## SISTEM PNEGUKURAN INDEKS MASSA TUBUH MENGGUNAKAN SENSOR JARAK INFRA MERAH DAN LOAD CELL

## Vonnete Mieva Mayer Lusi, Andreas Ch. Louk, dan Ali Warsito
Fisika, Fakultas Sains dan Teknik, Universitas Nusa Cendana, Jl. Adisucipto Penfui Kupag NTT Email: vonnetelusi@gmail.com

## ABSTRAK
Telah  dirancang  suatu  sistem  pengukuran  indeks  massa  tubuh  manusia  menggunakan  Sensor  Jarak Infra Merah tipe  Sharp IR GP2Y0A02YK0F, Load Cell 200 kg, Arduino Uno,Raspberry PI 3,HX711, Display HDMI dan komponen-komponen pendukung elektronika lainnya. Dalam penelitian ini Arduino Uno yang berfungsi sebagai pusat instruksi menggunakan mikrokontrol ATMega 328 digunakan untuk mengolah  data  pengukuran  tinggi  dan  massa  tubuh  yang  diperoleh  dari  sensor  Sharp  IR GP2Y0A02YK0F dan Load Cell. Sistem pengukuran ini dikontro,l menggunakan bahasa pemrograman arduino. Setelah arduino uno mendapatkan data tinggi dan massa tubuh, data tersebut dikirimkan ke raspberry    pi  3  untuk  menghitung  nilai  indeks  massa  tubuh  (IMT)  dan  penentuan  kategori  tubuh menggunakan bahasa pemrograman lazarus. Jika nilai IMT >17,0  memiliki kategori tubuh “sangat kurus”, nilai IMT antara 17,0 – 18,4 memiliki kategori tubuh “kurus”, nilai IMT anatar 18,5 – 25,0 memiliki kategori tubuh “normal”, nilai IMT antara 25,1 – 27,0 memiliki kategori tubuh “gemuk”, dan nilai IMT  > 27,0 memiliki kategori tubuh “sangat gemuk”. Raspberry pi 3 ini juga sudah dilengkapi dengan  support  HDMI  oleh  karena  itu    semua  data  tinggi,  massa,  IMT  dan  kategori  tubuh    yang diperoleh ini akan di tampilkan pada Monitor HDMI sebagai outputnya.
Kata Kunci :  IMT, IR GP2Y0A02YK0F ,Load Cell, Arduino, Raspberry, HX711, HDMI.

## ABSTRACT
A human body mass index measurement system has been developed by using IR sharp distance infrared cencor G P2Y0A02YK0F , 200 kg Load Cell,  Arduino Uno,Raspberry PI 3,HX711, HDMI display and the other electronic components. In this research Arduino Uno has a purpose as the instruction center with AT Mega 328 microcontroller is used to prosess high measurement data and body mass obtained from cencor Sharp IR GP2Y0A02YK0F dan Load Cell. This measurement system is controlled by the Arduino programming language. After Arduino Uno get a high data and body mass, the data is sent to raspberry  pi 3 to calculate body mass index value ( BMI ) and the body category determination using lazarus programming language. If the BMI value < 17,0 classified as “very thin” body category, the BMI value between 17,0 – 18,4 has the category of “ thin body “, the value of intermediate BMI 18,5 – 25,0 has the “ normal body “ category, BMI value between 25,1 – 27,0 has a “ fat body “ category, and a BMI value >27,0 has a “ very fat body “ category. Raspberry pi 3 is also aquipped with HDMI support, hence all high data mass, BMI and body category will be displayed on HDMI monitor as its output.
Keyword :BMI, IR GP2Y0A02YK0F ,Load Cell, Arduino, Raspberry, HX711, HDMI.

