4

BAB II

LANDASAN TEORI

Untuk mendukung pembuatan laporan ini, maka perlu dikemukakan hal-hal

atau teori-teori yang berkaitan dengan permasalahan dan ruang lingkup pembahasan

sebagai landasan dalam pembuatan laporan ini.

2.1. Perangkat Keras

Perangkat keras atau disebut juga hardware adalah semua bagian fisik

komputer, dan dibedakan dengan data yang berada didalamnya, juga dibedakan

dengan perangkat lunak (software) yang menyediakan instruksi untuk perangkat

keras dalam menyelesaikan tugasnya.

Batasan antara perangkat keras dan perangkat lunak akan sedikit buram kalau

berbicara mengenai firmware, karena firmware ini adalah perangkat lunak yang

dibuat ke dalam perangkat keras. Firmware ini merupakan wilayah dari bidang ilmu

komputer dan teknik komputer, yang jarang dikenal oleh pengguna umum. Berikut

adalah perangkat keras, jenis tegangan, komponen elektronik yang digunakan dalam

pembuatan alat Pengukur Tinggi dan Berat Badan Digital.

1.1.1. Mikrokontroler Atmega 328

Menurut Nasution, R. D. (2015) “Mikrokontroler adalah suatu chip berupa IC

(Integrated Circuit) yang dapat menerima sinyal input, mengolahnya dan

memberikan sinyal output sesuai dengan program yang diisikan ke dalamnya”.

5

Menurut Toyib, R., & Hidayatullah, J. (2016) “Mikrokontroler merupakan

suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali

dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus, cara kerja

mikrokontroler sebenarnya membaca dan menulis data”.

Sinyal input mikrokontroler berasal dari sensor yang merupakan informasi

dari lingkungan sedangkan sinyal output ditujukan kepada aktuator yang dapat

memberikan efek ke lingkungan. Jadi secara sederhana mikrokontroler dapat

diibaratkan sebagai otak dari suatu perangkat/produk yang mempu berinteraksi

dengan lingkungan sekitarnya. Mikrokontroler pada dasarnya adalah komputer dalam

satu chip, yang didalamnya terdapat mikroprosesor, memori, jalur Input/Output (I/O)

dan perangkat pelengkap lainnya. Kecepatan pengolahan data pada mikrokontroler

lebih rendah jika dibandingkan dengan PC. Pada PC kecepatan mikroprosesor yang

digunakan saat ini telah mencapai orde GHz, sedangkan kecepatan operasi

mikrokontroler pada umumnya berkisar antara 1 – 16 MHz. Begitu juga kapasitas

RAM dan ROM pada PC yang bisa mencapai orde Gbyte, dibandingkan dengan

mikrokontroler yang hanya berkisar pada orde byte/Kbyte.

ATMega328 merupakan mikrokontroler keluarga AVR 8 bit. Beberapa tipe

mikrokontroler yang sama dengan ATMega8 ini antara lain ATMega8535,

ATMega16, ATMega32, ATmega328, yang membedakan antara mikrokontroler

antara lain adalah, ukuran memori, banyaknya GPIO (pin input/output), peripherial

(USART, timer, counter, dll). Dari segi ukuran fisik, ATMega328 memiliki ukuran

fisik lebih kecil dibandingkan dengan beberapa mikrokontroler diatas.

Arduino UNO memuat semua yang dibutuhkan untuk menunjang

mikrokontroler, mudah menghubungkannya ke sebuah komputer dengan sebuah

6

kabel USB atau mensuplainya dengan sebuah adaptor AC ke DC atau menggunakan

baterai untuk memulainya.

Disini menggunakan Arduino Uno dengan chip mikrokontroler ATmega328

yang fleksibel dan open-source, software dan hardwarenya relatif mudah digunakan

sehingga banyak dipakai oleh pemula sampai ahli. Untuk dapat digunakan Board

Arduino Uno dihubungkan ke komputer dengan menggunakan kabel USB atau

dengan adaptor atau Power Supply 7-12 V DC. Arduino Uno dapat digunakan untuk

mendeteksi lingkungan dengan membaca data dari berbagai sensor misalnya jarak,

inframerah, suhu, cahaya, ultrasonik, tekanan,kelembaban dan lain lain.

