PEMBUATAN PROTOTIPE ALAT UKUR BODY MASS INDEX

(BMI) MENGGUNAKAN MODIFIKASI TIMBANGAN DAN

SENSOR ULTRASONIK SEBAGAI ALAT UKUR TINGGI

PROJEK AKHIR

Oleh :

Alinda Nurul Badriyah / 03311015

Mohamad Nurdinsyah Ekapujakesuma / 03311043

PROGRAM D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2014

PEMBUATAN PROTOTIPE ALAT UKUR BODY MASS INDEX

(BMI) MENGGUNAKAN MODIFIKASI TIMBANGAN DAN

SENSOR ULTRASONIK SEBAGAI ALAT UKUR TINGGI

PROJEK AKHIR

Diajukan untuk memenuhi syarat kelulusan tahap pendidikan pada

Program D3 Metrologi dan Instrumentasi

Fakultas Teknologi Industri - Institut Teknologi Bandung

Oleh :

Alinda Nurul Badriyah / 03311015

Mohamad Nurdinsyah Ekapujakesuma / 03311043

Pembimbing :

Dr. Ir. Farida I. Muchtadi

Achsan Rifani S.T.

PROGRAM D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2014

LEMBAR PENGESAHAN

Laporan Projek Akhir MI-3201

Program D3 Metrologi dan Instrumentasi

Institut Teknologi Bandung

Judul Projek Akhir

PEMBUATAN PROTOTIPE ALAT UKUR BODY MASS INDEX (BMI)

MENGGUNAKAN MODIFIKASI TIMBANGAN DAN SENSOR

ULTRASONIK SEBAGAI ALAT UKUR TINGGI

Mahasiswa :

1. Alinda Nurul Badriyah / 03311015

2. Mohamad Nurdinsyah Ekapujakesuma / 03311043

Telah diperiksa dan disetujui pada tanggal 2 Mei 2014

Mengetahui,

Pembimbing I Pembimbing II

Dr. Ir. Farida I. Muchtadi

NIP. 194808061974122202

Achsan Rifani, S.T.

NIP. 198303262008011003

i

ABSTRAK

Masalah kesehatan yang belakangan ini melanda negara berkembang adalah

semakin banyaknya masyarakat yang mengalami obesitas. Obesitas merupakan

keadaan tubuh yang memiliki massa melebihi batas maksimal massa tubuh ideal.

Salah satu metode yang dapat dilakukan untuk mendeteksi obesitas adalah

mengidentifikasi Body Mass Index (BMI) dari seseorang. BMI merupakan

parameter yang menggabungkan dua pengukuran yaitu pengukuran massa dan

tinggi tubuh. Kombinasi dari dua pengukuran tersebut dapat menentukan nilai

BMI dan kondisi tubuh dari seseorang. Mengetahui BMI lebih awal akan

membuat kita waspada dan memperbaiki gaya hidup dan pola makan demi

kesehatan.

Pembuatan prototipe pengukur BMI akan menggabungkan dua sistem pengukuran

secara langsung yaitu pengukuran massa tubuh dan pengukuran tinggi tubuh.

Pengukuran massa tubuh akan dilakukan dengan memodifikasi timbangan pegas

agar keluarannya dapat diakuisisi dengan pengukuran tinggi. Pengukuran tinggi

tubuh menggunakan sensor ultrasonik. Sistem pengukuran tinggi tubuh dilakukan

dengan otomatis sehingga hasil pengukuran lebih akurat.

Pengujian sistem dilakukan terlebih dahulu untuk masing-masing pengukuran.

Setelah itu baru dilakukan pengujian secara keseluruhan untuk mengetahui BMI

objek. Kesalahan pengukuran massa tubuh yang didapat dari hasil pengujian

kebenaran memiliki rata-rata sebanyak 11,3 %. Kesalahan dalam pengukuran

tinggi kurang dari 1 %. Objek yang diukur BMI nya secara keseluruhan sebanyak

16 orang dengan kondisi tubuh yang beragam. Kesalahan yang terdapat dalam

pengelompokan BMI berasal dari kesalahan alat ukur massa tubuh.

Kata kunci:Obesitas, Body Mass Index (BMI), Massa, Tinggi

ii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah Swt. atas limpahan karunia-Nya

penulis dapat menyelesaikan laporan projek akhir yang berjudul Pembuatan

Prototipe Alat Ukur Body Mass Index (BMI) Menggunakan Modifikasi

Timbangan dan Sensor Ultrasonik Sebagai Alat Ukur Tinggi. Laporan

projek akhir ini diajukan untuk memenuhi syarat kelulusan pendidikan Diploma-3

di Program D3 Metrologi dan Instrumentasi Institut Teknologi Bandung.

Laporan projek akhir ini disusun secara sistematis mulai dari spesifikasi desain

sistem, perancangan, dan pengujian. Prototipe Pengukur Body Mass Index

(BMI) hasil rancangan telah diuji dengan skenario tertentu. Pengujian dilakukan

untuk melihat performa prototipe dari beberapa indikator.

Selama pelaksanaan projek akhir ini, penulis banyak menerima bantuan dan

dukungan guna memperlancar projekakhir ini. Oleh karena itu, penulis ingin

menyampaikan terima kasih kepada:

1. Kedua orang tua kami yang tidak pernah berhenti memberikan dukungan doa

dan materi sehingga kami bisa menyelesaikan projek akhir ini.

2. Bapak Dr. Supriyanto, M.T. selaku Koordinator Program Studi D3 Metrologi

dan Instrumentasi ITB yang telah memberikan bimbingan, saran, dan bantuan.

3. Ibu Dr. Ir. Farida I. Muchtadi selaku dosen pembimbing 1 yang telah

memberikan bimbingan, saran, dan bantuan.

4. Bapak Achsan Rifani, S.T. selaku dosen pembimbing 2 yang telah

membimbing dan mengarahkan kami selama melakukan pengujian di

PPSDMK.

5. Kementerian Perdagangan Republik Indonesia yang telah memberikan

beasiswa program D3 Metrologi dan Instrumentasi.

6. Segenap dosen dan staf tata usaha program D3 Metrologi dan Instrumentasi

ITB.

7. Ibu Gina Safitri selaku staff administrasi Program Studi D3 Metrologi dan

Instrumentasi ITB yang selalu sabar mengurus segala keperluan administrasi

kami selama kuliah.

iii

8. Bapak Parji, Bapak Iyan, dan Bapak Soleh selaku pegawai teknis di Teknik

Fisika yang telah membantu memberikan saran dan tenaga dalam mengerjakan

projek akhir.

9. Rekan-rekan program D3 Metrologi dan Instrumentasi 2009, dan 2010, 2011

yang telah membantu penulis dalam bentuk nasihat dan semangat.

10. Teman-teman Kosan yang selalu membantu memberikan semangat dan saran

dalam menyelesaikan projek akhir.

Penulis menyadari bahwa dalam projek akhir ini banyak terdapat kekurangan.

Oleh karena itu, masukan, kritik, dan saran sangat diharapkan.

Bandung, Mei 2013

Penulis

iv

DAFTAR ISI

Hal.

ABSTRAK i

KATA PENGANTAR ii

DAFTAR ISI iv

DAFTAR GAMBAR vi

DAFTAR TABEL viii

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Rumusan Masalah 2

1.3 Tujuan 3

1.4 Batasan Masalah 3

1.5 Metodologi Penulisan 3

1.6 Sistematika Penulisan 4

BAB II TEORI DASAR 5

2.1 Body Mass Index(BMI) 5

2.2 Timbangan 6

2.2.1 Timbangan Berdasarkan Sistem Pengoperasian 6

2.2.2 Timbangan Berdasarkan Tingkat Ketelitian 7

2.2.3 Timbangan Berdasarkan Komponen Timbangan 8

2.2.4 Macam-macam Timbangan 8

2.3 Spesifikasi Timbangan yang Digunakan dalam Projek Akhir10

2.4 Sensor Ultrasonik 11

2.5 Motor DC 12

2.6 IC L293D 13

2.7 Microswitch 14

2.8 Mikrokontroler 15

2.9 Light Emitting Diode (LED) 15

2.10 Liquid Crystal Display (LCD) 16

BAB III RANCANG BANGUN ALAT 17

3.1 Pengukuran Massa Tubuh 17

3.1.1 Komponen Penyusun 18

3.1.2 Perancangan Perangkat Pengukur Massa Tubuh 22

v

3.2 Pengukuran Tinggi Tubuh 23

3.2.1 Komponen Penyusun 24

3.2.2 Perancangan Perangkat Pengukur Tinggi Tubuh 24

3.2.3 Perancangan Perangkat Sistem Otomasi Pengukur Tinggi

Tubuh 25

3.2.3.1 Sistem Kerja Motor DC dengan Driver L293D26

3.2.3.2 Sistem Otomasi Penggerak Bidang Pantul 27

3.3 Desain Pengukuran Body Mass Index (BMI) 29

3.3.1 Desain Mekanik Perangkat Pengukur BMI 29

3.3.2 Desain Rangkaian Elektronik Perangkat Pengukur BMI30

3.3.3 Algoritma Pengukuran BMI 30

4.1 Pengujian Alat Ukur 32

4.1.1 Pengujian Perangkat Pengukur Massa Tubuh 32

4.1.1.1 Karakterisasi Sensor Magnet Menggunakan

Massa Standar 32

4.1.1.2 Pengujian Histerisis Alat Ukur Massa Tubuh 33

4.1.1.3 Pengujian Kebenaran Alat Ukur Massa Tubuh36

4.1.2 Pengujian Alat Ukur Tinggi Tubuh 40

4.1.2.1 Pengujian Histerisis Alat Ukur Tinggi Tubuh 41

4.1.2.2 Pengujian Kebenaran Penunjukkan Alat Ukur

Tinggi Tubuh 42

4.1.3 Pengujian Alat Ukur Body Mass Index (BMI) 43

4.2 Analisis 46

BAB V Penutup 48

5.1 Simpulan 48

5.2 Saran 48

Daftar Pustaka 50

LAMPIRAN A DATA HASIL PENGUJIAN 51

LAMPIRAN B DESAIN MEKANIK PROTOTIPE 60

LAMPIRAN C DESAIN MEKANIK KOTAK DISPLAY 77

LAMPIRAN D BARIS PROGRAM PROTOTIPE 78

LAMPIRAN E FOTO PROTOTIPE 86

vi

DAFTAR GAMBAR

Hal.

Gambar 2.1 Neraca 9

Gambar 2.2 Timbangan elektronik 9

Gambar 2.3 Timbangan sentisimal 9

Gambar 2.4 Timbangan dacin 9

Gambar 2.5 Timbangan meja 10

Gambar 2.6 Timbangan pegas 10

Gambar 2.7 Sensor Ultrasonik 11

Gambar 2.8 Mekanisme Kerja Motor DC 12

Gambar 2.9 Rangkaian IC Driver L293D 13

Gambar 2.10 Koneksi Pin IC Driver L293D 14

Gambar 2.11 Microswitch 14

Gambar 2.12 Arduino UNO 15

Gambar 2.13 LED[7] 16

Gambar 2.14 Liquid Crystal Display (LCD) 4 x 16 16

Gambar 3.1 Blok Diagram Pengukuran BMI 17

Gambar 3.2 Dudukan Timbangan Pegas 18

Gambar 3.3 Efek Hall 19

Gambar 3.4 Sensor Efek Hall 20

Gambar 3.5 Sensor Hall A1302 21

Gambar 3.6 Magnet Silinder 21

Gambar 3.7 Diagram Blok Proses Modifikasi Timbangan Pegas 22

Gambar 3.8 Modifikasi Timbangan Pegas 23

Gambar 3.9 Diagram Blok Pengukuran Tinggi Tubuh 24

Gambar 3.10 Sistem Pengukuran Tinggi Tubuh 25

Gambar 3.11 Skematik Rangkaian Hubungan Motor DC dan IC L293D 26

Gambar 3.12 Diagram Alir Sistem Otomasi Pengukuran Tinggi Tubuh 28

Gambar 3.13 Rangkaian Skematik Sistem Pengukuran BMI 30

Gambar 3.14 Diagram Alir Sistem Pengukuran BMI 31

Gambar 4.1 Grafik Karakterisasi Magnet 33

Gambar 4.2 Grafik Histerisis Massa Standar Terhadap Outuput Analog 34

vii

Gambar 4.3 Grafik Histerisis Massa Standar Terhadap Penunjukkan Massa di

Display Alat Ukur Massa Tubuh 35

Gambar 4.4 Laser Distance Meter 40

Gambar 4.5 Grafik Histerisis Pengujian Alat Ukur Tinggi Tubuh 41

Gambar 4.6 Timbangan Acuan 44

viii

DAFTAR TABEL

Hal.