## PENDAHULUAN
Dalam perkembangan dunia yang serba modern, dengan berbagai macam teknologi dan gaya hidup yang semakin maju. Segala aktifitas atau  pekerjaan  yang  dilakukan  semakin dimudahkan  oleh  teknologi-teknologi  canggih yang  telah  diciptakan.  Kecanggihan  teknologi inipun  semakin  banyak  dimanfaatkan  oleh berbagai disiplin ilmu, guna untuk mempermudah  masyarakatn.  Seperti  dalam bidang  kesehatan  ada  beberapa  alat  ukur  yang semakin  baik  dan  mudah  pengunaanya  seperti Tensimeter, peralatan operasi dan lain
sebagainya.  Namun  dilain  sisi  masi  juga terdapat beberapa alat ukur yang bersifat analog dan kurang efisien untuk digunakan, seperti alat ukur  tinggi  dan  massa  tubuh  yang  masih mengunakan meteran dan timbangan jarum. Didalam  dunia  kesehatan,  terdapat istilah  antroprometri.  Antroprometri  adalah pengukuran bagian-bagian tubuh. Antroprometri  digunakan  untuk  menilai  dan mendeskripsi status gizi, performan, kesehatan dan kelangsungan hidup,seseorang dan merefleksikan  keadaan  sosial  ekonomi  atau kesejahtraan
penduduk. Antroprometri
merupakan pengukuran status gizi yang sangat luas  digunakan.  Karena  dalam  menilai  dan memprediksi  status  gizi,  masalah  kesehatan, Social-Ekonomi  mudah  digunakan  dan  relatif tidak  mahal,  dan  alat  ukur non-invasive (tidak membuat trauma bagi orang yang diukur).[1].
Ukuran  yang  biasa  digunakan  adalah tinggi badan (atau panjang badan), massa tubuh lingkar lengan atas, dan umur. Tinggi dan massa tubuh paling sering digunakan dalam
pengukuran
karena dapat membantu mengevaluasi  pertumbuhan  anak-anak  dan menentukan status gizi orang dewasa.
Antropometri  dapat  digunakan  untuk  berbagai tujuan, tergantung pada indikator antropometri yang  dipilih.  Sebagai  contoh,  indeks  masu tubuh  (IMT)  merupakan  indikator  kekurusan dan kegemukan.[2]
Masalah kekurangan dan kelebihan gizi pada  orang  dewasa  (usia  18  tahun  keatas) merupakan  masalah  penting,  karena  selain mempunyai  resiko  penyakit-penyakit  tertentu, juga dapat mempengaruhi produktifitas kerjanya. Oleh karena itu pemantauan keadaan tersebut  perlu  dilakukan  oleh  setiap  orang secara berkesinambungan. Indeks Massa Tubuh (IMT) atau Body Mass Index (BMI) merupupakan  alat  atau  cara  yang  sederhana untuk  memantau  status  gizi  orang  dewasa, khususnya  yang  berkaitan  dengan  kekurangan dan kelebihan berat badan. Berat badan kurang dapat  meningkatkan  resiko  terhadap  penyakit infeksi,  sedangkan  berat  badan  lebih  akan meningkatkan resiko terhadap penyakit degeneratif.  Oleh  karena  itu,  mempertahankan berat  badan  normal  memungkinkan  seseorang dapat mencapai usia harapan hidup  yang lebih panjang.[2]

## TINJAUAN PUSTAKA Indeks Massa Tubuh (IMT)
Indeks  adalah  rasio  antara  dua  unsur kebahasaan  tertentu  yang  mungkin  menjadi ukuran atau ciri tertentu. Massa adalah ukuran sejumlah materi yang dimiliki oleh suatu benda yang  didefinisikanbaik  oleh  sifat  kelembaman benda itu maupun pengaruh gravitasi bumi pada benda-benda  lain  dalam  fisika.  Tubuh  adalah keseluruhan  jasad  manusia  atau  binatang  yang kelihatan dari ujung kaki sampai ujung rambut. Jadi dalam penelitian ini yang dimaksud dengan indeks  masa  tubuh  adalah  rasio  antara  berat badan dan tinggi badan yang diukur dari ujung rambut  sampai  ujung  kaki.  Dengan  IMT  akan
diketahui  apakah  berat  badan  seseorang dinyatakan normal, kurus atau gemuk.
Penggunaan  IMT  hanya  untuk  orang  dewasa berumur > 18 tahun dan tidak dapat diterapkan pada  bayi,  anak  remaja,  ibu  hamil,  dan olahragawan.  Untuk mengetahui nilai IMT ini, dapat dihitung dengan rumus massa (kg) dibagi dengan kuadrat tinggi (m).[3] Batas ambang IMT untuk Indonesia
Tabel 1. IMT Untuk Orang Indonesia

