Selasa, 27 Januari 2015

PENDETEKSI 10 KODE WARNA MENGGUNAKAN SENSOR WARNA

PENDETEKSI 10 KODE WARNA
MENGGUNAKAN SENSOR WARNA

Nurlaeli Fitriyani1, Rio Nurcahyo1, Sasongko Bayu Aji1,Dr. Samuel BETA; Ing-Tech.,M.T.2
1Mahasiswa dan 2Dosen Program Studi Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro,
Politeknik Negeri Semarang
Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia
E-mail : nurlaeli.fitriani@gmail.com, rionurcahyo21@gmail.com, bayu.smansa@gmail.com
Abstract—In reading the color needed detector color by using a color sensor. So in this study made use of an ARM application TCS3200 color sensor inputs with outputs servo motors are equipped with a pointer LED Bargraph.In addition to using the Module TCS3200 GY-31, may actually be using LED RGB + LDR because it works almost the same principle with TCS3200 Module GY-31 but had to calibrate the color before displaying data.

Intisari -- Dalam pembacaan warna dibutuhkan alat pendeteksi warna yaitu dengan menggunakan sensor warna. Maka dalam penelitian ini dibuatlah aplikasi ARM menggunakan masukan sensor warna TCS3200 dengan luaran motor Servo yang dilengkapi dengan jarum penunjuk dan led Bargraph.Selain menggunakan TCS3200 Modul GY-31, sebenarnya bisa menggunakan led RGB +LDR karena prinsip kerjanya hampir sama dengan TCS3200 Modul GY-31 tetapi harus mengkalibrasi dulu sebelum menampilkan data warna.

Kata Kunci : ARM, Sensor Warna (TCS3200), LED Bargraph, Motor Servo, 7 Segment

1.     PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang
Seiring dengan perkembangan teknologi dan ilmu pengetahuan, akhir-akhir ini bidang elektronika mengalami kemajuan yang pesat. Dengan kemajuan tersebut, membuat manusia selalu berusaha memanfaatkan teknologi yang ada untuk mempermudah kehidupannya.maka kami membuat alat pembaca warna yang bertujuan untuk karena setiap orang biasanya selalu berbeda pendapat masalah warna untuk itu kami membuat alat pembaca warna otomatis agar setiap orang tidak berbeda pendapat tentang masalah warna dan juga bisa digunakan sebagai modul pembelajaran.

1.2 Tujuan
Tujuan pembuatan alat ini adalah :
1.       sebagai modul pembelajaran
2.       Sebagai penampil warna agar setiap orang tidak berbeda pendapat

1.2  Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang, akan ditentukan beberapa rumusan masalah, yaitu :
1.       Bagaimana alat yang didesain dapat bekerja menggunakan  led RGB sebagai pendeteksi warna ?
2.       Bagaimana cara kerja sensor Led RGB + LDR ?
3.       Bagaimana cara mengkalibrasi sensor ?
4.       Bagaimana cara menampilkan warna ?

1.3  Pembatasan Masalah
Adapun yang membatasi alat ini adalah :
1.       Membaca warna dengan sensor warna TCS3200
2.       Menggunakan motor servo, LED bargraph, 7 segmen untuk keluarannya

1.4  Metodologi
Target proyek ini menjalankan program yang dapat diimplementasikan langsung terhadap alat. Langkah -  langkah pembuatan Proyek ARM dapat didefinisikan sebagai berikut :
1.       Studi pustaka alat dan bahan
2.       Perancangan perangkat lunak dan program
3.       Implementasi program
4.       Pengujian perangkat lunak dan perangkat keras
5.       Analisa
6.       Laporan

2.     TINJAUAN PUSTAKA
Penjelasan dan uraian teori penunjang yang digunakan dalam membuat alat ini diperlukan untuk mempermudah pemahaman tentang cara kerja rangkaian maupun dasar-dasar perencanaan pembuatan alat.