Banyak pemula yang belajar mengenal robotika dan elektronika lewat arduino

karena mudah dipelajari. Para pemula atau profesionalpun ikut senang

mengembangkan aplikasi elektronik menggunakan arduino .Arduino juga

menyediakan proses bekerja dengan mikrokontroler.

Gambar II.1 Mikrokontroler Atmega328

IC Digital adalah rangkaian switching yang tegangan input dan outputnya

hanya memiliki 2 (dua) level yaitu “Tinggi” dan “Rendah” atau dalam kode binary

dilambangkan dengan “1” dan “0”. Sedangkan IC Analog atau disebut ju ga IC

Linear adalah IC yang pada umumnya berfungsi sebagai :

1. Penguat Daya (Power Amplifier)

7

2. Penguat Sinyal (Signal Amplifier)

3. Penguat Operasional (Operational Amplifier / Op Amp)

4. Penguat Sinyal Mikro (Microwave Amplifier)

5. Penguat RF dan IF (RF and IF Amplifier)

6. Voltage Comparator

7. Multiplier

8. Penerima Frekuensi Radio (Radio Receiver)

9. Regulator Tegangan (Voltage Regulator)

2.1.2. Sumber Tegangan

Menurut Winarno dan Arifianto (2011:31) sumber tegangan adalah “suatu alat

atau sistem yang dapat menghasilkan energi listrik”.

Penulis menggunakan Mikrokontoller ATmega 328 dengan tegangan

pengoperasian 5 Volt, tegangan input 7-12 Volt dan batas tegangan input 6-20 Volt.

Arus DC di setiap input/output adalah 20 mA dan menggunakan adaptor sebagai catu

dayanya yang memiliki tegangan 12 Volt..

2.1.3. Komponen Elektronika

Komponen-komponen elektronika yang penulis gunakan pada pembuatan alat

Pengukur Tinggi dan Berat Badan Digital adalah sebagai berikut :

1. Modul DFPlayer Mini

merupakan modul pemutar file audio / module sound player music dengan

support format audio seperti file .mp3 yang sudah umum dikenal oleh

khalayak umum. Bentuk fisik dari DFPlayer mini ini berbentuk persegi

dengan ukuran 20 x 20 mm yang dimana memiliki 16 kaki pin.

8

Output pada modul mp3 mini ini dapat langsung dihubungkan dengan

speaker mini ataupun amplifier sebagai pengeras suaranya.

Gambar II.2 Modul DFPlayer Mini

2. Modul HX711

Menurut Limantara, A. D., Candra, A. I., & Mudjanarko, S. W. (2017)

“Modul HX711 adalah modul yang memudahkan membaca load cell dalam

pengukuran berat”. Modul ini berfungsi untuk menguatkan sinyal keluaran

dari sensor dan mengonversi data analog menjadi data digital dan

dihubungkan ke mikrokontroler maka dapat membaca perubahan resistansi

dari load cell. Setelah proses kalibrasi kita akan memperoleh pengukuran

berat dengan keakuratan yang tinggi.

Gambar II.3 Modul HX711

9

3. Kabel Jumper

Kabel jumper adalah komponen eletronika atau kabel penghubung yang biasa

digunakan untuk membuat rangkaian sistem atau prototype sistem

menggunakan arduino dan breadboard.

Gambar II.4 Kabel Jumper

4. Dioda

Menurut Mohammad Haikalus Shomadani (Dioda,2017) ”Dioda adalah

komponen aktif semikonduktor yang terdiri dari sambungan (junction) P-N.

Sifat dioda yaitu dapat menghantarkan arus pada tegangan maju dan

menghambat arus pada tegangan balik”. Dioda juga merupakan komponen

elektronika yang biasa digunakan sebagai penyearah arus, komponen ini

digunakan dalam sistem power supply atau catu daya.