Tabel 2.1 Kategori Keadaan Tubuh 6

Tabel 2.2 Klasifikasi Timbangan 8

Tabel 2.3 Spesifikasi Sensor Ultrasonik 11

Tabel 3.1 Spesifikasi Sensor Efek Hall A1302 20

Tabel 4.1 Data Pengujian Kebenaran Alat Ukur Massa Tubuh 36

Tabel 4.2 Pengolahan Data Pengujian Kebenaran Alat Ukur Massa Tubuh 39

Tabel 4.3 Data Pengujian Kebenaran Alat Ukur Tinggi 42

Tabel 4.4 Data Hasil Pengukuran BMI 45

Tabel 4.5 Pengolahan Data Pengukuran BMI 45

1

BAB I

PENDAHULUAN

1 Pendahuluan

1.1 Latar Belakang

Kegemukan atau obesitas merupakan salah satu penyakit yang paling sering

ditemukan di negara negara maju. Tekanan pada pekerjaan yang sangat besar

membuat sebagian besar masyarakat di negara negara besar memiliki pola hidup

yang sangat tidak sehat dengan seringnya mengkonsumsi makanan cepat saji ,

juga kebiasaan meminum minuman keras. Namun dewasa ini, fenomena obesitas

tidak hanya terjadi pada negara maju saja, fenomena ini sudah merambah ke

negara negara berkembang seperti Indonesia, seiring dimulainya era globalisasi

yang memaksa Indonesia juga bersiap menghadapinya. Semua masyarakat

Indonesia kini mulai meniru kebiasaan mengkonsumsi makanan cepat saji yang

mengandung banyak lemak, kolesterol, dan banyak zat lain yang menyebabkan

kegemukan. Banyaknya produsen makanan cepat saji dari berbagai negara maju

yang masuk ke Indonesia membuat fenomena ini lebih tumbuh subur sehingga

saat ini banyak dijumpai orang orang Indonesia yang mengalami masalah

kegemukan atau obesitas. Kegemukan dapat memicu banyak penyakit ganas yang

berujung dengan kematian. Beberapa penyakit yang banyak dihadapi para

penderita obesitas adalah penyempitan pembuluh darah pada jantung yang

menyebabkan serangan jantung atau jantung koroner. Selain itu penderita obesitas

sangat beresiko terkena Diabetes Melitus yang disebabkan oleh kadar gula darah

yang terlampau tinggi. Sebaiknya, sebelum terkena berbagai resiko penyakit yang

berbahaya, alangkah baiknya melakukan berbagai alternatif untuk mencegah hal

hal tersebut terjadi, salah satu alternatif adalah dengan mengatur pola hidup dan

pola makan yang sehat .

Tindakan yang dapat dilakukan untuk menghindari obesitas adalah dengan

mendeteksi kondisi tubuh terlebih dahulu. Apakah tubuh masih dalam kategori

yang ideal atau sudah mendekati obesitas. Salah satu parameter yang dapat

menentukan apakah tingkat keidealan tubuhh adalah dengan nilai Body Mass

Index (BMI). Body Mass Index merupakan suatu nilai yang menyatakan keidealan

2

tubuh seseorang dengan menggunakan kombinasi informasi tentang massa dan

tinggi tubuh seseorang. dalam rangka mendukung tercapainya proses

pengukuran/pendeteksian BMI yang lebih baik, akan dibuat sebuah prototipe yang

dapat melakukan deteksi langsung terhadap nilai BMI seseorang. Artinya,

operator tidak perlu lagi perlu memasukan data tinggi badan subjek yang sedang

diuji nilai BMI-nya. Hal ini tentu akan dapat menanggulangi adanya error akibat

kesalahan pengukuran tinggi badan. Masyarakat pada umumnya jarang mengukur

tinggi badan mereka secara rutin dan hanya akan mengingat terakhir kali mereka

melakukan pengukuran. Tinggi badan yang mereka masukankan bisa tidak akurat

karena manusia berkembang dan bertambah tinggi. Hal tersebut yang

mengakibatkan error pada hasil pengukuran menggunakan BMI meter

sebelumnya.

Prototipe alat ukur Body Mass Index menggabungkan dua besaran pokok yaitu

massa dan panjang (tinggi). Sedangkan perhitungan BMI nya adalah

menggunakan rumus[1] sebagai berikut.

Keterangan :

MB = Massa badan

TB = Tinggi badan

Berdasarkan rumusan diatas akan dibuat alat ukur BMI dengan menggunakan dua

sensor untuk mengetahui massa badan dan tinggi badan. Penggunaan timbangan

pegas untuk mengukur massa dan sensor ultrasonik untuk mengukur tinggi. Alat

ukur ini diharapkan mampu mengolah massa dan tinggi sehingga dapat

menghasilkan pengukuran BMI yang benar.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah dijelaskan, maka permasalahan yang ingin

dibahas pada projek akhir ini adalah membuat alatpengukur Body Mass Index

(BMI) dengan menggunakan modifikasi timbangan pegas dan sensor ultrasonik.

(1.1)

3

1.3 Tujuan

Tujuan Tujuan projek akhir ini adalah pembuatan alat ukur Body Mass Index.

Parameter yang digunakan dalam penentuan Body Mass Index adalah kombinasi

antara massa dan tinggi tubuh objek menggunakan modifikasi timbangan pegas

untuk pengukuran massa dan sensor ultrasonik untuk pengukuran tinggi. Hasil-

hasil pengukuran diolah oleh microcontroller Arduino UNO.

1.4 Batasan Masalah

Dalam penulisan laporan ini, terdapat beberapa batasan masalah, di antaranya :

1. Pembuatan otomasi sistem pengukuran tinggi menggunakan motor DC sebagai

penggerak.

2. Penggabungan hasil pengukuran massa dan tinggi hanya diaplikasikan untuk

perhitungan Body Mass Index.

3. Pengukuran ditujukan untuk orang dewasa dengan tinggi 145 190 cm dan

massa tubuh antara 30 kg sampai dengan 100 kg.

4. Indikator klasifikasi BMI hanya untuk 3 kategori yaitu underweight, normal,

dan overwight

1.5 Metodologi Penulisan

Dalam proses pembuatan prototipe ini, metode penelitian yang digunakan sebagai

berikut:

1. Studi literatur dan studi lapangan.

2. Penentuan parameter-parameter terkait pengukuran BMI

3. Perancangan desain body prototipe dan display.

4. Pemilihan sensor-sensor (sensor magnet dan ultrasonik).

5. Pembuatan body prototipe.

6. Pembuatan instrumen pengolah data dari hasil pengukuran massa dan tinggi

tubuh ke komputer.

7. Pengujian prototipe BMI meter.

8. Analisis hasil pengujian.

9. Pembuatan laporan projek akhir.

4

1.6 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan pada laporan projek akhir ini terdiri dari:

1. Bab I Pendahuluan

Berisi latar belakang, rumusan masalah, tujuan, batasan masalah, metodologi

penulisan, dan sistematika penulisan.

2. Bab II Teori Dasar

Berisi konsep dasar yang melandasi kegiatan penelitian serta perangkat-

perangkat yang digunakan dalam projek akhir ini.

3. Bab III Rancang Bangun Alat

Berisi penjelasan rancang sistem, desain prototipe dan sistem kerja prototipe.

4. Bab IV Analisis

Berisi pengujian dan analisis hasil pengujian alat ukur massa dan tinggi serta

pengukuran BMI secara keseluruhan.

5. Bab V Simpulan dan Saran

Berisi simpulan dan saran dalam projek akhir.

5

BAB II

TEORI DASAR

2 Teori Dasar

2.1 Body Mass Index(BMI)

National Obesity Observatory [2] mengatakan bahwa Body Mass Index (BMI)

merupakan ikhtisar pengukuran dari massa dan tinggi tubuh seseorang.

Perhitungannya adalah dengan membagi massa seseorang dalam satuan kilogram

dengan kuadrat dari tinggi tubuh mereka dalam satuan meter. BMI merupakan

salah satu cara yang paling umum digunakan untuk memperkirakan apakah

seseorang dalam keadaan kekurangan berat badan, ideal, atau obesitas. Meskipun

BMI dapat memperkirakan keadaan tubuh seseorang, perkiraan itu hanyalah

perwakilan dari masalah yang terjadi akibat kelebihan lemak tubuh. Jika lemak

tubuh seseorang meningkat, baik BMI dan resiko kemunculan penyakit yang

berhubungan dengan obesitas juga meningkat, walaupun masih terdapat

ketidakpastian mengenai hubungan yang pasti dari hubungan tersebut khususnya

pada anak-anak. Faktor-faktor lain seperti kebugaran, keturunan, dan pubertas

dapat mengubah hubungan antara BMI dan lemak tubuh.

Kelebihan lemak tubuh diketahui sangat berhubungan dengan sifat morbiditas

atau mudahnya terkena penyaki. BMI menjadi pengukuran yang diminati karena

mudah dan murah serta menggunakan cara-cara yang mudah dimengerti dalam

menilai kelebihan lemak tubuh. Pengukuran lemak tubuh secara benar dan

langsung sulit diterapkan dalam populasi besar karena mahal dan sulit untuk

dilakukan secara konsisiten dan akurat. Indikator lain seperti pengukuran lingkar

pinggang dan ketebalan kulit juga dapat dilakukan untuk mengetahui lemak tubuh

dan kondisi tubuh seseorang. Tidak satupun dari pengukuran tersebut digunakan

sebanyak penggunaan dari BMI untuk menentukan kondisi tubuh seseorang.

Pengelompokan nilai BMI dari hasil perhitungan rumus menjadi kategori-kategori

keadaah tubuh dapat dilihat di Tabel 2.1 berikut yang diterbitkan oleh WHO [3]

untuk kondisi tubuh orang asia.

6

Tabel 2.1 Kategori Keadaan Tubuh

Nilai BMI Kategori

< 18.5 Underweight

18.5 24.99 Normal

25-29.99 Overwight

>=30 Obesitas

Prototipe alat ukur Body Mass Index (BMI) dirancang dengan menggabungkan

prinsip pengukuran massa tubuh. BMI menggunakan modifikasi timbangan dan

pengukuran tinggi badan secara otomatis menggunakan sensor Ultrasonik HY-

SRF05 sebagai sensor tinggi, motor DC sebagai penggerak dan microswitch

sebagai switch pengontrol, kemudian seluruh perangkat tersebut terintegrasi dalam

satu mikrokontroller Arduino UNO, dan data hasil pengukuran ditampilkan secara

digital melalui Liquid Crystal Display (LCD).

2.2 Timbangan

Timbangan adalah alat yang digunakan untuk melakukan pengukuran massa suatu

benda. Timbangan atau neraca dikategorikan kedalam system mekanik dan

elektronik atau digital. Kegiatan penimbangan adalah pekerjaan untuk mengetahui

massa suatu benda. Prinsipnya adalah membandingkan suatu benda dengan benda

lainnya yang telah diketahui massanya. Berikut adalah pembahasan mengenai

pengelompokan timbangan [4].

2.2.1 Timbangan Berdasarkan Sistem Pengoperasian

Berdasarkan sistem pengoperasiannya timbangan dibedakan menjadi 2 (dua) jenis

yaitu :

a. Timbangan non otomatis

Timbangan ini adalah timbangan yang proses penimbangannya dilakukan oleh

operator secara langsung sehingga muatan dinaikkan dan diturunkan dari lantai

muatan juga dilakukan oleh operator.

b. Timbangan otomatis

7

Timbangan ini adalah timbangan yang proses penimbangan tidak dilakukan

oleh operator secara langsung.