2.1 ARM
ARM adalah prosesor dengan arsitektur set instruksi 32bit RISC (Reduced Instruction Set Computer) yang dikembangkan oleh ARM Holdings. ARM merupakan singkatan dari Advanced RISC Machine (sebelumnya lebih dikenal dengan kepanjangan Acorn RISC Machine). Pada awalnya ARM prosesor dikembangkan untuk PC (Personal Computer) oleh Acorn Computers, sebelum dominasi Intel x86 prosesor Microsoft di IBM PC kompatibel menyebabkan Acorn Computers bangkrut.
Keserdehanaan, kompatibilitas, dan harga ARM CortexM0 membuat prosesor ini sebagai prosesor yang tepat untuk:
1.       Migrasi aplikasi dari prosesor 8/16bit ke 32bit
2.       Prosesor entry level untuk aplikasi yang memerlukan kompatibilitas antara produk entry level sampai produk yang rumit, dengan satu arsitektur.



Gambar 2.1 Keluarga ARM


Gambar 2.2 ARM board

Spesifikasi             :
  1. Berbasis NUC120RD2BN dengan Flash memory APROM sebesar 64 Kbyte, 8 Kbyte SRAM, 4 Kbyte Data Flash.
  2. Memiliki kemampuan IAP (In Applicaton Programming) dan ISP (In System Programming) melalui bootloader software pada LDROM.
  3. Tersedia jalur SWD (Serial Wire Debug) yang dapat digunakan untuk debugging serta programming.
  4. Dapat diprogram langsung melalui jalur USB.
  5. Mendukung Peripheral DMA mode.
  6. Memiliki 8 channel ADC dengan resolusi 12 bit.
  7. Memiliki 4 buah timer 32 bit.
  8. Memiliki fungsi Watchdog dan RTC.
  9. Dilengkapi dengan 4 buah hardware PWM dengan resolusi 16 bit.
  10. Memiliki masing-masing 2 kanal jalur komunikasi UART, SPI, dan I2C.
  11. Memiliki 1 channel I2C.
  12. Tersedia antarmuka USB dan UART RS-485.
  13. Terdapat sensor suhu built-in dengan range -40 - 125°C  dengan resolusi 1°C. Sensor ini memiliki gain -1.76mV/°C dan offset 720 mV pada suhu 0°C.
  14. Memiliki hingga 45 jalur GPIO yang masing-masing dapat dikonfigurasi pull-up/ pull-down resistor, repeater mode, input inverter, dan open-drain mode.
  15. Terdapat 22 MHz internal osilator.
  16. Frekuensi osilator eksternal sebesar 12 MHz dan fitur PLL sampai dengan 48 MHz.
  17. Frekuensi osilator eksternal sebesar 32.768 KHz yang dapat digunakan untuk fungsi RTC dan Low Power Mode.
  18. Tersedia rangkaian reset manual.
  19. Bekerja pada tegangan 3,3 – 5,5 V.
  20. Dilengkapi dengan regulator 3,3 V dan 5 V dengan arus maksimum 800 mA
  21. Tersedia pilihan catu daya input : catu daya eksternal 6,5 – 12 VDC (via regulator), catu daya eksternal 3,3 – 5,5 VDC (tanpa melalui regulator), atau menggunakan sumber catu daya dari jalur USB.

