pengukuran kemudian pada saat
melakukan pengukuran maka mikrokontroler memproses konversi data dari
ADC ke kilogram serta memproses status berat apakah data kilogram tersebut
masuk golongan buruk, cukup, ataukah baik. Kemudian ditampilkan oleh
mikrokontroler pada layar LCD tersebut.
24
BAB IV
METODOLOGI PENELITIAN
4.1. Metode Penelitian
Dalam penelitian dan pembuatan modul akhir ini penulis terlebih
dahulu mengadakan persiapan untuk kelancaran jalannya proses pembuatan
modul serta pengamatan yang meliputi di bawah ini :
4.1.1. Mempelajari prinsip kerja dari pesawat expanding dynamometer yang
telah ada.
4.1.2. Mempelajari teori-teori yang ada hubungannya dengan permasalahan
yang dibahas melalui studi kepustakaan.
4.1.3. Mengadakan survey untuk mendapatkan komponen-komponen yang
mungkin sulit untuk didapat di pasaran, serta mendata harga dari setiap
komponen yang kemungkinan mahal dan sulit diperoleh.
4.1.4. Mempelajari dan merancang teknis pembuatan modul tersebut.
4.1.5. Merencanakan anggaran biaya pembuatan modul.
4.1.6. Membuat diagram blok dengan perancangan secermat mungkin.
4.1.7. Membuat diagram alir sebagai urutan cara kerjanya alat.
4.1.8. Menyiapkan bahan berupa komponen, box, dan peralatan yang
dibutuhkan dalam pembuatan modul.
4.1.9. Membuat jadwal kegiatan untuk menngatur waktu pembuatan modul.
25
4.2. Jenis Penelitian
Penelitian dan pembuatan modul ini dengan menggunakan metode
experimental yaitu membuat alat Expanding Dinamometer Berbasis
Mikrokontroler AT89S51.
4.3. Variabel Penelitian
4.3.1. Variabel Bebas
Sebagai variabel bebas adalah Gaya dan resistansi variabel resistor.
4.3.2. Variabel Tergantung
Sebagai variabel tergantung adalah tegangan variabel resistor.
4.3.3. Variabel Terkendali
Variabel bebas terdiri dari:
4.3.3.1 Variable resistor atau sensor tekaanan dan ADC sebagai data inputan
yang akan diproses oleh IC Mikrokontroler AT89S51
4.3.3.2 Push button sebagai reset apabila terjadi kesalahan dalam memasukkan
data.
4.3.3.3 LCD yang dikendalikan oleh IC Mikrokontroler AT89S51 untuk
menampilkan data jumlah pulsa yang akan dikeluarkan oleh photodiode.
4.4. Alat dan Bahan
4.4.1 Persiapaan Bahan
Menyiapkan suatu bahan merupakan salah satu hal yang sangat
penting dalam menunjang keberhasilan pembuatan suatu rangkaian
26
25
elektronika,yang perlu diperhatikan dalm kegiatan ini diantaranya adalah data
teknisi dan karakteristik komponen elektronika, harga maupun faktor ada
tidaknya komponen tersebut di pasaran. Karena perlu dilakukan perhitungan –
perhitungan yang cermat, survey lapangan maupunmempelajari data pada data
sheet book komponen – komponen yang akan kita butuhkan dalam pembuatan
modul tersebut.
Berikut ini disampaikan data bahan – bahan yang diperlukan dalam
pembuatan modul ini:
Table3. Tabel Daftar Komponen
No Nama Barang Jumlah
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
IC AT89S51
LCD 4 x 16
Kristal 12 MHz
Transistor BD139
Push button
Power on / off
Variable resistor
C 1000 mF, 25v
Dioda 1A
Trafo 1A
Dioda zener
Fuse 1A
IC ADC 0804
1
1
1
1
4
1
1
2
4
1
1
1
1
27
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
Kabel pelangi
Rugos
Timah
Fericlorida
Lis Almunium
Box
Pegas
2 m
6 cm
Secukupnya
Secukupnya
Secukupnya
1
2
4.4.2 Persiapan Alat
Sebagai penunjang dalam melaksanakan pembuatan modul,
pengukuran, pengamatan, maupun pengujian digunakan beberapa peralatan,
peralatan –peralatan tersebut antara lain adalah sebagai berikut:
Multimeter manual dan digital
Solder
Project board
Bor
Toolset
Gerinda
Penyedot timah
Tang
4.5. Tempat dan Waktu Pembuatan Modul
4.5.1 Tempat Pembuatan Modul
28
Pembuatan modul tugas akhir ini dilakukan di kampus Tehnik
Elektromedik PLTEKKES Surabaya, tepatnya di Work Shop Gedung C.