2.2.2 Timbangan Berdasarkan Tingkat Ketelitian

Berdasarkan tingkat ketelitian, timbangan dibagi menjadi 4(empat) kelas yaitu:

a. Timbangan Kelas Satu atau timbangan dengan ketelitian khusus

b. Timbangan Kelas Dua atau timbangan dengan ketelitian halus

c. Timbangan Kelas Tiga atau timbangan dengan ketelitian sedang

d. Timbangan Kelas Empat atau timbangan dengan ketelitian biasa

Untuk menentukan kelas timbangan, kita memerlukan informasi timbangan

berupa kapasitas maksimal dan nilai interval skala verifikasi (e) yang dapat

diperoleh dari pemeriksaan visual timbangan. Nilai skala verifikasi(e) sama

dengan nilai skala terkecil (d), e=d timbangan apabila tidak tercantum pada

timbangan. Langkah-langkah menetukan kelas timbangan dan minimum

menimbang:

a. Menenentukan nilai maksimum dan interval skala verifikasi(e) dari timbangan

b. Mengkonversi nilai kapasitas maksimum timbangan dan nilai interval skala

verifikasi (e) dengan satuan yang sama.

c. Menentukan jumlah interval skaladengan persamaan

d. Menentukan rentang interval skala yang ada pada tabel

e. Menentukan kelas timbangan dan minimum menimbang dari rentang interval

skala yang terdapat pada tabel.

f. Apabila timbangan masuk kedalam dua kelas, ambil kelas yang lebih tinggi.

Informasi mengenai kelas timbangan dapat diperoleh dengan melakukan langkah-

langkah di atas dan menyesuaikan dengan tabel. Klasifikasi timbangan dapat

dilihat pada Tabel 2.2

8

2.2.3 Timbangan Berdasarkan Komponen Timbangan

Berdasarkan komponen-komponen penyusunnya timbangan dibedakan menjadi 2

(dua) yaitu :

a. Timbangan mekanik

Timbangan yang seluruh komponennya tersusun dan bekerja secara mekanik.

Timbangan yang termasuk kategori timbangan mekanik adalah neraca,

timbangan dacin, timbangan pegas, timbangan sentisimal, dan timbangan meja

b. Timbangan elektronik

Timbangan yang dilengkapi dengan komponen elektronik sehingga

penunjukanny amerupakan penunjukan digital.

2.2.4 Macam-macam Timbangan

Timbangan dibuat dengan berbagai macam-macam spesifikasi yang disesuaikan

dengan penggunaannya, berbagai macam timbangan yang sering digunakan dalam

kehidupan sehari-hari antara lain.

1. Neraca : timbangan yang terdiri dari sebatang tuas yang dapat berputar pada

sumbu yang dipasang di tengah-tengahnya, dan pada umumnya neraca dipakai

untuk penimbangan kapasitas kecil tetapi cukup akurat.

Tabel 2.2 Klasifikasi Timbangan

Kelas

Ketelitian

Interval Skala

Verifikasi (e)

Jumlah Interval Skala Kapasitas

Minimum Minimum Maksimum

Khusus Satu 0,001 g e 50000 - 100e

Halus Dua 0,001 g e 0,05 g 100 100000 20e

0,1 g e 5000 100000 50e

Sedang Tiga 0,1 g e 2 g 100 10000 20e

5 g e 500 10000 20e

Biasa Empat 5 g e 100 1000 10e

9

Gambar 2.1 Neraca

2. Timbangan elektronik : timbangan yang kerjanya berdasarkan sistem

elektronik.

3. Timbangan sentisimal : timbangan majemuk kelas menengah yang banyak

digunakan para pedagang.

4. Timbangan dacin : timbangan bertuas tunggal, karena tuasnya hanya satu.

Dacin hanya mempunyai dua pisau yaitu pisau tumpuan dan pisau muatan.

Gambar 2.2 Timbangan elektronik

Gambar 2.3 Timbangan sentisimal

Gambar 2.4 Timbangan dacin

10

5. Timbangan meja : termasuk timbangan majemuk, dimana jumlah tuasnya lebih

dari satu yaitu terdiri dari tuas utama dan tuas penghubung.

Gambar 2.5 Timbangan meja

6. Timbangan pegas : timbangan yang menggunakan pegas sebagai alat untuk

menentukan massa benda ukurnya. Prinsip kerjanya merupakan defleksi pegas

yang ditampilkan dalam skala massa. Timbangan pegas ini adalah timbangan

yang akan digunakan dalam pembuatan prototipe Body Mass Index (BMI)

meter.

2.3 Spesifikasi Timbangan yang Digunakan dalam Projek Akhir

Timbangan yang akan digunakan dalam pembuatan prototipe Body Mass Index

meter ini adalah timbangan badan dengan sistem pegas seperti pada Gambar 2.6.

Timbangan jenis ini merupakan timbangan yang paling banyak digunakan oleh

masyarakat. Timbangan yang digunakan memiliki spesifikasi sebagai berikut :

1. Kapasitas Maksimum (Maks) : 130 kg

2. Interval skala verivikasi (e) : 1 kg

3. Kelas Timbangan : 4 (biasa)

4. Minimum menimbang : 10 kg

TimbanganMeja(Beranger)

Piring Anak

T imbangan

Piring Muatan

(tembor)

Gambar 2.6 Timbangan pegas

11

2.4 Sensor Ultrasonik

Pengukuran tinggi badan pada umumnya dilakukan secara manual menggunakan

meteran badan. Namun, dalam pembuatan prototype Body Mass Index meter ini

digunakan sensor ultrasonik dengan prinsip konversi sinyal suara menjadi nilai

jarak antara sumber dan daerah pantulan.

Sensor mendeteksi jarak objek dengan cara memancarkan gelombang ultrasonik

dari sumber dengan frekuensi 40 kHz dengan waktu 200 us, kemudian pantulan

dari gelombang ultrasonik tersebut dideteksi oleh receiver. Sensor ultrasonik

memancarkan gelombang ultrasonik sesuai dengan kontrol dari mikrokontroller

pengendali.

Tabel 2.3 Spesifikasi Sensor Ultrasonik [5]

Tipe HY-SRF05

Tegangan 5 V

Arus Terkecil 4 mA

Frekuensi 40 kHz

Range Maksimum 4 m

Range Minimum 1 cm

Masukan Trigger 10 s Min. TTL level pulse

Echo Pulse Positive TTL level signal,

Dimensi 43mm x 20mm x 17mm

Gambar 2.7 Sensor Ultrasonik

12

2.5 Motor DC

Motor DC merupakan jenis motor yang menggunakan arus searah sebagai sumber

tenaga. Dengan memberikan suatu tegangan pada kedua terminal maka motor

akan bergerak satu arah, dan saat polaritas dari tegangan dibalik maka gerakan

motor akan berbalik pula. Mekanisme kerja [6] untuk seluruh jenis motor secara

umum adalah sebagai berikut :

1. Jika ada arus listrik (I) yang mengalir dalam suatu medan magnet (B) maka

akan menghasilkan suatu gaya gaya (F).

2. Jika kawat sepanjang (L) yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah

lingkaran atau loop, maka kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan

magnet, akan mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan.

3. Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar atau torque untuk memutar

kumparan.

4. Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan

tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh

susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan.

Gambar 2.8 Mekanisme Kerja Motor DC

13

Besarnya gaya yang dihasilkan oleh motor DC sesuai dengan prinsip gaya Lorentz

yaitu dengan persamaan F = B.I.L , dengan B merupakan besarnya medan magnet,

I adalah besarnya arus yang mengalir dalam medan magnet dan L adalah panjang

kawat yang dialiri arus. Sedangkan arah putaran motor sesuai dengan kaidah

tangan kanan Lorentz.Untuk mengatur arah putaran motor dapat dilakukan dengan

mengubah polaritas dari arah arus yang dialirkan ke dalam medan magnet.

Biasanya digunakan rangkaian H-Bridge yang tersusun dari 4 buah transistor

untuk mengatur arah putaran motor. Namun ada suatu komponen yang sudah

tersedia di pasaran sebagai driver motor DC yaitu IC Driver L293D.

2.6 IC L293D

Integrated Circuit (IC) Driver L293D [7] merupakan suatu komponen elektronik

yang dapat digunakan untuk mengatur arah putaran dan kecepatan dari motor DC.

Terdiri dari 16 kaki dan dalam sebuah IC L293D dapat digunakan untuk

mengontrol 2 buah perangkat motor DC.

Gambar 2.9 Rangkaian IC Driver L293D

14

Gambar 2.10 Koneksi Pin IC Driver L293D

2.7 Microswitch

Microswitch [8] merupakan sebuah saklar elektronik yang apabila ditekan akan

memberikan suatu kondisi berbeda dengan kondisi awal, tergantung posisi saklar

tersebut ada pada Normally Open (NO) atau Normally Close (NC). Normally

Close adalah kondisi saat keadaan awal Keluaran bernilai high (1) atau switch

langsung terhubung. Sedangkan Normally Open adalah kondisi saat keadaan

keluaran awal bernilai low (0) atau switch tidak terhubung.

Gambar 2.11 Microswitch

15

2.8 Mikrokontroler

Data hasil pengukuran dari semua sistem diolah dalam sebuah mikrokontroller.

Mikrokokontroller yang digunakan pada pembuatan prototipe Body Mass Index

meter ini adalah mikrokontroler Arduino UNO. Arduino UNO adalah pengendali

mikro single-board yang bersifat open-source, Arduino UNO adalah board

berbasis mikrokontroler pada Atmega 328. Board ini memiliki 14 digital masukan

atau keluaran pin (dimana 6 pin dapat digunakan sebagai keluaran PWM), 6

masukan analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, saklar listrik tombol reset.

Pin-pin ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler, hanya

terhubung ke komputer dengan kabel USB atau sumber tegangan bisa didapat dari

adaptor AC-DC atau baterai untuk menggunakannya. Pemrograman Arduino

UNO menggunakan bahasa C. Mikrokontroler dapat dilihat pada Gambar 2.12

2.9 Light Emitting Diode (LED)

Light Emitting Diode (LED) merupakan salah satu perangkat yang dapat

menghasilkan cahaya ketika terdapat arus listrik yang melewati katoda dan anoda

dalam perangkat tersebut. Projek akhir ini menggunakan LED sebagai indikator

untuk menentukan kondisi tubuh dari objek yang diukur BMI nya. Dua macam

LED digunakan sebagai indikator yaitu LED merah dan hijau. LED hijau

digunakan sebagai indikator tubuh ideal. LED merah digunakan sebagai indikator

tubuh yang kekurangan berat badan dan kelebihan berat badan.

Gambar 2.12 Arduino UNO

16

2.10 Liquid Crystal Display (LCD)

Liquid Crystal Display (LCD) adalah komponen elektronik yang digunakan untuk

menampilkan hasil keluaran secara digital dari suatu perangkat elektronik, bisa

berupa karakter, huruf, angka tergantung dari program yang dibuat. LCD adalah

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 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. LCD yang digunakan dalam

projek akhir ini adalah LCD ukuran 4 x 16. Artinya adalah terdapat 4 kolom dan

16 baris dalam LCD tersebut.

Gambar 2.14 Liquid Crystal Display (LCD) 4 x 16

Gambar 2.13 LED

17

BAB III

RANCANG BANGUN ALAT

3 Rancang Bangun Alat Perangkat alat ukur Body Mass Index pada tugas akhir ini melibatkan perangkat

dari dua pengukuran secara langsung yaitu pengukuran massa dan pengukuran

panjang atau tinggi. Pengukuran massa tubuh menggunakan timbangan pegas

yang telah dimodifikasi sehingga memiliki keluaran digital. Pengukuran tinggi

tubuh menggunakan sensor ultrasonik HY-SRF05 (Ping) yang memancarkan dan

menangkap gelombang ultrasonik yang telah dipantulkan di bidang pantul. Waktu

yang dibutuhkan oleh gelombang tersebut untuk dipancarkan dan ditangkap

kembali akan dikonversi menjadi jarak yang merepresentasikan tinggi tubuh

seseorang pada acuan tertentu.