2.2    Sensor TCS3200
TCS3200 and TCS3210 merupakan konverter yang diprogram untuk mengubah warna menjadi frekuensi yang tersusun atas konfigurasi silicon photodiode dan konverter arus ke frekuensi dalam IC CMOS monolithic yang tunggal. Keluaran dari sensor ini adalah gelombang kotak (duty cycle 50%) frekuensi yang berbanding lurus dengan intensitas cahaya (irradiance).
Di dalam TCS3200, konverter cahaya ke frekuensi membaca sebuah array 8x8 dari photodioda, 16 photodioda mempunyai penyaring warna biru, 16 photodioda mempunyai penyaring warna merah, 16 photodioda mempunyai penyaring warna hijau, dan 16 photodioda untuk warna terang tanpa penyaring.
 4 tipe warna dari photodiode telah diintegrasikan untuk meminimalkan efek ketidak seragaman dari insiden irradiance. Semua photodiode dari warna yang sama telah terhubung secara parallel. Pin S2 dan S3 digunakan untuk memilih grup dari photodiode(merah, hijau, biru, jernih) yang telah aktif.
Fitur Sensor TCS3200 antara lain :
1.       Konversi Tinggi Resolusi Intensitas Cahaya ke Frekuensi
2.       Warna Diprogram dan Full Skala Frekuensi Keluaran
3.       Berkomunikasi Langsung Dengan Microcontroller
4.       Pasokan tunggal Operasi (2,7 V sampai 5,5 V)
5.       Mempunyai Power Down Fitur
6.       Kesalahan Nonlinier Biasanya 0,2% pada 50 kHz
7.       Stabil 200 ppm / ° C Koefisien Suhu
8.       Bebas Timbal (Pb) dan RoHS
-Kompatibel Paket “Surface Mount”



Gambar 2.3 Sensor TCS3200

Gambar 2.4 Blok diagram fungsional TCS3200

Gambar 2.5 Karakteristik TCS3200

Catatan Penggunaan :
•          Tegangan,VDD = 6V
•          Jarak tegangan masukan, Semua masukan,Vi = −0.3 V to VDD + 0.3 V
•          Suhu untuk beroperasi = −40°C to 85°C
•          Suhu untuk penyimpanan = −40°C to 85°C
•          Temperatur maksimum penyolderan sesuai dengan JEDEC J-STD-020A = 260°C

2.3    Motor Servo
Motor servo adalah sebuah motor DC yang dilengkapi rangkaian kendali dengan sistem closed feedback yang terintegrasi dalam motor tersebut. Pada motor servo posisi putaran sumbu (axis) dari motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo.
Motor servo disusun dari sebuah motor DC, gearbox, variabel resistor (VR) atau potensiometer dan rangkaian kontrol. Potensiometer berfungsi untuk menentukan batas maksimum putaran sumbu (axis) motor servo. Sedangkan sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang pada pin kontrol motor servo.

Gambar 2.6 Motor servo
Prinsip kerja motor servo :
Motor Servo akan bekerja secara baik jika pada bagian pin kontrolnya diberikan sinyal PWM dengan frekuensi 50 Hz. Dimana pada saat sinyal dengan frekuensi 50 Hz tersebut dicapai pada kondisi Ton duty cycle 1.5 ms, maka rotor dari motor akan berhenti tepat di tengah-tengah (sudut 0°/ netral).           Pada saat Ton duty cycle dari sinyal yang diberikan kurang dari 1.5 ms, maka rotor akan berputar ke berlawanan arah jarum jam (Counter Clock wise, CCW) dengan membentuk sudut yang besarnya linier terhadap besarnya Ton duty cycle, dan akan bertahan diposisi tersebut, dan sebaliknya.

2.4    LED Bargraph
Pada proyek ARM ini, digunakan LED Bargraph sebagai luaran. LED Bargraph adalah susunan dari beberapa LED (Light Emitting Diode) yang disusun satu baris dalam satu kemasan khusus.
LED bargraph yang digunakan adalah jenis LED bargraph yang mempunyai 10 segmen, yaitu rangkaian 10 buah LED yang disusun berurutan dalam sebuah kemasan. LEDbargraph dihubungkan ke perangkat Arduino, yangdifungsikan  sebagai luaran.

Gambar 2.7 LED Bargraph

2.5    7 segment
Seven Segment adalah suatu segmen- segmen yang digunakan menampilkan angka. Seven segmen ini tersusun atas 7 batang LED yang disusun membentuk angka 8 yang penyusunnya menggunakan diberikan lebel dari ‘a’ sampai ‘g’ dan satu lagi untuk dot point (DP). Setiap segmen ini terdiri dari 1 atau 2 Light Emitting Diode ( LED ). salah satu terminal LED dihubungkan menjadi satu sebagai kaki common.