Gambar II.5 Dioda

10

5. Resistor

Yulidatullah, Y., Silahuddin, S., & Sadrina, S. (2018) “Resistor adalah

komponen dasar elektronika yang digunakan untuk membatasi jumlah arus

yang mengalir dalam satu rangkaian”. Sesuai dengan namanya resistor

bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Dari hukum Ohms

diketahui, resistansi berbanding terbalik dengan jumlah arus yang mengalir

melaluinya. Satuan resistansi dari suatu resistor disebut Ohm atau

dilambangkan dengan simbol Ω (Omega). Untuk menyatakan resistansi

sebaiknya disertakan batas kemampuan daya. Berbagai macam resistor dibuat

dari bahan yang berbeda dengan sifat - sifat yang berbeda. Spesifikasi lain

yang perlu diperhatikan dalam memilih resistor pada suatu rancangan selain

besar resistansi adalah besar wattnya. Karena resistor bekerja dengan dialiri

arus listrik, maka akan terjadi disipasi daya berupa panas sebesar W=I2R

watt. Semakin besar ukuran fisik suatu resistor, menunjukkan semakin besar

kemampuan disipasi daya resistor tersebut.

Gambar II.6 Resistor

11

6. Potensiometer

Potensiometer adalah sebuah jenis resistor yang nilai tahanannya atau

hambatannya (resistansi) dapat dirubah atau diatur (adjustable).

Potensiometer memiliki 3 terminal, 2 terminal terhubung ke kedua ujung

elemen resistif, dan terminal ketiga terhubung ke kontak geser yang disebut

wiper. Posisi wiper menentukan tegangan keluaran dari potensiometer.

Gambar II.7 Potensiometer

2.1.4. Sensor

Sensor yang gunakan pada alat Pengukur Tinggi dan Berat Badan Digital

adalah :

1. Sensor Ultrasonik

Sensor ultrasonik adalah sebuah sensor yang berfungsi untuk mengubah

besaran fisis (bunyi) menjadi besaran listrik dan sebaliknya. Cara kerja sensor

ini didasarkan pada prinsip dari pantulan suatu gelombang suara sehingga

dapat dipakai untuk menafsirkan eksistensi (jarak) suatu benda dengan

frekuensi tertentu. Sensor ultrasonik ini terdiri dari sebuah chip pembangkit

sinyal 40KHz, sebuah transmitter ultrasonic dan sebuah receiver ultrasonic.

Transmitter ultrasonik mengubah sinyal 40 KHz menjadi suara

sementara receiver ultrasonic berfungsi untuk mendeteksi pantulan suaranya.

12

Gambar II.8 Sensor Ultrasonik

2. Sensor Strain Gauge (Load Cell)

Sensor load cell merupakan sensor yang dirancang untuk mendeteksi tekanan

atau berat sebuah beban, sensor load cell umumnya digunakan sebagai

komponen utama pada sistem timbangan digital, pengukuran yang dilakukan

oleh Load Cell menggunakan prinsip tekanan

.

Gambar II.9 Sensor Load Cell

2.1.5. Output

Output yang penulis gunakan pada alat Pengukur Tinggi dan Berat Badan

Digital adalah :

1. LCD

LCD atau Liquid Crystal Display adalah suatu jenis media display (tampilan)

yang menggunakan kristal cair (liquid crystal) untuk menghasilkan gambar

yang terlihat. Teknologi Liquid Crystal Display (LCD) atau Penampil Kristal

13

Cair sudah banyak digunakan pada produk-produk seperti layar Laptop, layar

Ponsel, layar Kalkulator, layar Jam Digital, layar Multimeter, Monitor

Komputer, Televisi, layar Game portable, layar Thermometer Digital dan

produk-produk elektronik lainnya.