3.1 Pengukuran Massa Tubuh

Pengukuran massa tubuh ini dilakukan dengan digitalisasi timbangan pegas

pengukur massa tubuh yang biasa digunakan oleh masyarakat. Digitalisasi

dilakukan dengan mengkonversi nilai keluaran tegangan dari sensor magnet yang

terbaca di Arduino. Sensor Magnet yang diletakkan pada ujung batang penggerak

akan bergerak translasi mendekati dan menjauhi magnet silinder yang dipasang

statis pada jarak tertentu. Gerak translasi batang penggerak terjadi akibat beban

yang diterima lantai muatan memberikan tekanan pada pisau-pisau timbangan,

sehingga pegas pada timbangan meregang. Besarnya beban muatan akan

Pengukuran

massa tubuh

(Keluaran digital)

Pengukuran tinggi

tubuh (Keluaran

digital)

Mikrokontroller Display

Gambar 3.1 Blok Diagram Pengukuran BMI

18

berbandng lurus dengan regangan pegas, perubahan posisi dari batang yang

bergerak translasi, dan berbanding lurus juga dengan nilai keluaran dari sensor

magnet. Berikut ini adalah bagian bawah body prototipe yang menjadi dudukan

tempat timbangan pegas berada.

Gambar 3.2 Dudukan Timbangan Pegas

3.1.1 Komponen Penyusun

Komponen penyusun alat pengukur massa terdiri dari komponen utama dan

komponen modifikasi. Komponen utama terdiri dari timbangan pegas massa

tubuh yang sudah dijelaskan pada bagian 2.3. Komponen modifikasi terdiri dari

magnet dan sensor magnet serta mikrokontroler Arduino UNO sebagai

pengonversi analog ke digital. Berikut ini akan dijelaskan fungsi dari setiap

komponen modifikasi yang digunakan.

19

1. Sensor Hall A1302

Hall Effect [9] adalah fenomena yang terjadi apabila terdapat medan magnet

yang tegak lurus terhadap bahan konduktif strip tipis dan arus listrik mengalir

sepanjang strip, mobile charges yang membawa arus akan melayang pada satu

sisi saat mereka bergerak sepanjang strip. Contoh yang ditunjukkan pada

gambar berikut mengasumsikan bahwa logam adalah konduktif strip. Elektron

adalah mobile charges. Seperti Kondisi arus yang ditunjukkan dalam gambar,

elektron akan bergerak ke atas melalui strip. Karena terdapat medan magnet B,

ditunjukkan dalam gambar, elektron akan melayangmenuju tepi kanan strip.

Sensor Efek Hall adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi dan

mengukur medan magnet. Keluaran dari sensor efek Hall berupa tegangan

yang proporsional dengan kekuatan medan magnet yang terukur. Gambar

berikut ini akan menunjukkan penggambaran konsep sensor efek hall.

Gambar 3.3 Efek Hall

20

Sensor Hall yang digunakan dalam perangkat pengukuran massa adalah sensor

A1302. Spesifikasi yang digunakan untuk projek akhir ini dicantumkan pada

Tabel 3.1 Spesifikasi Sensor Efek Hall A1302

Tabel 3.1 Spesifikasi Sensor Efek Hall A1302

Karakteristik (Simbol) Nilai (Unit)

Suplai Voltage (Vcc) 4.5 - 6 V

Suplai Current (Icc) 11 mA

Tegangan Keluaran (Vout) 4.65 4.7 V

Hambatan Keluaran (Rout) 2 5

Sensitivitas Magnetik (Sens) 1.0 1.6 mV/G

Error Sensitivitas Magnetik (Sens(v)) 3%

Gambar 3.4 Sensor Efek Hall

21

2. Magnet Silinder

3. Projek akhir ini menggunakan tiga buah magnet silinder. Magnet tersebut

digunakan untuk menciptakan medan magnet yang akan dideteksi oleh sensor

A1302. Tiga buah magnet silinder yang disatukan akan diletakkan pada

timbangan dan sejajar dengan sensor magnet. Saat ada timbangan diberi

muatan, maka pegas akan meregang, regangan pegas berbanding lurus dengan

gerak translasi batang penggerak yang diatasnya terdapat sensor magnet.

Perubahan jarak antara sensor dengan magnet akan mempengaruhi besarnya

medan magnet yang terdeteksi oleh sensor.

Gambar 3.5 Sensor Hall A1302

Gambar 3.6 Magnet Silinder

22

3.1.2 Perancangan Perangkat Pengukur Massa Tubuh

Pengukuran massa tubuh menggunakan prinsip modifikasi timbangan pegas.

Modifikasi tersebut menghasilkan keluaran berupa tegangan dari sensor A1302.

Tiga buah magnet yang disatukan diletakkan pada batang penggerak yang

bergerak translasi sesuai dengan seberapa besar massa yang terukur. Semakin

dekat magnet dengan sensor A1302 maka semakin besar medan magnet yang akan

terukur. Besaran medan magnet yang terukur oleh sensor A1302 akan sebanding

dengan keluaran tegangan analog yang terbaca pada arduino.

Keluaran tegangan analog tegangan yang dihasilkan oleh sensor A1302 akan

diubah oleh microcontroller Arduino UNO menjadi keluaran digital. Keluaran

digital tersebut akan diregresi dengan persamaan yang telah didapat dari kalibrasi

timbangan. Hasil regresi merupakan nilai beban dalam satuan massa (kg). Massa

tersebut akan ditunjukkan dalam display dan diolah dalam akuisisi data dengan

nilai tinggi tubuh untuk mengahsilkan Body Mass Index (BMI).

Gambar 3.7 Diagram Blok Proses Modifikasi Timbangan Pegas

Keluaran

Objek naik

ke lantai

muatan

Pisau-pisau

penyangga akan

menggerakkan pegas

Sensor

bergerak

mendekati

magnet

Sensor A1302

mengukur

medan magnet

Microcontroller

Arduino UNO

Regresi nilai digital

dalam satuan massa

Keluaran Tegangan

Display

Akuisisi Data

Nilai Massa (kg)

23

Gambar 3.8 Modifikasi Timbangan Pegas

3.2 Pengukuran Tinggi Tubuh

Pengukuran tinggi tubuh pada projek akhir ini menggunakan sensor ultrasonik

yang telah dijelaskan pada bagian 2.4. Sensor ultrasonik akan mengeluarkan

gelombang suara dan menerimanya kembali setelah gelombang tersebut

dipantulkan oleh bidang tertentu. Bidang yang digunakan adalah logam

alumunium yang dibentuk menyesuaikan bentuk body prototipe. Bidang pantul

akan bergerak sesuai dengan tinggi objek yang diukur. Sistem otomasi yang

digunakan untuk menggerakan bidang pantul menggunakan motor DC sebagai

penggerak dan microswitcher sebagai pengontrol motor.

Keluaran sensor berupa waktu lamanya gelombang suara untuk dipancarkan dan

diterima kembali setelah memantul pada bidang pantul. Waktu yang didapatkan

dari sensor ultrasonik akan dikonversi menjadi jarak dengan rumus

Keterangan :

s = Jarak antara sensor ultrasonik dengan objek yang dideteksi (cm)

v = cepat rambat gelombang ultrasonik di udara (34400cm/s)

tIN = selisih waktu pemancaran dan penerimaan pantulan gelombang(s)

Batang penggerak Sensor Magnet

Magnet

Pegas Timbangan

Pisau Timbangan

(3.1)

24

3.2.1 Komponen Penyusun

Penjelasan dan spesifikasi dari ultrasonik, motor DC, IC L293D dan

microswitcher telah dibahas pada bagian 2.4, 2.5,2.6 dan 2.7.

3.2.2 Perancangan Perangkat Pengukur Tinggi Tubuh

Sensor ultrasonik akan diletakkan pada bagian atas body prototipe. Sedangkan

bidang pantul akan ditempatkan pada bagian bawah sensor dan terhubung dengan

ulir yang digerakkan oleh motor DC. Bidang pantul diletakkan pada bagian bawah

sensor dan terhubung dengan ulir yang digerakkan oleh motor DC. Bidang pantul

akan bergerak sesuai dengan sistem otomasi yang telah dirancang. Jadi sensor

ultrasonik akan mengukur waktu tempuh gelombang suara antara bagian paling

atas tempat sensor berada dan bidang pantul yang turun menyesuaikan tinggi

objek yang sedang diukur. Gambar dibawah ini akan menjelaskan sistem

pengukuran tinggi tubuh.

Gambar 3.9 Diagram Blok Pengukuran Tinggi Tubuh

Keluaran

Objek naik

ke lantai

muatan

Bidang

pantul turun

Bidang pantul

berhenti di objek

Sensor Ultrasonik

mengukur waktu

tempuh gelombang

Microcontroller

Arduino UNO

Regresi nilai digital

dalam satuan tinggi

(cm)

Keluaran Tegangan

Display

Akuisisi Data

Nilai Tinggi (cm)

25

Gambar 3.10 Sistem Pengukuran Tinggi Tubuh

3.2.3 Perancangan Perangkat Sistem Otomasi Pengukur Tinggi Tubuh

Perancangan sistem otomasi pengukuran tinggi tubuh menggunakan motor DC

sebagai penggerak dan microswitcher. Sistem ini berfungis menggerakkan dan

menghentikan bidang pantul. Bidang pantul berfungsi sangat penting dalam

pengukuran tinggi tubuh sehingga sistem ini bekerja secara otomatis untuk

meminimalisir kesalahan akibat operator.

Bidang Pantul

Display

Sensor Ultrasonik

Motor

Ulir

Jalur Gerak

penghalang

26

3.2.3.1 Sistem Kerja Motor DC dengan Driver L293D

Gambar 3.11 Skematik Rangkaian Hubungan Motor DC dan IC L293D

IC Driver L293D merupakan rangkaian jembatan H yang terdiri dari 4 buah

transistor yang berfungsi sebagai saklar untuk menggerakan motor DC secara

bolak-balik. Pada kaki 1,8, dan 16 dihubungkan ke supply dari arduino (5V)

sebagai suplai logic. Sedangkan pin 9 dihubungkan ke suplai tegangan 24 volt

untuk menggerakan motor. Pin 4, 5, 12, dan 13 dihubungkan ke ground. Pin 2,

dan 7 dihubungkan ke pin digital pada arduino untuk memberi perintah logic arah

putaran motor DC. Kemudian pin 3 driver dihubungkan ke kaki positif motor DC

dan dan pin 6 dihubungkan ke kaki negatif pada motor DC.

27

Saat pin 2 diberi nilai high dan pin 7 bernilai low maka dari arus dari suplai akan

mengalir ke pin positif motor DC (pin 3) sehingga motor berputar searah jarum

jam, Sedangkan saat pin 2 bernilai low dan pin 7 diberi nilai high maka motor

akan berputar dengan arah sebaliknya.

3.2.3.2 Sistem Otomasi Penggerak Bidang Pantul

Motor DC bergerak saat terdapat objek pada lantai muatan yang mempunyai

massa lebih dari 20 kg. Motor DC yang dihubungkan dengan ulir akan bergerak

memutar ulir. Dudukan penghalang terhubung dengan sebuah mur yang terpasang

di ulir dan ukurannya pas dengan jalur gerak penghalang. Ulir terpasang dalam

posisi yang tetap dan terpasang dengan bearing. Saat motor berputar maka ulir

ikut berputar, karena ulir terpasang pada posisi tetap maka mur yang terhubung

dengan penghalang akan bergerak ke atas ataupun ke bawah sesuai arah putaran

motor. Pada ujung penghalang terdapat sebuah Microswitcher yang berfungsi

sebagai pengontrol motor. saat microswitcher menyentuh bagian paling atas objek

(kepala) maka akan memberi masukan high pada microcontroller, microswitcher

memberikan perintah berhenti pada motor DC sehingga bidang pantul akan

berhenti tegak lurus tepat dengan kepala objek. Jarak antara bidang pantul yang

mengenai kepala objek dan lantai muatan timbangan merupakan nilai tinggi badan

objek yang terukur. Hasil pengukuran sensor akan diolah oleh mikrokontroler

Arduino UNO dan ditampilkan pada display. Diagram alir pemrograman dapat

dilihat pada Gambar 3.12.

28

Mulai

Selesai

Objek naik ke

lantai muatan

Objek naik ke

lantai muatan

Massa objek

> 20 kg

Microswitcher

menyentuh objek

Motor bergerak

Bidang pantul turun

Bidang pantul berhenti

Sensor ultrasonik mengukur

waktu tempuh gelombang (tIN)

IN

2

Konversi waktu menjadi jarak

Tinggi tubuh = 200 - s

Tidak

Ya

Ya

Tidak

Gambar 3.12 Diagram Alir Sistem Otomasi Pengukuran Tinggi Tubuh

29

3.3 Desain Pengukuran Body Mass Index (BMI)

Akuisisi data pengukuran projek akhir ini adalah menggabungkan data hasil

pengukuran massa tubuh dengan tinggi tubuh. Seperti yang sudah dijelaskan pada

subbab 2.1, kedua hasil pengukuran dapat menghasilkan BMI dengan rumus

tertentu.

