Calon Proposal [PDF]

Citation preview

PROPOSAL TUGAS AKHIR PROGRAM DIPLOMA III



Prototype Timbangan dan Pengukur Tinggi Badan Otomatis Berbasis Arduino (Timbangan dan Penghitung Kalori)



Oleh : Febrillia Putri Nimasaty NIM : P27 838 015 026



POLITEKNIK KESEHATAN KEMENTERIAN KESEHATAN SURABAYA JURUSAN TEKNIK ELEKTROMEDIK SURABAYA 2017



LEMBAR PENGESAHAN



Nama



: Febrillia Putri Nimasaty



NIM



: P27838015026



Pembimbing Akademik



: Sari Luthfiyah, S.Kp, M.Kes



Judul Proposal



: Rancang Bangun Timbangan dan Pengukur Tinggi Badan Otomatis berbasis Arduino (Timbangan dan Penghitung Kalori)



Penyusun



Febrillia Putri Nimasaty NIM : P27 838 015 026



Calon Dosen Pembimbing I



Calon Dosen Pembimbing II



Triana Rahmawati, ST, M.Eng NIP. 19810623 200212 2 002



M. Ridha Mak’ruf, ST, M.Si NIP. 19810413 200312 1 002



BAB I PENDAHULUAN



1.1



Latar Belakang Timbangan adalah alat yang dipakai melakukan pengukuran massa suatu



benda (Wikipedia), sedangkan pengukur tinggi badan digunakan untuk mengukur tinggi badan manusia. Dari kedua parameter tersebut bisa didapat berbagai macam informasi seperti Indeks Massa Tubuh (IMT), protein, karbohidrat, lemak, kalori dan lain-lain. Kalori merupakan salah satu kandungan dalam makanan yang bermanfaat bagi tubuh sebagai asupan energy. Setiap kebutuhan kalori seseorang berbeda menurut usia, tinggi badan, berat badan, jenis kelamin, dan tingkat aktivitas perhari. (Deddy Pamudji:2011). Kalori sangat penting bagi manusia karena bisa menjadi acuan untuk menjaga berat badan tubuh manusia dan berbagai manfaat lainnya. Pada kenyataan di lapangan masih banyak orang yang tidak peduli dengan banyaknya jumlah kalori yang diasupnya yang berdampak pada obesitas dan bisa menyebabkan berbagai macam penyakit seperti kolesterol, diabetes, hipertensi, penyakit jantung dan stroke, kanker, dan lain-lain (Adi D. Tilong, 2009). Menurut program pemerintah yaitu Gerakan Masyarakat Hidup Sehat (GERMAS) terdapat program Penyakit Tidak Menular (PTM), PTM ini seperti hipertensi, diabetes, obesitas dan masih banyak lagi. Jadi dalam program tersebut berusaha untuk mengendalikan faktor-faktor PTM dengan cara CERDIK yaitu Cek kesehatan secara rutin, Enyahkan asap rokok, Rajin aktivitas fisik, Diet seimbang, Istirahat cukup, Kelola stress (pptm.depkes.go.id). Kalori disini berhubungan dengan Diet Seimbang, jadi kalori digunakan untuk mengontrol berat badan ideal yang nantinya bisa dipastikan memerlukan diet ataukah tidak. Pada umumnya mencari nilai kalori harus manual menggunakan perhitungan yang didapat dari hasil timbangan makanan yang akan dikonsumsi (hallosehat.com). Pesatnya perkembangan teknologi ini membuat hal tersebut tidak praktis lagi dan dibutuhkan suatu alat yang bisa digunakan dengan praktis



untuk mendapatkan nilai-nilai tersebut. Alat ukur berat badan dan tinggi badan sebelumnya pernah dibuat oleh Rafly A. Chalid dengan judul alat pengukur berat badan dan tinggi badan otomatis otput suara berbasis mikrokontroler ATMega 8535 tahun 2016. Selain itu Ratih Ambarsari Maulina pernah membuat timbangan badan dilengkapi kalori dalam tubuh tahun 2016. Dari kedua alat tersebut memiliki beberapa kekurangan seperti hanya menampilkan output kalori atau IMT saja dan setting tinggi badan masih harus manual menggunakan keypad. Dari identifikasi masalah tersebut penulis ingin membuat Rancang Bangun Timbangan dan Pengukur Tinggi Badan Otomatis berbasis Arduino (Penghitung Kalori dan Indeks Massa Tubuh) sebagai tugas akhr yang akan bermanfaat untuk kedepannya.