4.5.2 Waktu Pembuatan Modul
Waktu pembuatan modul, penulis susun menurut jadwal kalender
akademik yang ada di Jurusan Teknik Elektromedik Surabaya. Pembuatan
penelitian tersebut dilakukan kurang lebih 6 bulan.
Kegiatan Nov Des Feb Mar Apr Mei Jun
I
II
III
IV
V
Tabel4. rencana pembuatan modul
Keterangan :
I. Penentuan judul
II. Studi literature dan pembuatan proposal
III. Pembuatan modul
IV. Seminar
V. Ujian siding dan pengumpulan karya tulis ilmiah (KTI).
29
4.6. Perencanaan Bangun
4.6.1. Perencanaan Bangun Tampak Depan
Gbr 3.1. Perencanaan Bangun Modul dan foto Modul tampak Depan
Keterangan :
1. L
CD Charakter 2 x 16
2. K
abel sensor
1
2
3
4
5
6
7
8
9
8 cm
28 cm23 cm
30
3. E
nter
4. B
ox
5. V
ariable resistor (Vr)
6. K
abel power
7. B
osh Housing
8. P
emutar Vr
9. P
egas
4.6.2. Perencanaan Bangun Tampak Samping
Gbr 3.2. Perencanaan Bangun Modul dan foto Modul tampak samping
4.6.3. Perencanaan Bangun Tampak Belakang
31
Gbr3.3. Perencanaan Bangun Modul tampak belakang
Keterangan :
10. Saklar On – Off
11. TP (Test Point)
12. Reset
10
11
12
32
BAB V
HASIL DAN ANALISA
5.1 Pengujian dan Pengukuran Modul
Setelah membuat modul maka perlu diadakan pengujian dan
pengukuran. Untuk mengetahui seberapa tepat pembuatan modul ini, maka
penulis melakukan pendataan melalui pengukuran dan pengujian. Tujuannya
adalah untuk apakah masing – masing komponen dapat berjalan sesuai dengan
fungsinya yang telah direncanakan.
Langkah – langkah pengukuran dan pengujian modul ini dapat
diuraikan sebagai berikut :
1. Menyiapkan peralatan yang dibutuhkan terutama alat ukur.
2. Merapikan kabel – kabel atau membungkusnya jadi satu menggunakan selang
agar rapi dan tidak terjadi konsleting pada alat kita pada saat uji coba.
3. Menyiapkan tabel untuk mencatat hasil pengukuran.
4. Melakukan pengecekan terhadap masing – masing jalur rangkaian pada PCB
tentang ketepatan koneksi pin–pin pada IC.
33
5. Menguji alat dengan mengadakan pengukuran terhadap output masing–
masing bagian (test poin)sesuai dengan pengukuran yang telah kita tentukan.
5. 2. Hasil Pengujian dan Pengukuran
5.2.1 Pengukuran IC ADC 0804
Pada pengujian dan pengukuran IC ADC 0804 yang diukur pada pin
No.6 dengan grounding akhirnya didapatkan hasilnya pada tabel 5
tabel 5. Hasil pengukuran tegangan pada Ic ADC 0804
Berat
(Kg)
Volt ( Tegangan) Keterangan
00.0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,1 0,1 0.033 Sangat kurang
17,5 0,9 0,9 0,5 0,8 0,7 0,9 0.94 Kurang
26 1,63 1,63 1,73 1,63 1,65 1,70 1.994 Sedang
35 2,36 2,35 2,36 2,36 2,30 2,36 2.818 Baik
44 2,98 2,97 2,97 2,97 2,97 2,98 2.973 Baik sekali
Analisa:
Pada berat 00,0 pada IC ADC 0804 kaki pin no 6 mempunyai
tegangan rata-rata sebesar 0,033 volt.
Pada berat 17.5 pada IC ADC 0804 kaki pin no 6 mempunyai
tegangan rata-rata sebesar 0,94 volt.
Pada berat 26,0 pada IC ADC 0804 kaki pin no 6 mempunyai
tegangan rata-rata sebesar 1,994 volt.
34
33
Pada berat 35,0 pada IC ADC 0804 kaki pin no 6 mempunyai
tegangan rata-rata sebesar 2.818 volt.
Pada berat 44,0 pada IC ADC 0804 kaki pin no 6 mempunyai
tegangan rata-rata sebesar 2.973 volt.