3.3.1 Desain Mekanik Perangkat Pengukur BMI

Konstruksi mekanik dari prototipe Body Mass Index sebagian besar dibuat dari

bahan Aluminium, Untuk batang ulir pada sistem otomasi motor terbuat dari baja,

sedangkan display prototipe terbuat dari acrylic. sebagai tambahan, alas dudukan

timbangan terbuat dari bahan kayu.

Gambar 3.13 Desain Mekanik Alat Ukur BMI

Dudukan

Perangkat

Pengukur

Massa Tubuh

Tiang

Utama

Dudukan

Perangkat

Pengukur Tinggi

Tubuh

30

3.3.2 Desain Rangkaian Elektronik Perangkat Pengukur BMI

Perangkat alat ukur Body Mass Index (BMI) terdiri dari gabungan perangkat

pengukuran massa dan tinggi tubuh serta mikrokontroler Arduino UNO.

Komponen-komponen tersebut selanjutnya dirangkai sehingga sesuai dengan

skematik berikut.

3.3.3 Algoritma Pengukuran BMI

Algoritma pengukuran BMI merupakan lanjutan dari data hasil pengukuran massa

dan tinggi tubuh yang diakuisisi menggunakan mikrokontroler Arduino UNO dan

ditampilkan pada display juga menyalakan indikator LED. Warna dan letak LED

akan menjadi indikator kondisi tubuh yang telah ditentukan oleh BMI. LED

merah akan menyala apabila objek yang terukur memiliki BMI dengan kondisi

Gambar 3.14 Rangkaian Skematik Sistem Pengukuran BMI

31

Underweight dan Overweight . Adapun LED hijau akan menyala apbila objek

yang terukur memiliki BMI dengan kategori ideal. Diagram alir pemrograman

dapat dilihat pada Gambar 3.15

Ya

Tidak

Tidak Tidak

Ya Ya

Ya

Cetak nilai

Cetak nilai

Cetak nilai

LED merah di

gambar kiri

menyala

LED hijau di

gambar tengah

menyala

LED merah di

gambar kanan

menyala

Selesai

BMI

18,5

32

BAB IV

PENGUJIAN DAN ANALISIS

4 Pengujian dan Analisis

4.1 Pengujian Alat Ukur

Pengujian alat ukur pada projek akhir ini menjelaskan mengenai proses

pengambilan data mulai dari data kalibrasi sampai pengujian alat ukur secara

keseluruhan. Berikut ini akan dijelaskan proses-proses pengujian yang dilakukan

dalam projek akhir ini.

4.1.1 Pengujian Perangkat Pengukur Massa Tubuh

Pengujian perangkat pengukur massa tubuh meliputi karakterisasi sensor magnet,

pengujian histerisis alat ukur dan pengujian kebenaran penunjukan. Standar yang

digunakan adalah anak timbangan kelas M1. Berikut ini akan dijelaskan prosedur

serta pengolahan data kalibrasi dan pengujiannya.

Prosedur Pengujian Perangkat Pengukur Massa Tubuh adalah sebagai berikut

1. Mempersiapkan Prototype dan standar yang digunakan

2. Mengondisikan agar penunjukan awal nol

3. Menaikkan standar ke lantai muatan

4. Mencatat hasil yang terukur

5. Mengulangi langkah 3 dan 4 dengan nilai muatan yang berbeda.

4.1.1.1 Karakterisasi Sensor Magnet Menggunakan Massa Standar

Karakterisasi sensor Magnet dilakukan untuk mengetahui keluaran sensor magnet

yang dihubungkan dengan Arduino saat timbangan diberi muatan tertentu. Muatan

yang digunakan adalah anak timbangan standar kelas M1. Besarnya keluaran

tegangan analog yang terbaca sebanding dengan besarnya medan magnet yang

terdeteksi sensor.

Karena data yang dihasilkan tidak linear, sehingga dilakukan regresi dengan

menggunakan perangkat lunak MATLAB. Regresi yang digunakan adalah regresi

sinusoidal dengan orde 3. Hasil Regresi ditampilkan dalam grafik sebagai berikut

33

Gambar 4.1 Grafik Karakterisasi Magnet

Dari regresi sinusoidal ini diperoleh persamaan konversi sebagai berikut :

22

Variabel y merupakan nilai konversi massa yang dihasilkan, sedangkan variabel x

merupakan nilai keluaran tegangan analog yang terbaca pada Arduino. Dari

persamaan diatas diperoleh nilai R sebesar 0.9987.

Regresi sinusoidal ini digunakan karena data yang dihasilkan tidak linear.Saat

digunakan regresi polinomial pada orde lebih dari 3, hasil regresi cukup bagus.

Namun, saat persamaan tersebut dimasukkan ke dalam arduino, data tidak bisa

diolah karena melebihi kemampuan tipe data yang telah digunakan. Tipe data

yang digunakan adalah int, long, dan long int.

4.1.1.2 Pengujian Histerisis Alat Ukur Massa Tubuh

Pengujian histerisis dilakukan dengan uji naik dan uji turun dengan perubahan

besar muatan yang konstan. Data hasil pengujian adalah sebagai berikut :

(4.1)

34

Gambar 4.2 Grafik Histerisis Massa Standar Terhadap Outuput Analog

Dari Grafik dapat diketahui saat pengukuran naik sensitivitas keluaran tegangan

analog arduino terhadap kenaikan massa standar kelipatan 20 kg adalah 1.613 dan

nilai R adalah 0.913. sedangkan pada pengukuran turun nilai sensitivitas sebesar

1.621 dan nilai R sebesar 0.927.

Besarnya nilai Histerisis dari data diatas adalah sebagai berikut

Saat pengukuran naik y =0, maka x = -314.817

Saat pengukuran turun y =0, maka x = -313.14

Histerisis = | (-314.817)-(-313.14)| = 1.677

Dari hasil perhitungan diatas, untuk pengukuran naik maupun pengukuran turun

diperoleh nilai R mendekati 1, artinya data cukup linear, sedangkan nilai histerisis

masih cukup besar, sehingga data hasil pengukuran naik dan pengukuran turun

berbeda.

Naik y = 1.613x + 507.8

R = 0.927

Turun y = 1.621x + 507.6

R = 0.913

500,00

520,00

540,00

560,00

580,00

600,00

620,00

640,00

660,00

680,00

700,00

0 20 40 60 80 100 120

Ou

tpu

t A

nal

og

Ard

uin

o

Massa Standar (kg)

Pengukuran Naik

Pengukuran Turun

35

Gambar 4.3 Grafik Histerisis Massa Standar Terhadap Penunjukkan Massa di

Display Alat Ukur Massa Tubuh

Dari grafik dapat diketahui saat pengukuran naik sensitivitas hasil penunjukan

display terhadap kenaikan massa standar kelipatan 20 kg adalah 0.999 dan nilai R

adalah 0.999. sedangkan pada pengukuran turun nilai sensitivitas sebesar 1.019

dan nilai R sebesar 0.998.

Besarnya nilai histerisis dari data diatas adalah sebagai berikut

Saat pengukuran naik y =0, maka x = -0.492

Saat pengukuran turun y =0, maka x = 0.934

Histerisis = | (-0.492)-0.934| = 1.426

Dari hasil perhitungan diatas, untuk pengukuran naik maupun pengukuran turun

diperoleh nilai R mendekati 1, artinya data hasil pengukuran linear, sedangkan

nilai histerisis masih cukup besar, sehingga data hasil pengukuran naik dan

pengukuran turun berbeda. Perbedaan pengukuran ini disebabkan karena posisi

magnet saat perubahan beban yang kurang stabil. Sedikit saja perubahan posisi

magnet akan mempengaruhi keluaran tegangan analog Arduino ikut berbubah dan

nilai terukur pada display juga berubah.

Naik y = 0.999x + 0.492

R = 0.999

Turun y = 1.019x - 0.952

R = 0.998

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

0 20 40 60 80 100 120

Mas

sa A

lat

(kg)

Massa Standar (kg)

PengukuranNaik

PengukuranTurun

36

4.1.1.3 Pengujian Kebenaran Alat Ukur Massa Tubuh

Pengujian kebenaran penunjukan alat ukur massa tubuh dilakukan pada 17 titik

pengukuran dengan selisih 5 kg untuk setiap titik pengukuran. Data pengujian

dapat dilihat pada Tabel 4.1. Berikut ini spesifikasi prototipe timbangan.

Massa maksimum = 100 kg

Interval skala (e) = 1 kg

Jumlah interval skala = 100kg/1kg = 100

Kelas timbangan = 4 (biasa)

Minimum menimbang = 10e = 10 kg

Tabel 4.1 Data Pengujian Kebenaran Alat Ukur Massa Tubuh

Muatan (L)

standar (kg)

Penunjukan (kg) Kesalahan penunjukan

(kg)

Error (%)

E(%)=|E/L|*100

Display (IL)

Imbuh

(L)

Sebenarnya E = IL+0,5e -L - L ( IL + 0,5e - L)

20 19 1.9 17.6 -2.4 12.0

17 1.4 16.1 -3.9 19.5

21 0.8 20.7 0.7 3.50

25 24 1.1 23.4 -1.6 6.40

22 0.3 22.2 -2.8 11.2

24 0.9 23.6 -1.4 5.60

30 28 0.6 27.9 -2.1 7.00

28 0.4 28.1 -1.9 6.33

32 0.4 32.1 2.1 7.00

35 34 0.9 33.6 -1.4 4.00

34 0.3 34.2 -0.8 2.29

37 0.7 36.8 1.8 5.14

40 39 0.8 38.7 -1.3 3.25

40 0.8 39.7 -0.3 0.75

40 0.9 39.6 -0.4 1.00

45 44 0.9 43.6 -1.4 3.11

44 0.6 43.9 -1.1 2.44

44 1.4 43.1 -1.9 4.22

37

Muatan (L)

standar (kg)

Penunjukan (kg) Kesalahan penunjukan

(kg)

Error (%)

E(%)=|E/L|*100

Display (IL)

Imbuh

(L)

Sebenarnya E = IL+0,5e -L L ( IL + 0,5e - L)

55 54 0.5 54 -1 1.82

56 0.9 55.6 0.6 1.09

53 0.9 52.6 -2.4 4.36

60 59 1.4 58.1 -1.9 3.17

59 0.5 59 -1 1.67

58 1.4 57.1 -2.9 4.83

65 63 1.2 62.3 -2.7 4.15

64 0.7 63.8 -1.2 1.85

63 0.2 63.3 -1.7 2.62

70 68 0.9 67.6 -2.4 3.43

68 0.1 68.4 -1.6 2.29

73 0.2 73.3 3.3 4.71

75 73 0.8 72.7 -2.3 3.07

75 0.7 74.8 -0.2 0.27

74 0.2 74.3 -0.7 0.93

80 81 0.4 81.1 1.1 1.37

84 0.4 84.1 4.1 5.12

83 0.1 83.4 3.4 4.25

85 87 0.2 87.3 2.3 2.71

88 0.2 88.3 3.3 3.88

90 2 88.5 3.5 4.12

90 92 0.4 92.1 2.1 2.33

91 1.4 90.1 0.1 0.11

91 1.2 90.3 0.3 0.33

95 96 3.7 92.8 -2.2 2.32

93 2 91.5 -3.5 3.68

92 1 91.5 -3.5 3.68

100 104 0.2 104.3 4.3 4.30

98 0.4 98.1 -1.9 1.90

98 0.2 98.3 -1.7 1.70

Tabel 4.1 Data Pengujian Kebenaran Alat Ukur Massa Tubuh (Lanjutan)

Masuk dalam rentang BKD

38

Batas Kesalahan yang Diizinkan sesuai prosedur untuk rentang 0 kg 50 kg

sebesar 0.5 kg dan untuk rentang 51 kg 200 kg sebesar 1 kg. Dari hasil

pengujian hanya sedikit data yang berada dalam rentang BKD.