1.2



Batasan Masalah



1.2.1



Menggunakan modul Arduino



1.2.2



Menggunakan sensor load cell



1.2.3



Mengukur berat badan mulai 35-120 kg



1.2.4



Range berat badan sebesar 0,5 kg



1.2.5



Usia mulai 20-50 tahun



1.2.6



Menampilkan output jumlah kalori ringan, sedang, berat



1.2.7



Menggunakan display LCD karakter 4x16



1.3



Rumusan Masalah Dapatkah dibuat alat “Rancang Bangun Timbangan dan Pengukur Tinggi



Badan Otomatis berbasis Arduino (Penghitung Kalori)”?



1.4



Tujuan Penelitian



1.4.1



Tujuan Umum Dikembangkannya alat timbangan dan pengukur tinggi badan otomatis



berbasis arduino dengan output kalori.



1.4.2



Tujuan Khusus



1.4.2.1 Memuat rangkaian pegukur berat badan menggunakan sensor load cell 1.4.2.2 Membuat rangkaian pengolah data arduino 1.4.2.3 Membuat program penghitung kalori ideal 1.4.2.4 Melakukan uji fungsi alat



1.5



Manfaat Penelitian



1.5.1



Manfaat Teoritis Menambah wawasan dan ilmu kepada mahasiswa Politeknik Kesehatan



Kemenkes Surabaya khususnya Jurusan Teknik Elektromedik tentang alat ukur.



1.5.2



Manfaat Praktis Memudahkan tenaga kesehatan untuk menentukan nilai gizi pada pasien.



BAB II TINJAUAN PUSTAKA



2.1



Timbangan Timbangan adalah alat yang dipakai melaukan pengukuran massa suatu



benda. Timbangan dikategorikan kedalam sistem mekanik dan juga digital. Timbangan badan sendiri adalah timbangan yang digunakan untuk mengukur berat badan, contohnya timbangan bayi, timbangan badan anak dan dewasa, dan timbangan digital. Timbangan berdasarkan cara kerjanya dibagi menjadi tiga jenis, yaitu timbangan manual. Timbangan digital dan timbangan hybrid. Timbangan manual adalah jenis timbangan yang bekerja secra mekanis dengan sistem pegas. Biasanya jenis timbangan ini menggunakan indikator berupa jarum sebagai penunjuk ukuran massa yang telah terskala. Timbangan digital adalah jenis timbangan yang bekerja secara elektronik dengan tenaga listrik. Umumnya timbnagan ini menggunakan arus lemah dan indikatornya berupa angka digital pada layar bacaan. Sedangkan timbangan hybrid adalah timbangan yang cara kerjanya merupakan perpaduan antara timbangan manua dan digital. Timbangan hybrid ini biasa digunakan untuk lokasi penimbangan yang tidak ada aliran listrik. Timbangan



ini



menggunakan



tampilan



digital



tetapi



bagian



platform



menggunakan plat mekanik (Wikipedia).



2.2



Kalori Kalori merupakan satuan untuk menghitung takaran jumlah energi yang



dibutuhkan manusia. Setiap manusia membutuhkan kalori yang berbeda, tergantung pada berat badan, tinggi badan, jenis kelamin, usia dan aktifitas yang dilakukan. Dalam ilmu yang mempelajari nutrisi dan energi ada dua jenis kalori yang dikenal, seperti :



1. Kalori kecil (kal) adalah perkiraan julah perkiraan energi yang diperlukan untuk menaikkan temperature satu gram air sebesar satu derajat Celcius. 2. Kilokalori (kkal, Kal) adalah sejumlah energi yang digunakan untuk menaikkan satu kilogram air dengan satu derajat Celcius. 1Kal sama dengan 1000kal. (Wikipedia)



Untuk menghitung kalori dapat dilakukan dengan berbagai macam cara, salah satunya menggunakan prediksi Basal Metabolic Rate (BMR). Rumus perhitungan kalori tubuh perhari yaitu sebagai berikut:



Kalori ideal dalam tubuh = BMR x nilai level aktifitas Basal Metabolic Rate (BMR) adalah kebutuhan kalori yang tubuh butuhkan untuk melakukan aktivitas basalnya misalnya saat tidur atau duduk dan tidak melakukan aktivitas apapun, tubuh tetap melakukan aktivitasnya, seperti memompa jantung, mencerna makanan, bernapas, memperbaiki sel tubuh, membuang racun dalam tubuh, mempertahankan suhu tubuh, dan lain sebagainya (hallosehat). Dengan menghitung BMR, setiap manusia bisa mengetahui berapa kalori minimal yang dibutuhkan untuk melakukan aktivitasnya sehingga bisa menurunkan asupan kalori tanpa memengaruhi kerja tubuh dan kesehatan. BMR tiap orang bergantung pada usia, jenis kelamin, berat badan, dan tinggi badan. Oleh karena itu, BMR tiap orang berbeda-beda. Mengalikan BMR dengan faktor aktivitas fisik, maka akan didapatkan total kebutuhan kalori per hari. Untuk mengetahui nilai BMR, bisa dihitung menggunakan rumus HarrisBenedict. Rumus BMR ini dibedakan antara pria dan wanita. BMR Pria



= 66 + (13,7 x BB) + (5x TB) – (6,8 x usia)



BMR Wanita = 655 + (9,6 x BB) + (1,8x TB) – (4,7 x usia)



Keterangan: BB atau berat badan dalam kilogram (kg) TB atau tinggi badan dalam sentimeter (cm) Setelah



mendapatkan



hasil



BMR,



langkah



selanjutnya



adalah



mengalikannya dengan nilai level aktifitas. Adapun level aktifitas tersebut adalah : 1. Sangat ringan (sangat jarang olahraga) dikalikan 1,2 2. Ringan (olahraga 1-3 hari/minggu) dikalikan 1,375 3. Sedang (olahraga 3-5 hari/minggu) dikalikan 1,55 4. Berat (olahraga 6-7 hari/ minggu) dikalikan1,725 5. Sangat berat (setiap hari bisa olahraga dua kali sehari) dikalikan 1,9 (hallosehat.com)



2.3



Sensor Load Cell Load Cell merupakan sensor berat, apabila load cell diberi beban pada inti



besinya maka nilai resitansi di strain gauge akan berubah. Umumnya Load cell terdiri dari 4 buah kabel, dimana dua kabel sebagai eksitasi dan dua kabel lainnya sebagai sinyal keluaran. Load Cell adalah alat elektromekanik yang biasa disebut Transduser, yaitu gaya yang bekerja berdasarkan prinsip deformasi sebuah material akibat adanya tegangan mekanis yang bekerja, kemudian merubah gaya mekanik menjadi sinyal listrik.



Gambar 2.1 Load Cell Sumber : https://en.m.wikipedia.org/wiki/Load_cell



2.4



LCD LCD Karakter adalah sebuah display dot matrix yang difungsikan untuk



menampilkan tulisan berupa angka atau huruf sesuai dengan yang diinginkan (sesuai dengan program yang digunakan untuk mengontrolnya). Modul LCD Character dapat dengan mudah dihubungkan dengan mikrokontroler. LCD yang akan digunakan ini mempunyai lebar tampilan 4 baris 16 kolom atau biasa disebut sebagai LCD karakter 4x16, dengan 16 pin konektor, yang didifinisikan pada tabel.



Gambar 2.2 LCD karakter 4 x 16 Sumber : https://moderndevice.com/product/4x16-lcd-character-display/



Jalur EN dinamakan Enable. Jalur ini digunakan untuk memberitahu LCD sedang mengirimkan sebuah data. Untuk mengirimkan data ke LCD, maka melalui program EN harus dibuat logika low (0) dan diatur pada dua jalur kontrol yang lain RS dan RW. Ketika dua jalur yang lain telah siap, mengatur EN dengan logika (1) dan tunggu untuk sejumlah waktu tertentu (sesuai dengan datasheet dari LCD tersebut ) dan berikutnya mengatur EN ke logika low (0) lagi. Jalur RS adalah jalur Register Select. Ketika RS berlogika low (0), data akan dianggap sebagai sebuah perintah atau instruksi khusus ( seperti clear screen, posisi kursor dll ). Ketika RS berlogika high (1), data yang dikirim adalah data teks yang akan ditampilkan pada tampilan LCD. Sebagai contoh, untuk menampilkan huruf “T” pada layar LCD maka RS harus diatur pada 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” .( Triwiyanto, 2011) Tabel 2.1 Pin dan fungsi Sumber : Triwiyanto,2011. Petunjuk Praktikum AVR-Codevision.