5.2.2 Pengujian Expanding dynamometer
Tabel 6. Hasil Pengukuran kekuatan dorong pada batas range terbawah saat mulai pergantian keterangan
Data berat(Kg)
Tampilan pada LCD
Simpangan%
error SD UA U95X1 X2 X3 X4 X5
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
17,5 17,5 17,5 17,5 17,5 17,3 17,46 0,04 0,228 0,089 0,04 0,102
26 26,3 25,9 26,3 26,3 25,9 26,14 -0,14 0,385 0,219 0,0979 0,251
35 35,3 35,3 34,9 35,3 34,9 35,14 -0,1 0,285 0,231 0,1032 0,265
44 45,0 44,0 44,0 44,0 45,0 44,4 -0,4 0,904 0,549 0,2449 0,629
Keterangan Rumus Perhitungan :
N : Jumlah Data
o Rata-rata
Rata -rata dalam perkataan sehari-hari, orang sudah menafsirkan dengan rata-
rata hitung. Dan arti sebenarnya adalah bilangan yang didapat dari hasil
pembagian jumlah nilai data oleh banyaknya data dalam kumpulan tersebut.
35
Rumus rata-rata adalah
Rata – Rata ( ) :
Standart deviasi
Standart deviasi adalah suatu nilai yang menunjukan tingkat (derajat) variasi
kelompok data atau ukuran standart penyimpangn dari meannya.
Rumus deviasi
Standart Deviasi (SD) :
Error (rata-rata simpangan)
Error (rata-rata simpangan) adalah selisih antara mean terhadap masing-
masing data
Rumus error :
Error : Error : Xn – (rata - rata)
%Error : x 100%
UA1 : ketidakpastian
Rumus dari ketidak pastian adalah sebagai berikut :
Ketidak pastian=UA1 =
U95
U95 adalah perkalian dari antara ketidakpastian dengan K (Konfidence
Level). U95 merupakan tingkat kepercayaan 95%.
Rumus
U95 = K x UC
36
UC =
Karena hanya dalam pengukuran hanya Ua1, maka Ua2 dan Ub
dianggap 0. Sehingga:
UC =
UC = UA1
U95 = UA1 x 2
Analisa :
Pada hasil pengukuran dengan berat 0 kg mempunyai U95 = 0.
Artinya bahwa nilai tersebut menunjukkan pada beban 0 Kg keakuratannya
baik.
Pada hasil pengukuran dengan berat 17.5 kg mempunyai U95 =
0.102. Artinya bahwa nilai tersebut menunjukkan pada beban 17.5 Kg
keakuratan alat baik.
Pada hasil pengukuran dengan berat 26 kg mempunyai U95 =
0.251. Artinya bahwa nilai tersebut menunjukkan pada beban 26 Kg
keakuratan alat baik.
Pada hasil pengukuran dengan berat 35 kg mempunyai U95 =
0.265. Artinya bahwa nilai tersebut menunjukkan pada beban 35 Kg
keakuratan alat baik.
Pada hasil pengukuran dengan berat 44 kg mempunyai U95 =
0.629. Artinya bahwa nilai tersebut menunjukkan pada beban 44 Kg
keakuratan alat baik.
Semakin kecil U95 maka semakin baik keakuratan alat tersebut
semakin bagus.
37
Pada % error tidak ada nilai persen yang bernilai negatif karena
pada simpangan terdapat tanda mutlak sehingga hasil selalu positif.