## Gelombang Infra Merah
Infra  merah  ( infrared )  ialah  sinar elektromagnet  yang  panjang  gelombangnya lebih daripada Cahaya Nampak, yaitu di antara 700 nm dan 1 mm. Sinar infra merah merupakan cahaya  yang tidak tampak. Jika dilihat dengan spektroskop cahaya, maka radiasi cahaya infra merah akan nampak pada spektrum electromagnet,  dengan  panjang  gelombang,  di atas panjang gelombang cahaya merah. Dengan panjang  gelombang  ini,  maka  cahaya  infra merah  tidak  akan  tampak  oleh  mata,  namun radiasi panas yang ditimbulkannya masih terasa atau  masih  terdeteksi. Sinar  Infra  merah  dapat dibedakan menjadi tiga daerah yaitu Near Infra Merah 0.75 –1.5 µm, Mid Infra Merah 1.50 - 10 µm, Infra Merah 10 - 100 µm. Contoh aplikasi sederhana untuk far infrared terdapat pada alat – alat kesehatan. Sedangkan untuk mid infrared ada  pada  alat  ini  untuk  sensor  alarm biasa, sedangkan  near  infrared digunakan  untuk pencitraan  pandangan  malam  seperti  pada nightscoop .

## Strain Gauge
Strain Gauge adalah komponen elektronika  yang  dipakai  untuk  mengukur tekanan  (deformasi  atau  strain).  Alat  ini berbentuk  foil  logam  atau  kawat  logam  yang bersifat  insulatif  (isolasi)  yang  ditempel  pada benda  yang  akan  diukur  tekanannya,  dan tekanan  berasal  dari  pembebanan.  Gambar strain gauge dapat dilihat pada Gambar 2.1
Prinsipnya  adalah  jika  tekanan  pada benda  berubah,  maka  foil  atau  kawat  akan terdeformasi,  dan  tahanan  listrik  alat  ini  akan berubah.  Perubahan  tahanan  listrik  ini  akan dimasukkan  kedalam  rangkaian  jembatan Whetstone  yang  kemudian  akan  diketahui berapa besar tahanan pada Strain Gauge.

## Sensor  Jarak  Infra  Merah  (SHARP  IR GP2Y0A2YK0F )
Sensor jarak ini dapat mengukur dalam jangkauan  20-150  cm  dengan  menggunakan pantulan cahaya infra merah. Dengan menggunakan metode triangulasi untuk menghitung jarak yang diukur membuat sensor ini  dapat  memberikan  pembacaan  data  yang konsisten  dan  mengurangi  gangguan  yang disebabkan  oleh  pantulan  permukaan,lama kerja,  atau  suhu  lingkungan  sekitar.[4]  Sharp GP2Y0A2YK0F  mempunyai  output  tegangan analog  yang  dapat  di  baca  oleh  ADC.  Bentuk fisik sensor ini dapat dilihat pada Gambar 2.3.