Gambar II.10 LCD

2. Speaker

Speaker adalah Transduser yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi

Frekuensi Audio (sinyal suara) yang dapat didengar oleh telinga manusia

dengan cara mengetarkan komponen membran pada Speaker tersebut

sehingga terjadilah gelombang suara.

Gambar II.11 Speaker

2.1. Perangkat Lunak

Pengertian perangkat lunak atau biasa disebut software adalah sekumpulan

data elektronik yang sengaja disimpan dan diatur oleh komputer berupa program

ataupun instruksi yang akan menjalankan sebuah perintah.

14

Perangkat lunak atau software disebut juga sebagai penerjemah perintah-

perintah yang dijalankan oleh user untuk diteruskan dan diproses oleh perangkat

keras (hardware). Dengan adanya perangkat lunak inilah sebuah komputer mampu

menjalankan perintah.

Software atau perangkat lunak yang digunakan dalam pembuatan alat ini

adalah software Arduino IDE, Aplikasi ini berguna sebagai text editor untuk

membuat, membuka, mengedit, dan juga memvalidasi kode serta untuk diupload ke

board Arduino. Program yang digunakan pada Arduino disebut dengan istilah

“sketch” yaitu file source code arduino dengan ekstensi ino.

2.2.1. Bahasa Pemrograman

Menurut Endang Retnoningsih 1,*, Jafar Shadiq 1, D. O. 2, & 1. (2017)

“Bahasa pemrograman adalah bahasa khusus yang memungkinkan seseorang

programer memberi tahu komputer untuk melakukan sesuatu, dengan

mengatakannya dengan TEPAT bagaimana melakukan hal itu.”.

Bahasa pemograman merupakan sebuah instruksi standar yang bertugas untuk

memerintah komputer. Sering disebut juga dengan bahasa komputer atau bahasa

pemograman komputer. Bahasa pemrograman juga bisa di katakan sebagai alat untuk

menampung suatu himpunan dari aturan sintaks dan semantik yang khususnya

dipakai untuk mendefinisikan sebuah program yang ada di komputer.

Bahasa pemrograman yang digunakan pada Arduino IDE merupakan

kumpulan set fungsi yang ditulis dengan bahasa C. Bahasa c digunakan untuk

15

pemrograman berbagi jenis perangkat, termasuk mikrokontroler,khususnya seri AVR

dari Atmel.

Bahasa ini termasuk bahasa High Level Languange ada juga yang menyebut

bahasa ini sebagai bahasa Midle Level Languange dengan demikian seorang

programer dapat menuliskan algoritmanya dengan mudah.

2.2.2. Arduino IDE

Menurut Djuandi. (2015), Arduino Integrated Development Environment (IDE)

adalah “software yang sangat canggih ditulis menggunakan Java”.

IDE itu merupakan kependekan dari Integrated Developtment

Enviroenment, atau secara bahasa mudahnya merupakan lingkungan terintegrasi

yang digunakan untuk melakukan pengembangan. Disebut sebagai lingkungan

karena melalui software inilah Arduino dilakukan pemrograman untuk melakukan

fungsi-fungsi yang dibenamkan melalui sintaks pemrograman. Arduino

menggunakan bahasa pemrograman sendiri yang menyerupai bahasa C. Bahasa

pemrograman Arduino (Sketch) sudah dilakukan perubahan untuk memudahkan

pemula dalam melakukan pemrograman dari bahasa aslinya. Sebelum dijual ke

pasaran, IC mikrokontroler Arduino telah ditanamkan suatu program

bernama Bootlader yang berfungsi sebagai penengah antara compiler Arduino

dengan mikrokontroler.

Arduino IDE dibuat dari bahasa pemrograman JAVA. Arduino IDE juga

dilengkapi dengan library C/C++ yang biasa disebut Wiring yang membuat operasi

input dan output menjadi lebih mudah. Arduino IDE ini dikembangkan dari

16

software Processing yang dirombak menjadi Arduino IDE khusus untuk

pemrograman dengan Arduino.

Gambar II.12 Arduino IDE