%Error : x 100%
BAB VI
PEMBAHASAN RANGKAIAN
6.1. Rangkaian Keseluruhan
38
R 2
R E S I S TO R
R 1R E S I S TO R
D 2
D I O D E Z E N E R
C 2
C A P N PV C C _ B A R
Y
V C C
1
1 0 0 K 13
2
C 3
C A P N PR 2
R E S I S TO R
R 2
R E S I S TO R
S W 1S W P U S H B U TTO N
R 3R E S I S TO R V A R
13
2
C 3
C A P N P
C 1C A P
U 4
A D C 0 8 0 4
67
9
1 11 21 31 41 51 61 71 8
1 94
5
123
+I N-IN
V R E F / 2
D B 7D B 6D B 5D B 4D B 3D B 2D B 1D B 0
C L K RC L K I N
I N TR
C SR DW R
V C C _ B A R
D 1D I O D E
V C C _ B A R Y
V C C
1
V C C _ B A R
Y 1C R Y S T A L
U 1 A T8 9 s 5 1
9
1 81 9
2 93 0
3 1
4 0
12345678
2 12 22 32 42 52 62 72 8
1 01 11 21 31 41 51 61 7
3 93 83 73 63 53 43 33 2
R S T
XTA L 2XTA L 1
P S E NA L E / P R O G
E A /V P P
V C C
P 1 . 0 / T2P 1 . 1 / T2 -E XP 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7
P 2 . 0 / A 8P 2 . 1 / A 9
P 2 . 2 / A 1 0P 2 . 3 / A 1 1P 2 . 4 / A 1 2P 2 . 5 / A 1 3P 2 . 6 / A 1 4P 2 . 7 / A 1 5
P 3 . 0 / R XDP 3 . 1 / TXD
P 3 . 2 / I N T0P 3 . 3 / I N T1
P 3 . 4 / T0P 3 . 5 / T1
P 3 . 6 / W RP 3 . 7 / R D
P 0 . 0 / A D 0P 0 . 1 / A D 1P 0 . 2 / A D 2P 0 . 3 / A D 3P 0 . 4 / A D 4P 0 . 5 / A D 5P 0 . 6 / A D 6P 0 . 7 / A D 7
V C C _ B A R
R 3R E S I S TO R V A R
13
2
P ro g ra m e r
123456
L C D C A R A C TE R
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
S W 1S W P U S H B U TTO N
D 1Y
V C C
1
Gbr4.1 Rangkaian keseluruhan
Rangkaian di atas adalah rangkaian dari keseluruhan rangkaian
Expanding Dynamometer. Dari rangkaian ADC pin 6 mendapatkan inputan dari
varistor yang masih berupa tegangan analog, kemudian diolah oleh ADC
sehingga berupa tegangan digital namun data tersebut belum didapat di olah
oleh IC AT89S51. Pada saat push button ditekan pada pin 16 port 3.6 IC
AT89S51 berlogika 0, barulah tegangan digital yang dikeluarkan oleh IC
ADC0804 dapat dioutputkan ke rangkaian mikrokontroller. Tegangan digital
yang masuk pada IC AT89S51 diolah dan ditampilkan pada LCD character
2x16.
6.2. Rangkaian ADC
39
38
P 3 . 3
D 2
D I O D E Z E N E R
P 3 . 2
R 2
R E S I S TO R
P 3 . 4
Y
V C C
1
R 3R E S I S TO R V A R
13
2
C 3
C A P N P
U 4
A D C 0 8 0 4
67
9
1 11 21 31 41 51 61 71 8
1 94
5
123
+ I N-I N
V R E F / 2
D B 7D B 6D B 5D B 4D B 3D B 2D B 1D B 0
C L K RC L K I N
I N TR
C SR D
W R
R 2
R E S I S TO R
P 3 . 2
Y
V C C
1
R 3R E S I S TO R V A R
13
2
P 2
Gbr4.2 Rangkaian ADC0804
Rangkaian ADC dalam modul ini menggunakan varistor sebagai senso
penerima gaya tekan, tegangan output varistor masuk pin 6 ADC0804.
Kemudian outputan dari varistor akan diteruskan ke ADC untuk diubah dari
tegangan analog menjadi tegangan digital, data biner dari ADC dikoneksikan
dengan port mikrokontroler sehingga dapat dideteksi oleh mikrokontroler. Pada
ADC 0804 terdapat pengaturan Vref menggunakan multiturn untuk mengatur
tegangan referensi yang dibutuhkan yaitu x tegangan input maksimal.
Untuk memulai konversi pada ADC, maka pin /WR diberi logika 0
melalui software. Dan memantau pin /INT secara per bit pada software, apabila
bit tersebut mengeluarkan logika 0, berarti proses konversi telah selesai. Untuk
memulai lagi proses konversi, maka /WR kembali diberi logika 0 lagi.
40
6.2.1. Listing program
ADC: clr P3.3
nop
nop
nop
setb P3.3
eoc: jb P3.2,eoc
clr P3.4
mov dataADC,P2
ret
;
Penjelasan listing program:
Clr P3.3 merupakan bahasa asenbly pada IC Mikrokontroller AT 89S51
yang berarti untuk memberikan logika 0 pada port 3.3 AT 89S51, sehingga IC
ADC0804 mulai mereset. Kemudian nop (not operation) yang berarti tidak ada
interupsi sehingga dalam memproses bahasa tersebut AT89S51 memiliki selang
waktu 1 saat akan melakukan interupsi selanjutnya. Setb P3.3 artinya pada IC
AT89S51 memberikan logika 1 pada port 3.3 IC AT89S51 sehingga dapat
mempengaruhi ADC0804 untuk memulai mengkonversi data. Jb P3.2 (jump on
bit set) program bahasa yang berfungsi untuk mendeteksi apakah konversi sudah
selesai apa belum.