Pemgolahan data terdiri dari beberapa karakteristik statik. Beberapa parameter

karakteristik statik diantaranya yaitu :

1. Bias

Bias adalah perbedaan harga rata-rata keluaran alat ukur dengan harga benar

untuk masukan yang sama. Bias menunjukan kecenderungan nilai pengukuran

yang lebih besar atau lebih kecil dari suatu alat ukur dibandingkan dengan alat

ukur standar. Persamaan untuk menentukan nilai bias ditunjukan sebagai

berikut.

Bias | | (4.2)

(4.3)

: Nilai rata-rata pengukuran

: Nilai Pengukuran

: Jumlah data

2. Akurasi

Akurasi atau ketelitian adalah derajat kedekatan harga penunjukan alat ukur

dengan harga penunjukan alat ukur standar yang dianggap benar. Akurasi

menunjukan seberapa dekat hasil pengukuran yang dilakukan secara berulang

dengan nilai yang sebenarnya.

Akurasi =(

) (4.4)

(4.5)

: Standar deviasi

: Nilai pengukuran standar

3. Presisi

39

Presisi atau ketepatan adalah derajat kedekatan dalam satu kelompok data

pengukuran. Presisi menunjukan kemampuan alat ukur memberikan hasil

pengukuran yang konsisten pada pengukuran secara berulang.

Presisi = (

) (4.6)

4. Kesalahan

Kesalahan adalah perbedaan antara nilai keluaran dengan harga benar suatu

standar.

Kesalahan = (

) (4.7)

Dari Tabel 4.2 bisa diketahui nilai standar deviasi rata-rata, standar deviasi, bias,

kesalahan, akurasi, dan presisi untuk setiap titik pengukuran sebagai berikut

Tabel 4.2 Pengolahan Data Pengujian Kebenaran Alat Ukur Massa Tubuh

Muatan

(kg)

Rata2

penunjukan

sebenarnya

(kg)

Standar

Deviasi

(kg)

Bias

(kg)

Kesalahan

(%)

Akurasi

(%)

Presisi

(%)

20 18.13 2.35 1.87 44.52 55.47 61.19

25 23.07 0.76 1.93 16.82 83.18 90.15

30 29.37 2.37 0.63 25.80 74.19 75.80

35 34.87 1.70 0.13 14.96 85.03 85.36

40 39.33 0.55 0.67 5.797 94.20 95.79

45 43.53 0.40 1.47 5.953 94.04 97.21

50 48.97 1.76 1.03 12.60 87.39 89.24

55 54.07 1.50 0.93 9.885 90.11 91.67

60 58.07 0.95 1.93 7.974 92.02 95.09

65 63.13 0.76 1.87 6.396 93.60 96.37

70 69.77 3.08 0.23 13.56 86.44 86.73

75 73.93 1.09 1.07 5.810 94.18 95.54

80 82.87 1.57 -2.87 2.302 97.69 94.31

85 88.03 0.64 -3.03 1.299 98.70 97.80

90 90.83 1.10 -0.83 2.745 97.25 96.36

95 91.93 0.75 3.07 5.598 94.40 97.55

100 100.23 3.52 -0.23 10.33 89.66 89.45

40

Dari data di Tabel 4.1 dan Tabel 4.2 dapat diketahui untuk pengukuran rentang

yang kecil yaitu antara 20 kg 40 kg memiliki nilai kesalahan yang cukup besar.

Hal ini terjadi karena pada saat pengukuran di bawah rentang 40 kg kenaikan

skala belum stabil, yaitu di rentang 2 kg untuk tiap perubahan skala karena

menyesuaikan nilai keluaran tegangan analog dari sensor yang terbaca pada

Arduino UNO. Perubahan yang tidak stabil pada rentang pengukuran kecil terjadi

karena pada jarak tertentu yang relatif lebih jauh, medan magnet yang terdeteksi

oleh sensor kecil dan untuk setiap perubahan jarak tertentu, besarnya medan

magnet yang terdeteksi tidak linear seperti pada karakterisasi sensor magnet yang

dilakukan.

4.1.2 Pengujian Alat Ukur Tinggi Tubuh

Pengujian perangkat alat ukur tinggi tubuh dilakukan 2 kali pengujian yaitu

pengujian histerisis dan pengujian kebenaran penunjukan. Standar yang digunakan

sebagai pembanding adalah Laser Distance Leica Disto A6 dengan spesifikasi

rentang pengukuran 0.05 m sampai 200 m dan akurasi 1,5 mm.

Gambar 4.4 Laser Distance Meter

Prosedur pengujian prototipe pengukur tinggi tubuh adalah sebagai berikut :

1. Mempersiapkan prototipe dan standar pembanding

2. Meletakkan standar pembanding tegak lurus lantai muatan dan menempel

pada permukaan dudukan timbangan.

3. Menjalankan sistem otomasi prototipe pengukur tinggi tubuh.

41

4. Mengontrol sistem agar alat ukur berhenti tiap perubahan 1 cm, baik pada

saat pengukuran naik maupun pengukuran turun.

5. Mengambil data menggunakan standar pembanding untuk setiap

perubahan 1 cm

6. Mencatat hasil pengukuran yang didapatkan.

4.1.2.1 Pengujian Histerisis Alat Ukur Tinggi Tubuh

Pengujian Histerisis alat ukur tinggi tubuh dilakukan dengan pengujian naik dan

pengujian turun dari alat ukur, dengan rentang pengukuran dari 145 cm 190 cm,

dan untuk setiap perubahan jarak 1 cm. setiap perubahan jarak pengukuran

sebanding dengan 7 putaran motor. Dari pengujian histerisis, diperoleh grafik

sebagai berikut.

Gambar 4.5 Grafik Histerisis Pengujian Alat Ukur Tinggi Tubuh

Dari grafik dapat diketahui saat pengukuran naik sensitivitas dari alat penunjukan

alat ukur dengan pembanding laser distance adalah 1.020 dan nilai R adalah

0.999. sedangkan pada pengukuran turun sensitivitasnya sebesar 1.038 dan nilai R

sebesar 0.999.

Besarnya nilai histerisis dari data diatas adalah sebagai berikut

Saat pengukuran naik y =0, maka x = 3.36

Turun y = 1.038x - 6.162

R = 0.999

Naik y = 1.020x - 3.403

R = 0.999

140

150

160

170

180

190

200

140 150 160 170 180 190 200

Lase

r D

ista

nce

(cm

)

Alat Ukur (cm)

PengujianTurun

PengujianNaik

42

Saat pengukuran turun y =0, maka x = 5.93

Histerisis = | 3.36-5.936| = 2.57

Dari hasil perhitungan diatas, untuk pengukuran naik maupun pengukuran turun

diperoleh nilai R mendekati 1, artinya data linear, sedangkan nilai histerisis masih

cukup besar, sehingga data hasil pengukuran naik dan pengukuran turun berbeda.

4.1.2.2 Pengujian Kebenaran Penunjukkan Alat Ukur Tinggi Tubuh

Pada pengujian kebenaran prototipe tinggi badan dilakukan 3 kali pengulangan

pada masing-masing titik pengukuran. Berikut adalah tabel rata-rata dari hasil

pengujian dan kesalahan hasil pengukuran.

Tabel 4.3 Data Pengujian Kebenaran Alat Ukur Tinggi

Alat

Ukur

(cm)

Rata2

Standar

(cm)

Error

(cm) Error (%)

190 190.50 0.50 0.26

189 189.73 0.73 0.39

188 188.70 0.70 0.37

187 187.63 0.63 0.34

186 186.73 0.73 0.39

185 185.57 0.57 0.31

184 184.57 0.57 0.31

183 183.67 0.67 0.36

182 182.50 0.50 0.27

181 181.60 0.60 0.33

180 180.53 0.53 0.30

179 179.70 0.70 0.39

178 178.40 0.40 0.22

177 177.00 0.00 0.00

176 176.13 0.13 0.08

175 175.10 0.10 0.06

174 174.23 0.23 0.13

173 173.20 0.20 0.12

172 172.17 0.17 0.10

171 171.17 0.17 0.10

170 170.07 0.07 0.04

169 169.07 0.07 0.04

43

Alat Ukur (cm)

Rata2 Standar

(cm)

Error (cm)

Error (%)

168 168.00 0.00 0.00

167 167.00 0.00 0.00

165 165.03 0.03 0.02

164 164.07 0.07 0.04

163 163.07 0.07 0.04

162 162.20 0.20 0.12

161 161.10 0.10 0.06

160 160.17 0.17 0.10

159 159.17 0.17 0.10

158 158.03 0.03 0.02

157 157.10 0.10 0.06

156 156.00 0.00 0.00

155 154.93 -0.07 0.04

154 153.87 -0.13 0.09

153 152.77 -0.23 0.15

152 151.90 -0.10 0.07

151 150.93 -0.07 0.04

150 149.43 -0.57 0.38

149 148.47 -0.53 0.36

148 147.53 -0.47 0.32

147 146.47 -0.53 0.36

146 145.43 -0.57 0.39

145 144.70 -0.30 0.21

Data hasil pengujian kebenaran perangkat pengukur tinggi tubuh yang diperoleh

menunjukkan hasil yang cukup bagus. Selisih hasil pengukuran maksimum adalah

0.73 cm, persentase kesalahan maksimum yang didapat adalah 0.39 %.

4.1.3 Pengujian Alat Ukur Body Mass Index (BMI)

Setelah dilakukan pengujian masing-masing perangkat, dilakukan pengujian

dengan menggabungkan semua perangkat. Pengujian dilakukan dengan

mengambil data dari beberapa sampel orang dari rentang tinggi badan 145-190

dan berat badan dari ren 45 kg 100 kg. Untuk alat ukur pembanding, sebagai

acuan digunakan Timbangan elektronik kelas III yang sudah dilakukan pengujian

untuk pengukur massa tubuh dan Laser Distance Leica Disto A6 untuk pengukur

tinggi tubuh.

Tabel 4.4 Data Pengujian Kebenaran Alat Ukur Tinggi (Lanjutan)

44

Gambar 4.6 Timbangan Acuan

Prosedur pengujian alat ukur Body Mass Index adalah sebagai berikut.

1. Mempersiapkan prototipe dan alat ukur pembanding

2. Objek yang akan diukur melepaskan semua benda pada tubuh yang dapat

menambah massa, seperti sepatu dll.

3. Objek ukur naik ke lantai muatan alat ukur dengan posisi badan yang

tegap serta kepala tegak lurus ke depan.

4. Sistem alat akan mulai bekerja jika massa tubuh sampel yang terukur >20

kg.

5. Penghalang untuk pengukuran tinggi badan secara otomatis akan turun

sampai switch menekan kepala sampel/objek.

6. Setelah switch menyentuh kepala objek maka sistem akan berhenti dan

nilai hasil pengukuran tinggi dan berat badan dan nilai BMI objek akan

ditampilkan pada display LCD.

7. Indikator LED pada display akan menyala sesuai klasifikasi BMI yang

sudah ditentukan.

8. Saat penghalang berhenti ukur jarak antara lantai muatan dan penghalang

yang tegak lurus kepala objek

9. Kemudian Mencatat hasil pengukuran yang diperoleh dari prototipe

10. Objek turun dari lantai muatan prototipe.

11. Objek Menimbang kembali ke Timbangan elektronik acuan

12. Mencatat dan Membandingkan hasil pengukuran prototipe dengan hasil

dari alat ukur acuan.