## Load Cell
Load cell merupakan sensor timbangan yng  bekerja  secara  mekanis,dimana  load  cell menggunakan prinsip tekanan yang memanfaakan strain gauge sebagai pengindera (sensor).[5].
Strain  gauge  adalah  sebuah  transduser pasif  yang  merubah  suatu  pergeseran  mekanis menjadi  perubahan  tahanan.  Perubahan  ini kemudian  diukur  dengan  jembatan  Wheatsone dimana  tegangan  keluaran  dijadikan  referensi bebean yang diterima load cell.[6]. Gambar 2.4 adalah  gambar  load  cell  dengan  kapasitas maksimal 200 kg.

## Modul HX711
Modul  HX711  adalah  modul  yang memudahkan  kita  membaca load  cell dalam pengukuran berat.  Modul  ini  berfungsi  untuk menguatkan  sinyal  keluaran  dari  sensor  dan mengonversi data analog menjadi data digital.[7].  Dengan  menghubungkannya  ke mikrokontroler, kita dapat membaca perubahan resistansi dari load cell. Setelah proses kalibrasi kita akan memperoleh pengukuran berat dengan  keakuratan  yang  tinggi.  Bentuk  fisik modul hX711  dapat dilihat pada Gambar 2.5.

## Arduino Uno
Arduino  adalah  jenis  suatu  papan ( board )  yang  berisi  sebuah  mikrokontroler. Dengan kata lain, arduino dapat disebut sebagai sebuah papan mikrokontroler. Salah satu papan arduino  yang  terkenal  adalah  arduino  uno. Papan mikrokontroler ini seukuran kartu kredit, dilengkapi dengan sejumlah pin yang digunakan untuk berkomunikasi dengan perangkat lain (kadir, 2014).[8] Arduino  Uno  R3  adalah  jenis  arduino uno  yang  dikeluarkan  pada  tahun  2011.  R3 sendiri berarti revisi yang ketiga. Mikrokontroler yang digunakan adalah ATmega328  keluaran  atmel.  Mikrokontroler tersebut adalah mikrokontroler 8-bit.
Arduino  Uno  semiliki  SRAM  sebesar 2kb,  EEPROM  sebesar  1kb,  dan  dilengkapi flash memory sebesar 32kb.
Raspberry  Pi  3  Model  B  adalah generasi ketiga Raspberry Pi. Raspberry Pi atau yang  biasa  disebut  RPi  atau  RasPi, adalah sebuah komputer dengan papan sirkuit tunggal yang  ukurannya  sebesar  kartu  ATM.  RPi Awalnya dikembangkan di Wales, Inggris Oleh Raspberry  Pi  Foundation  dengan  tujuan mengajarkan  dan  mempromosikan  dasar-dasar Ilmu  Komputer .  Bentuk  fisik  raspberry  pi  3 pada Gambar 2.10
Display  HDMI ( High  Definition  Multimedia Interface )
Gambar 2.14 Monitor HDMI (www.quietpc.com) Dunia teknologi mengalami
perkembangan  yang  cukup  pesat  tiap  harinya, khususnya  dalam  dunia  komputerisasi.  Untuk port komputer pun selalu mengalami perkembangan.  Jaman  dahulu  kala  kita  hanya mengenal  beberapa  jenis  seperti  USB  untuk perangkat  USB,  port  PS2  untuk  mouse  dan keyboard,  port  VGA  untuk  monitor,  dan  port Audio  untuk  speaker.  Namun,  seiring  dengan perkembangan  jaman  dan  teknologi  beberapa port  baru  pun  telah  ditambahkan  pada motherboard  komputer.  Salah  satu  port  baru tersebut adalah port HDMI.