2.5



PIN 1 2 3 4



NAMA Vss Vcc VEE RS



5



R/W



6



E



7 8 9 10 11 12 13 14 15 16



DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 BPL GND



FUNGSI Ground Voltage +5V Contrast Voltage Register Select 0 = Instruction Register 1 = Data Register Read / Write 0 = write mode 1 = read mode Enable 0 = start to lacht data to LCD character 1 = disable LSB MSB Back Plane Light Ground Voltage



IC Mikrokontroler ATMega328 ATMega328 merupakan mikrokontroler keluarga AVR 8 bit. Beberapa tipe



mikrokontroler yang sama dengan ATMega328 ini antara lain ATMega8535, ATMega16, ATMega32, ATmega8, 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. Namun untuk segi memori dan periperial lainnya ATMega328 tidak kalah dengan yang lainnya karena ukuran memori dan periperialnya relatif sama dengan ATMega8535, ATMega32, hanya saja jumlah GPIO lebih sedikit dibandingkan mikrokontroler diatas.



Gambar 2.3 Pinout IC mikrokontroler ATMega328 Sumber : https://www.caratekno.com/2015/07/pengertian-arduino-unomikrikontroller.html?m=1



ATMega328 memiliki 3 buah PORT utama yaitu PORTB, PORTC, dan PORTD dengan total pin input/output sebanyak 23 pin. PORT tersebut dapat difungsikan sebagaiinput/output digital atau difungsikan sebagai periperal lainnya.



BAB III METODELOGI PENELITIAN



3.1



Blok Diagram Sistem







INPUT



PROSES



Load Cell



Arduino



OUTPUT 



Berat badan







Kalori



Setting umur







Setting jenis kelamin



Gambar 3.1 Blok Diagram



Cara Kerja Blok Diagram : Melakukan setting umur minimal 20 tahun dan maksimal 50 tahun, kemudian setting jenis kelamin pria atau wanita. Load cell bekerja setelah setting sudah selesai dilakukan. Semua setting dan hasil pembacaan dari sensor di proses oleh mikrokontroller arduino yang kemudian dilakukan perhitungan. Hasil pembacaan sensor dan hasil perhitungan akan ditampilkan pada display LCD.



3.2



Diagram Alir Alat START



Inisialisasi



Setting umur dan jenis kelamin



Tunggu data dari Load Cell



Tidak



Tunggu data dari Ultrasound



Ya



Ya



Tidak



Ada data ?



Ada data ?



Data diolah oleh arduino



Data diolah oleh arduino



LCD



END



Reset Gambar 3.2 Diagram Alir



Cara Kerja Diagram Alir : Ketika start alat sudah siap untuk digunakan dan kemudian alat melakukan inisialisasi. Selanjutnya seting umur dan jemis kelamin. Ketika pasien berdiri, sensor load cell dan ultrasound mulai bekerja dan mengirimkan hasil pembacaan ke mikrokotroler arduino untuk diolah. Setelah diolah data dihitung dan diolah oleh arduino, hasilnya akan tampil pada LCD berupa tinggi badan, berat badan,



kalori dan IMT. Apabila ingin melakukan pengukuran lagi, tekan reset untuk memulai perngukuran baru. 3.3



Diagram Mekanik 7 8



1 2 3 4 5



6 9



(a)



10 11



(b) Gambar 3.3 (a) Panel Display; (b) Desain Mekanik Keseluruhan



Keterangan : 1. LCD 2. Switch On / Off 3. Up 4. Down 5. Enter 6. Reset 7. Ultrasound 8. Papan 9. Panel display dan rangkaian 10. Load cell 11. Box motor



3.4



Alat dan Bahan



3.4.1 Alat 1. Avometer 2. Solder 3. Penyedot Timah 4. Toolset 5. PCB 6. Fericlorit 7. Bor 8. Kikir 9. Silet / Cutter



3.4.2



Bahan



1. Rangkaian Minimum Sistem (MINSIS) 2. Lcd 3. Rangkaian PSA 4. Saklar On / Off 5. Load Cell 6. Ultrasound 7. Dan Lain-lain



3.5



JenisPenelitian Jenis penelitian dan pembuatan alat ini dengan menggunakan metode pre



eksperimental dengan jenis penelitian adalah “one group post test group” pada Rancang Bangun Timbangan dan Pengukur Tinggi Badan Otomatis berbasis Arduino (Penghitung Kalori dan Indeks Massa Tubuh)”. Penulis hanya melihat hasil tanpa mengukur keadaan sebelumnya. Bentuk paradigma dapat digambarkan sebagai berikut:



X----------------------------------0



X = kalori dan indeks massa tubuh (variable Independen) 0 = sensor ultrasound dan load cell (variable Dependen)



3.6 Variabel Penelitian 3.6.1



Variabel Independent (Bebas) Variabel bebas merupakan penyebab munculnya variabel terikat.