45

Tabel 4.4 Data Hasil Pengukuran BMI

Tabel 4.5 Pengolahan Data Pengukuran BMI

Sampel ke-

Error Error (%)

Tinggi Massa BMI Tinggi Massa BMI

1 0.2 0.4 0.11 0.13 0.69 0.42

2 0.6 1.4 0.42 0.40 2.43 1.61

3 0.7 3.2 1.36 0.42 6.56 7.47

4 0.3 7.5 2.69 0.18 9.20 8.91

5 0.4 6.6 2.28 0.24 8.09 7.64

6 0.7 3.4 1.43 0.42 5.70 6.60

7 1.3 1.3 0.07 0.78 1.82 0.27

8 0.7 0.9 0.51 0.42 1.52 2.38

9 0.3 0.9 0.39 0.18 1.83 2.20

10 0.5 4.0 1.27 0.30 5.80 5.17

11 0.5 4.9 1.89 0.30 9.98 10.6

12 1.1 9.4 3.51 0.65 19.3 20.9

13 0.2 4.8 0.92 0.12 9.80 5.52

14 0.4 0.5 0.06 0.23 0.73 0.27

15 0.4 5.1 1.60 0.23 7.48 7.06

16 0.2 0.9 0.35 0.11 1.32 1.55

Sampel ke-

Prototipe Alat Ukur Acuan

Tinggi (cm)

Massa (kg)

BMI Kategori Tinggi (cm)

Massa (kg)

BMI Kategori

1 149 58 26.12 Overweight 148.8 57.6 26.01 Overweight

2 150 59 26.22 Overweight 149.4 57.6 25.81 Overweight

3 163 52 19.57 Normal 163.7 48.8 18.21 Underweight

4 164 74 27.50 Overweight 164.3 81.5 30.19 Overweight

5 165 75 27.55 Overweight 165.4 81.6 29.83 Overweight

6 165 63 23.14 Normal 165.7 59.6 21.71 Normal

7 165 70 25.71 Overweight 166.3 71.3 25.78 Overweight

8 166 60 21.77 Normal 166.7 59.1 21.27 Normal

9 166 50 18.14 Underweight 166.3 49.1 17.75 Underweight

10 166 64 23.25 Normal 166.5 68.0 24.52 Normal

11 166 54 19.60 Normal 166.5 49.1 17.71 Underweight

12 169 58 20.31 Normal 170.1 48.6 16.80 Underweight

13 171 46 15.73 Underweight 171.2 48.8 16.65 Underweight

14 173 68 22.72 Normal 173.4 68.5 22.78 Normal

15 173 63 21.05 Normal 173.4 68.1 22.65 Normal

16 174 69 22.79 Normal 174.2 68.1 22.44 Normal

46

Data yang diperoleh dari hasil pengujian belum cukup bagus khususnya pada

pengukuran massa tubuh. Kesalahan pengukuran massa tubuh dari sistem

gabungan cukup tinggi.

4.2 Analisis

Kesalahan pengukuran Body Mass Index (BMI) pada prototipe projek akhir ini

cukup besar. Kesalahan yang cukup signifikan berasal dari alat ukur massa atau

bagian modifikasi timbangan. Kesalahan hasil pengukuran pada timbangan

dikarenakan karakteristik dari sensor efek hall yang sangat sensitif apabila terjadi

sedikit perubahan posisi. Pemasangan timbangan pegas pada kerangka prototipe

juga sangat berpengaruh. Karena konstruksi tempat dudukan timbangan memiliki

ukuran yang pas, sebagian tekanan dari objek teredam oleh kerangka sehingga

hasil pengujian timbangan di dalam dan di luar kerangka prototipe menjadi

berbeda. Perubahan tersebut mempengaruhi nilai keluaran tegangan analog yang

terbaca pada arduino, sehingga berpengaruh juga terhadap nilai konversi yang

ditampilkan dalam display LCD. Selain itu pengaruh medan magnet di sekitar

sensor juga sangat berpengaruh terhadap hasil pengukuran.

Untuk hasil pengukuran tinggi tubuh menggunakan sensor ultrasonik sudah cukup

bagus, kesalahan pada hasil pengukuran disebabkan karena resolusi dari alat ukur

acuan yang digunakan sebagai pembanding lebih kecil yaitu 1 mm, sedangkan

resolusi pada prototipe adalah 1 cm. Selisih dari hasil penunjukan prototipe dan

alat ukur pembanding ini yang menyebabkan terjadinya error. Faktor lain yang

menyebabkan terjadinya kesalahan hasil pengukuran adalah posisi motor DC yang

berdekatan dengan sensor ultrasonik, sehingga saat motor berputar, secara tidak

langsung akan mempengaruhi hasil pengukuran sensor ultrasonik.

Pada sistem mekanik prototipe, waktu yang dibutuhkan penghalang untuk

bergerak naik turun pada sistem otomasi pengukuran tinggi tubuh masih cukup

lama. Untuk setiap perubahan 1 cm dibutuhkan waktu sekitar 5 sekon yang setara

dengan 7 putaran motor. Hal ini terjadi karena kekuatan dari motor DC yang

hanya mampu menerima arus yang kecil. Tegangan maksimum dari motor DC

47

yang digunakan adalah 24 V. Saat motor DC diuji menggunakan suplai voltage

dan diberi masukan tegangan maksimum arus yang terukur adalah 0.08 A. Faktor

lain yang mempengaruhi kecepatan gerak penghalang adalah gesekan antara

dudukan penghalang dan lintasan pada tiang utama.

48

BAB V

PENUTUP

5 Penutup

5.1 Simpulan

Dari hasil perancangan dan pengujian prototipe pada proyek akhir ini dapat

disimpulkan beberapa hal.

1. Prototipe pengukur Body Mass Index (BMI) telah berhasil dibuat dengan

menggabungkan pengukuran massa tubuh dan tinggi tubuh secara otomatis.

2. Rentang pengukuran adalah massa tubuh 30 kg hingga 100 kg dan tinggi

tubuh 145 cm hingga 190 cm.

3. Konversi nilai output analog sensor magnet ke dalam nilai massa

menggunakan persamaan

22

4. Pengujian kebenaran alat ukur massa tubuh menunjukkan pengukuran rentang

yang kecil yaitu antara 20 kg 40 kg memiliki nilai kesalahan yang cukup

besar hingga 25.80%. Adapun pengujian kebenaran alat ukur tinggi tubuh

menunjukkan nilai yang baik karena kesalahan terbesar hanya 0.39%.

5. Kesalahan pengukuran BMI dan pengelompokannya berasal dari kesalahan

pengukuran massa tubuh yang cukup besar. Kesalahan tersebut disebabkan

oleh sensor efek hall yang sangat sensitif apabila terjadi perubahan posisi

walaupun hanya sedikit. Selain itu sebagian tekanan teredam oleh kerangka

prototipe karena dudukan tempat timbangan sangat pas sehingga hasil

pengujian timbangan di dalam dan di luar kerangka prototipe berbeda.

5.2 Saran

Pada penelitian selanjutnya, hal yang dapat dilakukan untuk meningkatkan

performa prototipe adalah:

1. Meningkatkan kestabilan sensor hall A1302 untuk mendapatkan hasil

pengukuran massa tubuh yang lebih akurat.

2. Menggunakan motor DC dengan arus lebih besar sehingga memiliki torsi yang

lebih besar untuk meningkatkan kecepatan turunnya bidang pantul.

49

3. Membuat konstruksi dudukan tempat timbangan menjadi lebih stabil dan tidak

terlalu pas dengan timbangan untuk mencegah terjadinya perbedaan pengujian

timbangan di dalam dan di luar dudukan timbangan.

50

DAFTAR PUSTAKA

Daftar Pustaka

[1] The Lancet, "Appropriate body-mass index for Asian populations and its

implications for policy and intervention strategies," Public Health, vol. 363, p.

1, 2004.

[2] National Obesity Observatory, "Body Mass Index as Measure of Obesity,"

Associaton of Public Health Observatories, pp. 2-3, 2009.

[3] USDA, "Body Mass Index and Health," A Publication of the USDA Center for

Nutrition Policy and Promotion, p. 1, 2000.

[4] PPSDMK, Modul Praktikum SIstem Pengukuran Massa, Cimahi: BALAI

DIKLAT METROLOGI , 2012.

[5] DisiWare, "PING))) Ultrasonik Range Finder," Application Note, p. 1, 2007.

[6] S. M. Hasbullah, "Motor Arus Searah," Teknik Elektro FPTK UPI, Bandung,

2010.

[7] STMicroelectronics, "PUSH-PULL FOUR CHANNEL DRIVER WITH

DIODES," L293D L293DD, pp. 1-6, 2003.

[8] HoneyWell, "MICRO SWITCH Basic Switches," Sensing, pp. 1-6, 2009.

[9] G. Pepka, "Position and Level Sensing Using," Application Information, vol.

1, pp. 1-6, 2006.

51

LAMPIRAN A

DATA HASIL PENGUJIAN

LAMPIRAN A DATA HASIL PENGUJIAN A. Pengujian

A.1 Pengujian Alat Ukur Massa Tubuh

A. Pengujian Karakterisasi Sensor Magnet

A.1 Data Hasil Pengujian Karakterisasi Sensor Magnet (Efek Hall)

Standar

(kg)

Keluaran tegangan analog

Arduino Tegangan (volt)

I II Rata-

rata I II Rata-rata

0 527 527 527 2.57575758 2.575758 2.575758

5 529 529 529 2.58553275 2.585533 2.585533

10 531 531 531 2.59530792 2.595308 2.595308

15 534 534 534 2.60997067 2.609971 2.609971

20 537 537 537 2.62463343 2.624633 2.624633

25 541 541 541 2.64418377 2.644184 2.644184

30 544 544 544 2.65884653 2.658847 2.658847

35 548 548 548 2.67839687 2.678397 2.678397

40 553 553 553 2.7028348 2.702835 2.702835

45 559 559 559 2.73216031 2.73216 2.73216

50 566 566 566 2.76637341 2.766373 2.766373

55 574 574 574 2.8054741 2.805474 2.805474

60 583 583 583 2.84946237 2.849462 2.849462

65 594 594 594 2.90322581 2.903226 2.903226

70 607 607 607 2.96676442 2.966764 2.966764

75 623 623 623 3.04496579 3.044966 3.044966

76 627 627 627 3.06451613 3.064516 3.064516

77 631 631 631 3.08406647 3.084066 3.084066

78 634 634 634 3.09872923 3.098729 3.098729

79 639 639 639 3.12316716 3.123167 3.123167

80 643 643 643 3.1427175 3.142717 3.142717

100 678 678 678 3.31378299 3.313783 3.313783

110 717 717 717 3.50439883 3.504399 3.504399

120 788 788 788 3.8514174 3.851417 3.851417

52

B. Pengujian Histerisis Alat Ukur Tubuh

A.2 Data Pengujian Histerisis Alat Ukur Massa Tubuh

Standar

(kg)

Naik Turun

Keluaran

tegangan analog

Arduino

Penunjukan Alat

(kg)

Keluaran

tegangan analog

Arduino

Penunjukan Alat

(kg)

0

527 0 528 0

528 0 530 0

528 0 532 0

20

538 21 535 16

538 21 538 21

539 22 536 17

40

555 42 551 39

554 41 555 42

550 37 551 39

60

590 62 582 59

588 61 585 60

577 57 580 58

80

647 84 648 84

646 83 650 85

633 78 641 81

100

688 101 688 101

680 98 680 98

687 100 687 100

A.3 Data Rata-Rata Pengujian Histerisis Alat Ukur Massa Tubuh

Standar

Naik Turun

Keluaran

tegangan

analog

Arduino

Penunjukan Alat

(kg)

Keluaran

tegangan

analog

Arduino

Penunjukan Alat

(kg)

0 527.67 0.00 530.00 0.00

20 538.33 21.33 536.33 18.00

40 553.00 40.00 552.33 40.00

60 585.00 60.00 582.33 59.00

80 642.00 81.67 646.33 83.33

100 685.00 99.67 685.00 99.67

53

A.2 Pengujian Alat Ukur Tinggi Tubuh

A. Pengujian Histerisis Alat Ukur Tinggi Tubuh

A.4 Data Pengujian Histerisis Alat Ukur Tinggi Tubuh

Alat

Ukur

(cm)

Turun Naik

Laser Distance

Meter (cm)

Error

(cm)

Error

(%)

Laser Distance

Meter (cm)

Error

(cm)

Error

(%)