## METODOLOGI PENELITIAN Alat dan Bahan Penelitian
Perangkat keras ( hardware ) dan perangkat  lunak  ( software )  yang  digunakan dalam  penelitian  ini  dapat  dilihat  pada  Tabel 3.1a dan Tabel 3.1b

## Perancangan Sistem Diagram blok system
Diagram  blok  sistem  dalam  penelitian ini terdapat pada Gambar 3.1

## Rangkaian Keseluruhan Sistem
Sistem secara keseluruhan dilihat pada Gambar 3.5.

## Gambar 3.7 Diagram Alir Secara Keseluruhan

## Alat Ukur IMT
Untuk  mendapatkan  indeks  massa tubuh dari seseorang perlu dilakukan pengukuran  tinggi  dengan  mengunakan  meter sedangkan  pengukuran  massa  itu  sendiri digunakan  timbangan.  Hasil  dari  massa  tubuh yang  terukur  kemudian  dibagi  lagi  dengan tinggi tubuh yang terukur dikuadratkan barulah dapat  diketahui  indeks  masa  tubuh  dari seseorang.  Memang  sebuah  proses  yang panjang namun dengan seiring berkembangnya teknologi  dewasa  ini  manusia  telah  di mudahkan dengan berbagai komponen komponen  elektronika  yang  jika  diragkaikan dengan  logika  berpikir  yang  dikemas  dalam sebuah  program  dan  rangkaian  elektronika maka  tidak  serumit  yang  selama  ini  kita temukan di Ruma h sakit, Puskesmas, saat kita hendak  membuat  surat  keterangan  berbadan sehat  karena  telah  dirancang  sebuah  alat  ukur yang  dinamakan  alat  ukur  indeks  massa  tubuh dimana  dalam  rangkaian  alat  ini  telah dilengkapi dengan alat ukur tinggi massa.

## Hasil Rancangan Perangkat Keras
Perancangan  perangkat  keras  dan pembuatan  alat  system  pengukuran  indeks massa tubuh menggunakan load cell dan sensor jarak  infra  merah  telah  dilakukan  dengan berbagai macam piranti elektronika. Gambaran hasil pembuatan alat dapat dilihat pada Gambar 4.1

## Pembahasan
Dari hasil pengujian seluruh sistem alat ukur  ini  dapat  diketahui  bahwa  sensor  jarak infra merah bekerja dengan baik namun dalam range pengukuran tinggi antara 70-115 cm data yang di hasilkan kurang akurat. Dan juga dalam pengukuran, sensor jarak infrared kurang begitu stabil, sehingga ketika user mengukur diperlukan sebuah permukaan yang rata di atas kepala  agar  sensor  dapat  bekerja  lebih  baik dalam mengukur tinggi. Untuk sensor load cell dalam  perhitungan  massa  bekerja  dengan  baik tetapi  dalam  pengukuran  massa  125  –  200  kg hasil  yang  di  dapat  kurang  akurat  karena memiliki selisih ± 2 kg.
Dalam  pengujian  sistem  alat  ukur  ini diberikan  perbandingan  dengan  alat  ukur analog  agar  data  yang  di  dapat  teruji keakuratannya.  Melihat  dat    hasil  pengukuran, 10  user  yang  ukur  menunjukkan  hasil pengukuran yang baik. Karena user yang diukur memiliki  nilai  tinggi  dan  massa  di  luar  range ketidakakuratan  sensor  jarak  infrared  dan  load cell.  Ketika  tinggi  dan  massa  badan  terukur, maka  akan  dihitung  nilai  indeks  massa  tubuh (IMT)  menggunakan  rumus  massa  (kg)  dibagi dengan kuadrat tinggi (m).
Dari  nilai  indeks  massa  tubuh  yang didapat,  bisa  ditentukan  kategori  tubuh  yang dimiliki  oleh  user.  Jika  nilai  IMT  >17,0 memiliki  kategori  tubuh  “sangat  kurus”,  nilai IMT antara 17,0 – 18,4 memiliki kategori tubuh “kurus”, nilai IMT anatar 18,5 – 25,0 memiliki kategori tubuh “normal”, nilai IMT antara 25,1 –  27,0  memiliki  kategori  tubuh  “gemuk”,  dan nilai  IMT  >  27,0  memiliki  kategori  tubuh “sangat  gemuk”.    ke  lima  kategori  ini  akan berubah  pada  display  sesuai  dengan  nilai  IMT yang di dapat.