Dalam pembuatan modul ini yang merupakan variabel bebas adalah tinggi dan berat badan terhadap nilai akurasi dan presisi dari suatu alat.



3.6.2



Variabel Dependen (Tergantung) Bagian yang termasuk sebagai variabel tergantung yaitu sensor



ultrasound dan load cell untuk mengetahui kalori dan indeks massa tubuh.



3.6.3



Variabel Terkendali (Kontrol) Sebagai variabel terkendali dalam penelitian pembuatan modul ini



adalah IC Mikrokontroler yang menerima inputan/data dari sensor. IC Mikrokontroler memberikan hasil pengolahan dan perhitungan selisih dari nilai pembacaan sensor.



3.7



Definisi Operasional Dalam kegiatan operasionalnya, variabel-variabel yang digunakan dalam



pembuatan modul, baik variabel tekendali, tergantung, dan bebas memiliki fungsifungsi antara lain:



Tabel 3.1 Definisi Operasional Variabel



Definisi Operasional Variabel Tinggi dan Tinggi dan berat berat badan badan yang akan (variabel diolah dan dihitung bebas) kalori dan indeks massa tubuh Sensor Sensor ultrasound ultrasound dan dan load cell untuk load cell menungukur (variabel besaran yang tergantung) dibutuhkan Ic Untuk menerima mikrokontroller input data dari (variabel sensor dan kontrol) memberi perintah untuk menampilkan ke display



Alat ukur



Ultrasound dan load cell



Hasil ukur



Kalori dan indeks massa tubuh



Skala ukur



Nominal



Avometer



Logika 0 1



Nominal



Avometer



0 ground 1 vcc



Nominal



3.8



Tempat dan Jadwal Kegiatan Penelitian



3.7.1



Tempat Penelitian Tempat pelaksanaan penelitian atau tempat mengambil data penelitian



yaitu di Kampus Teknik Elektromedik Surabaya.



3.7.2



Jadwal Kegiatan Penelitian Jadwal kegiatan penulis tersusun menurut jadwal kalender Akademik yang



ada di Politeknik Kesehatan Jurusan Teknik Elektromedik Surabaya, yaitu :



Tabel 3.2 Jadwal Kegiatan Kegiatan Identifikasi Masalah Pembuatan Proposal Ujian proposal Revisi Proposal Pembuatan Modul Pengambilan Data Pengolahan & Analisis Data Uji Kelayakan Seminar KTI Ujian KTI Revisi KTI Persetujuan & Pengesahan



Sep



Okt



Nov



Des



Jan



Feb



Mar



Apr



Mei



Jun



Jul



DAFTAR PUSTAKA



Tilong, Adi D. 2009. Kalkulator Kesehatan. Jakarta: Widya Medika. Pamudji, Deddy, 2011. Aplikasi penghitung kalori makanan berbasis android 2.1. Jakarta: Jurusan Informatika Fakultas Teknologi Industri, Universitas Gunadarma. https://id.wikipedia.org/wiki/Kalori diakses pada 30 September pukul 18.35 https://hallosehat.com/hidup-sehat/nutrisi/menghitung-kalori-makanan-diet/amp/ diakses pada 30 September pukul 18.41 Permekes RI no. 75 tahun 2013 tentang angka kecukupan gizi yang dianjurkan bagi bangsa Indonesia Chalid, Rafly A. 2016. Alat Pengukur Berat Badan dan Tinggi Badan Otomatis Output Suara Berbasis Mikrokontroler ATMega 8535. Surabaya: Perpustakaan Poltekkes Kemenkes Surabaya Jurusan Teknik Elektromedik. Maulina, Ratih Ambarsari. 2016. Timbangan badan dilengkapi kalori dalam tubuh. Surabaya: Perpustakaan Poltekkes Kemenkes Surabaya Jurusan Teknik Elektromedik. https://id.m.wikipedia.org/wiki/Timbangan diakses pada 3 Oktober pukul 14.15 Triwiyanto, 2011. Petunjuk Praktikum AVR-Codevision.