6.3 Rangkaian LCD
41
Gambar 4.3 Rangkaian LCD
Listing Program:
Program ini digunakan untuk memulai menulikan instruksi dan data ke
LCD, berikut listing programnya.
write_inst:
Clr P3.0 ;
Mov P2,R1 ;
Setb P3.1 ; EN = 1 = P1.1
Acall delay ; panggil waktu tunda
Clr P3.1 ; EN = 0 = P1.1
ret
;
write_data:
Setb P3.0 ; RS = P1.0 = 1, mode tulis data ke LCD
Mov P2,R1 ; D7 s/d D0 = P0 = R1
Setb P3.1 ; EN = 1 = P1.1
Acall delay ; panggil waktu tunda
Clr p3.0 ; EN = 0 = P1.1
42
ret
;
Penjelasan listing program
LCD_RS mendapat logika ‘0’ dan LCD_CS juga mendapat logika ‘0’
selanjutnya mengisi data lcd untuk menuliskan instruksi pada LCD. Selanjutnya
mengisi data pada data lcd untuk mengirimkan data ke ADC, sehingga LCD
akan memunculkan tulisan-tulisan. Pada Baris ke-2 Mov P2,R1 merupakan
interupsi untuk mengcopykan data Port 2 yang masuk IC AT89S51 ke dalam
register 1 yang akan diout putkan pada D7 s/d D0 atau Port 0. Setb P3.1
fungsinya memberikan nilai logika 1 pada EN LCD charakter sehingga IC
AT89S51 dapat mengirimkan data ke LCD Charakter.
BAB VII
PENUTUP
7.1 Kesimpulan
43
1. Pada range yang terbawah dari sangat buruk (0,00 kg) mempunyai tegangan
rat-rata sebesar 0,033 volt, range terbawah dari buruk (17,5 kg) mempunyai
tegangan rata-rata sebesar 0,19 volt, range terbawah dari sedanng (26 kg)
mempunyai regangan rata-rata sebesaar 1.994 volt, range dari baik (35 kg)
mempunyai tegangan rata-rata sebesar 2.818 volt, dan pada range terbawah
dari sangat baik (45 kg) mempunyai tegangan rata-rata sebesar 2.973 volt.
2. Dalam pengambilan data pengukuran pada tampilan LCD dengan mengambil
data sampel nilai range terbawah dari tabel norma kekuatan otot bahu
sehingga diperoleh data pada tabel 6 yang mempunyai nilai U95 yang sangat
kecil sehingga secara perhitungan alat dapat dinyatakan baik.
3. Modul ini masih jauh dari layak pakai, hal ini dikarenakan oleh modul
tersebut sangat berat karena bahannya terbuat dari besi baja sehingga terlalu
berat untuk diangkat oleh user yang cedera.
4. Dalam modul ini pada range terendah persentase rata-rata error beban 0 kg
yaitu ± 0 %, persentase rata-rata error beban 17.5 kg yaitu ± 0.228%,
persentase rata-rata error beban 26 kg yaitu ± 0.385%, persentase rata-rata
error beban 35 kg yaitu ± 0.285%, persentase rata-rata error beban 44 kg yaitu
± 0.909%, karena dalam standar nasional tingkat error yang diperbolehkan
adalah 3 % maka modul secara perhitungan dapat dikatakan baik. Akan
tetapi pengukuran dapat berubah jika tegangan supply menurun atau naik.
7.2 Saran
1. Dalam setiap melakukan pekerjaan agar lebih hati-hati terutama dalam
pengerjaan modul.
44
43
2. Meskipun modul tersebut sudah berjalan secara otomatis tetapi masih
memerlukan beberapa peningkatan dalam kualitas(tidak mudah rusak) dan
kwantitasnya (tingkat error-nya kecil).
3. Dalam melakukan pengukuran hendaknya dilakukan dengan sungguh-sungguh
agar dapat diketahui perkembangan dari cedera tersebut.
4. Sebaiknya dalam pembuatan modul tersebut kerapian harus lebih ditingkatkan.
5. Dalam mengerjakan modul ini bahan-bahan juga harus dipertimbangkan agar
modul lebih kuat dan berkualitas.
6. Seringnya melakukan eksperimen dapat menambah ilmu dan pengalaman.
45