## PENUTUP Kesimpulan
Berdasarkan  hasil  pembahasan,  maka dapat  ditarik  beberapa  kesimpulan  sebagai berikut:
1. Sistem pengukuran tinggi dan massa tubuh manusia  untuk  mengetahui  ukuran  tubuh manusia  telah  dirancang  dengan  baik menggunakan  sensor  jarak  inframerah  dan load  cell  sebagai  input,  arduino  dan raspberry  pi  3  sebagai  pusat  instruksi  dan display  hdmi  sebagai  output.  Pengukuran mendapatkan  hasil  yang  cukup  akurat dalam  penentuan  5  kategori  tubuh  yaitu sangat gemuk, gemuk, normal, kurus,  dan sangat kurus.
2. Sensor  jarak  infra  merah  tipe  Sharp  Ir GP2Y0A02YK0F    yang  telah  digunakan dalam  penelitian  ini    memiliki  jangkauan pengukuran 20 – 150 cm. Sensor diletakkan permanen  pada  ketinggian  220  cm,  maka yang diukur oleh sensor adalah jarak antara sensor  dan  permukaan  kepala.  Sehingga sensor dapat mengukur tinggi minimal 220 – 150 cm = 70 cm, dan maksimal 220 – 20 cm  =  200  cm.  Tingkat  keakuratan pengukuran  rata-rata  sensor  sebesar  93.76
%.
3. Load  cell  yang  telah    digunakan  dalam penelitian  adalah  load  cell    yang  memiliki maksimal pengukuran 200 kg dan memiliki keluaran data digital. Dalam pengukurannya load cell diletakkan permanen di bagian bawah sebagai tempat berpijak. Sensor bekerja dengan baik dalam melakukan  pengukuran  massa.  Dengan nilai rata-rata tingkat error sebesar 0.90 % dan  tingkat keakuratan pengukuran sebesar 99.11 % .

## Saran
Sistem pengukuran indeks massa tubuh ini telah dirancang ini masih memiliki beberapa kekurangan oleh karena itu penulis menyarankan:
1. Sistem  pengukuran  dapat  diubah  dengan menggantikan  sensor  lain  yang  mana spesifikasi sensornya  lebih baik dan akurat dalam melakukan pengukuran.
2. Lebih baik lagi dalam melakukan kalibrasi setiap  sensor  yang  digunakan  karena mempengaruhi hasil pengukuran.
3. Sistem dapat dikembangkan dengan menanbahkan alat ukur yang lain.

## DAFTAR PUSTAKA
1 Teknik F. 2016. Antropometri, ,
Ergonomis ,. 12 (1): 48.
2 Rizky.dkk. Alat Ukur Tinggi dan Berat Badan Digital Berbasis Mikrokonroler. 1. 3 Thena Bolo D. 2013. Rancang Bangun Alat Ukur Tinggi Badan Bayi Berbasis Mikrokontroler Atmega 8535. .
4 Thomas D. Sistem Pengukur Berat dan Tinggi Badan Menggunakan Mikrokontroler AT89s51. vol 10
Teknik Elektro. 2008.
5 Kusriyanto M, Saputra A. 2016. Rancang Bangun Timbangan Digital
Terintegrasi Informasi Bmi Dengan Keluaran Suara Berbasis Arduino
Mega 2560. Teknoin. 22 (4): 269.
6 Wahyu ST, Rasmana ST,
Triwidyastuti Y. 2017. Rancang
Bangun Sistem Otomatis Pemantau
Pertumbuhan Balita Berbasis Mikrokontroler. J. Control Netw. Syst. 6 (2): 50.
7 AFDALI M, DAUD M, PUTRI R.
2017. Perancangan Alat Ukur Digital untuk Tinggi dan Berat Badan dengan Output Suara berbasis Arduino UNO. J. Elkomika. 5 (1): 106.
8 Kadir A. Buku Pintar Pemrograman Arduino. MediaKom, Yogyakarta. 2014.