190 190.7 -0.7 -0.37 190.3 -0.3 -0.16

189 190.2 -1.2 -0.63 189.4 -0.4 -0.21

188 189.0 -1.0 -0.53 188.6 -0.6 -0.32

187 188.1 -1.1 -0.58 187.3 -0.3 -0.16

186 187.1 -1.1 -0.59 186.4 -0.4 -0.21

185 185.9 -0.9 -0.48 185.2 -0.2 -0.11

184 184.8 -0.8 -0.43 184.5 -0.5 -0.27

183 185.0 -2.0 -1.08 183.4 -0.4 -0.22

182 183.0 -1.0 -0.55 182.4 -0.4 -0.22

181 182.0 -1.0 -0.55 181.3 -0.3 -0.17

180 180.9 -0.9 -0.50 180.3 -0.3 -0.17

179 179.9 -0.9 -0.50 179.7 -0.7 -0.39

178 178.6 -0.6 -0.34 178.5 -0.5 -0.28

177 177.5 -0.5 -0.28 176.6 0.4 0.23

176 176.4 -0.4 -0.23 175.8 0.2 0.11

175 175.3 -0.3 -0.17 174.9 0.1 0.06

174 174.4 -0.4 -0.23 174.2 -0.2 -0.11

173 173.3 -0.3 -0.17 173.1 -0.1 -0.06

172 172.2 -0.2 -0.12 172.1 -0.1 -0.06

171 171.1 -0.1 -0.06 171.4 -0.4 -0.23

170 170.1 -0.1 -0.06 170.2 -0.2 -0.12

169 169.0 0.0 0.00 169 0 0.00

168 168.1 -0.1 -0.06 167.9 0.1 0.06

167 167.0 0.0 0.00 166.8 0.2 0.12

166 166.0 0.0 0.00 166 0 0.00

165 164.9 0.1 0.06 165 0 0.00

164 164.2 -0.2 -0.12 163.9 0.1 0.06

163 163.0 0.0 0.00 163.1 -0.1 -0.06

162 162.1 -0.1 -0.06 162.2 -0.2 -0.12

161 161.1 -0.1 -0.06 161.2 -0.2 -0.12

160 160.2 -0.2 -0.12 160.1 -0.1 -0.06

54

A.5 Data Pengujian Histerisis Alat Ukur Tinggi Tubuh (Lanjutan)

Alat

Ukur

(cm)

Turun Naik

Laser Distance

Meter (cm)

Error

(cm)

Error

(%)

Laser Distance

Meter (cm)

Error

(cm)

Error

(%)

159 159.1 -0.1 -0.06 159.2 -0.2 0.13

158 157.9 0.1 0.06 158.0 0 0.00

157 157.1 -0.1 -0.06 157.0 0 0.00

156 155.7 0.3 0.19 156.2 -0.2 0.13

155 154.7 0.3 0.19 155.0 0 0.00

154 153.9 0.1 0.06 153.9 0.1 0.06

153 153.4 -0.4 -0.26 152.0 1 0.66

152 151.6 0.4 0.26 151.9 0.1 0.07

151 150.8 0.2 0.13 151.3 -0.3 0.20

150 149.6 0.4 0.27 149.2 0.8 0.54

149 148.6 0.4 0.27 148.4 0.6 0.40

148 147.5 0.5 0.34 147.2 0.8 0.54

147 146.2 0.8 0.55 146.5 0.5 0.34

146 145.3 0.7 0.48 145.3 0.7 0.48

145 144.5 0.5 0.35 144.5 0.5 0.35

B. Pengujian Penunjukan Tinggi

A.6 Data Hasil Pengujian Penunjukan Display Perangkat Pengukur Tinggi Tubuh

Alat Ukur

(cm)

Standar

(cm)

Error

(cm)

Error

(%)

190 190.7 0.7 0.37

190.3 0.3 0.16

190.5 0.5 0.26

189 190.2 1.2 0.63

189.4 0.4 0.21

189.6 0.6 0.32

188 189.0 1.0 0.53

188.6 0.6 0.32

188.5 0.5 0.27

187 188.1 1.1 0.59

187.3 0.3 0.16

187.5 0.5 0.27

55

A.7 Data Hasil Pengujian Penunjukan Display Perangkat Pengukur Tinggi Tubuh

(Lanjutan)

Alat Ukur

(cm)

Standar

(cm)

Error

(cm)

Error

(%)

186 187.1 1.1 0.59

186.4 0.4 0.22

186.7 0.7 0.38

185 185.9 0.9 0.49

185.2 0.2 0.11

185.6 0.6 0.32

184 184.8 0.8 0.43

184.5 0.5 0.27

184.4 0.4 0.22

183 183.9 0.9 0.49

183.4 0.4 0.22

183.7 0.7 0.38

182 183.0 1.0 0.55

182.4 0.4 0.22

182.1 0.1 0.05

181 182.0 1.0 0.55

181.3 0.3 0.17

181.5 0.5 0.28

180 180.9 0.9 0.50

180.3 0.3 0.17

180.4 0.4 0.22

179 179.9 0.9 0.50

179.7 0.7 0.39

179.5 0.5 0.28

178 178.6 0.6 0.34

178.5 0.5 0.28

178.1 0.1 0.06

177 177.5 0.5 0.28

176.6 -0.4 -0.23

176.9 -0.1 -0.06

176 176.4 0.4 0.23

175.8 -0.2 -0.11

176.2 0.2 0.11

175 175.3 0.3 0.17

174.9 -0.1 -0.06

175.1 0.1 0.06

56

A.8 Data Hasil Pengujian Penunjukan Display Perangkat Pengukur Tinggi Tubuh

(Lanjutan)

Alat Ukur

(cm)

Standar

(cm)

Error

(cm)

Error

(%)

174 174.4 0.4 0.23

174.2 0.2 0.11

174.1 0.1 0.06

173 173.3 0.3 0.17

173.1 0.1 0.06

173.2 0.2 0.12

172 172.2 0.2 0.12

172.1 0.1 0.06

172.2 0.2 0.12

171 171.1 0.1 0.06

171.4 0.4 0.23

171.0 0.0 0.00

170 170.1 0.1 0.06

170.2 0.2 0.12

169.9 -0.1 -0.06

169 169.0 0.0 0.00

169.0 0.0 0.00

169.2 0.2 0.12

168 168.1 0.1 0.06

167.9 -0.1 -0.06

168.0 0.0 0.00

167 167.0 0.0 0.00

166.8 -0.2 -0.12

167.1 0.1 0.06

166 166.0 0.0 0.00

166.0 0.0 0.00

166.2 0.2 0.12

165 164.9 -0.1 -0.06

165.0 0.0 0.00

165.2 0.2 0.12

164 164.2 0.2 0.12

163.9 -0.1 -0.06

164.1 0.1 0.06

163 163.0 0.0 0.00

163.1 0.1 0.06

163.1 0.1 0.06

57

A.9 Data Hasil Pengujian Penunjukan Display Perangkat Pengukur Tinggi Tubuh

(Lanjutan)

Alat Ukur

(cm)

Standar

(cm)

Error

(cm)

Error

(%)

162 162.1 0.1 0.06

162.2 0.2 0.12

162.3 0.3 0.19

161 161.1 0.1 0.06

161.2 0.2 0.12

161.0 0.0 0.00

160 160.2 0.2 0.12

160.1 0.1 0.06

160.2 0.2 0.12

157 157.1 0.1 0.06

157 0.0 0.00

157.2 0.2 0.13

156 155.7 -0.3 -0.19

156.2 0.2 0.13

156.1 0.1 0.06

155 154.7 -0.3 -0.19

155 0.0 0.00

155.1 0.1 0.06

154 153.9 -0.1 -0.06

153.9 -0.1 -0.06

153.8 -0.2 -0.13

153 153.4 0.4 0.26

152 -1.0 -0.65

152.9 -0.1 -0.07

152 151.6 -0.4 -0.26

151.9 -0.1 -0.07

152.2 0.2 0.13

151 150.8 -0.2 -0.13

151.3 0.3 0.20

150.7 -0.3 -0.20

150 149.6 -0.4 -0.27

149.2 -0.8 -0.53

149.5 -0.5 -0.33

149 148.6 -0.4 -0.27

148.4 -0.6 -0.40

148.4 -0.6 -0.40

58

A.10 Data Hasil Pengujian Penunjukan Display Perangkat Pengukur Tinggi

Tubuh (Lanjutan)

Alat Ukur

(cm)

Standar

(cm)

Error

(cm)

Error

(%)

148 147.5 -0.5 -0.34

147.2 -0.8 -0.54

147.9 -0.1 -0.07

147 146.2 -0.8 -0.54

146.5 -0.5 -0.34

146.7 -0.3 -0.20

146 145.3 -0.7 -0.48

145.3 -0.7 -0.48

145.7 -0.3 -0.21

145 144.5 -0.5 -0.34

144.5 -0.5 -0.34

145.1 0.1 0.07

C. Pengujian Timbangan Acuan

A.11 Data Pengujian Kebenaran Timbangan Acuan

Muatan

(L)

standar

(kg)

Penunjukan (kg) Kesalahan

penunjukan (kg)

Display

(IL) Imbuh

(L)

Sebenarnya

E = IL+0,5e - - L ( IL + 0,5e - L)

10 9.9 0.05 9.9 0.1

20 20.1 0.2 19.95 0.05

30 29.9 0.05 29.9 0.1

40 40.1 0.16 39.99 0.01

50 49.9 0.05 49.9 0.1

60 60 0.1 60.95 0.05

70 69.9 0.03 69.92 0.08

80 79.9 0.03 79.92 0.08

90 90 0.03 90.02 0.02

100 99.9 0.03 99.92 0.08

59

A.12 Pengujian Repeatability Timbangan Acuan

Muatan

(L)

standar

(kg)

Penunjukan (kg) Kesalahan

penunjukan (kg)

Display

(IL) Imbuh

(L)

Sebenarnya

E = IL+0,5e - - L ( IL + 0,5e - L)

80 80.1 0.09 80.06 0.06

80 80.2 0.16 80.09 0.09

80 80.2 0.15 80.1 0.1

60

LAMPIRAN B

DESAIN MEKANIK PROTOTIPE

LAMPIRAN B DESAIN MEKANIK PROTOTIPE

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

77

LAMPIRAN C

DESAIN MEKANIK KOTAK DISPLAY

LAMPIRAN C DESAIN MEKANIK KOTAK DISPLAY

78

LAMPIRAN D

BARIS PROGRAM PROTOTIPE

LAMPIRAN D BARIS PROGRAM PROTOTIPE #include

#define trigPin 12

#define echoPin 13

LiquiDCrystal lcd (8,6,5,4,3,2);

int setpo=0;

void setup()

{

Serial.begin (9600);

pinMode(trigPin, KELUARAN);

pinMode(echoPin, MASUKAN);

pinMode(10,KELUARAN);

pinMode (11,KELUARAN);

pinMode(9,MASUKAN);

lcd.begin(16,4);

lcd.print(" BMI Meter ");

lcd.print(" MI ITB 2011 ");

}

void loop()

{

//------------------------------------------------------------------------------------------------

---------------------------------------

long duration, distance;

digitalWrite(trigPin, LOW);

delayMicroseconds(2);

digitalWrite(trigPin, HIGH);

delayMicroseconds(10);

79

digitalWrite(trigPin, LOW);

duration = pulseIn(echoPin, HIGH);

distance = (duration/2) / 29.1;

distance = int(distance);

//(sumber : www.arduino.cc)

//------------------------------------------------------------------------------------------------

---------------------------------------

//tinggi badan

int k = 200-distance-1;

//Keluaran tegangan analog sensor magnet

int x = analogRead(A0);

//outpu tegangan sensor magnet

float z = x * (5.0 / 1023.0);

//konversi Keluaran tegangan analog - masssa badan

int y = (163.8*sin((0.01309*x)-1.173))+(98.77*sin((0.02547*x)

+0.1419)) + (34.22*sin((0.03366*x)+10.39));

//membaca berat yang lebih dari 15 kg

if(x190)

{

k=0;

}

//perhitungan bmi

float r = float (k)/100;

float bmi = (y/(r*r));

//------------------------------------------------------------------------------------------------

---------------------------------------

//sistem gerak otomasi pengukuran tinggi badan

if(digitalRead(9)==HIGH )

80

{

digitalWrite(10,LOW);

digitalWrite(11,LOW);setpo=1;

if(bmi

81

lcd.print("Tinggi : ");

lcd.setCursor(10,0);

lcd.print(k);

lcd.setCursor(14,0);

lcd.print("cm");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("Berat : ");

lcd.setCursor(10,1);

lcd.print(y);

lcd.setCursor(14,1);

lcd.print("kg");

lcd.setCursor(-2,3);

lcd.print("Underweight");

delay (1500);

}

if (bmi>18.5 && bmi

82

lcd.setCursor(10,1);

lcd.print(y);

lcd.setCursor(14,1);

lcd.print("kg");

lcd.setCursor(-4,3);

lcd.print("BMI : ");

lcd.setCursor(8,3);

lcd.print(bmi);

delay (1500);

lcd.clear();

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("Tinggi : ");

lcd.setCursor(10,0);

lcd.print(k);