Gambar2.8 7 Segment
Prinsip kerja 7 segment :
Prinsip kerja seven segmen ialah input biner pada switch dikonversikan masuk ke dalam decoder, baru kemudian decoder mengkonversi bilangan biner tersebut menjadi decimal, yang nantinya akan ditampilkan pada seven segment.
                Seven segment dapat menampilkan angka-angka desimal dan beberapa karakter tertentu melalui kombinasi aktif atau tidaknya LED penyusunan dalam seven segment. Untuk memudahkan penggunaan seven segment, umumnya digunakan sebuah decoder( mengubah/ mengkoversi input bilangan biner menjadi decimal) atau seven segment driver yang akan mengatur aktif tidaknya led-led dalam seven segment sesuai dengan nilai biner yang diberikan.

2.6    LED RGB

Gambar 2.9 LED RGB

RGB merupakan model warna yang bergantung kepada peranti: peranti yang berbeda akan mengenali atau menghasilkan nilai RGB yang berbeda, karena elemen warna (seperti fosfor atau pewarna) bervariasi dari satu pabrik ke pabrik, bahkan pada satu peranti setelah waktu yang lama. Model warna ini merupakan model warna yang paling sering dipakai. Contoh alat yang memakai mode warna ini yaitu TV, kamera, pemindai, komputer, dan kamera digital. Kelebihan model warna ini adalah gambar mudah disalin / dipindah ke alat lain tanpa harus di-convert ke mode warna lain, karena cukup banyak peralatan yang memakai mode warna ini. Kelemahannya adalah tidak bisa dicetak sempurna dengan printer, karena printer menggunakan mode warna CMYK, sehingga harus diubah terlebih dahulu.

3.       PERANCANGAN ALAT
Dalam perancangan dalam pembuatan penelitian ini yaitu alat pembaca warna, terdiri atas perancangan mekanik (hardware) yang meliputi perancangan elektrik, dan perancangan perangkat lunak(software). Perancangan ini mempunyai gambaran perancangan hardware, yang didalamnya ada beberapa rangkaian elektrik yang medukung alat ini.


Gambar 3.1 Perancangan alat


1.       Perancangan hardware
Perancangan dan pembuatan elektrik ini meliputi pembuatan sensor warna dan led bargraph. LED Bargraph yang digunakan memiliki 10 Segmen dan 20 Pin. LED Bargraph ini bekerja pada tegangan maju 2,1 volt. Pada rangkaian ini, menggunakan dua buah LED bargraph, satu buah LED aktif tinggi, sedangkan satu lainnya adalah aktif rendah.

2.       Perancangan software
Untuk diagram alir, program aplikasi ARM menggunakan masukan sensor warna dan keluaran motor servo, 7 segment dan led bargraph. 

Gambar 3.2 Diagram Alir

4.       PENGUJIAN ALAT
10 kertas warna dimasukkan ke lubang bagian sensor warna, kemudian sensor warna akan mendeteksi warna kertas kemudian data yang dihasilkan akan diprogram mikrokontroller ARM yang akan ditampilkan hasilnya pada led bargraph, led RGB, motor servo, dan 7 segment.

5.       KESIMPULAN
1.       Sensor warna berfungsi untuk mendeteksi warna sesuai dengan kertas warna yang di berikan
2.       Penggunaan sensor warna sebagai inputan menggunakan analog dan digital
3.       Hasil yang akan ditampilkan ke motor servo dan motor servo akan menunjukan warna sesuai dengan kertas warna yang diberikan
4.       Led bargraph berfungsi sebagai indikator


6.       DAFTAR PUSTAKA
[1]http://belajarduino.blogspot.com/2014/07/alatpembaca-warna_4.html
[2]http://baskarapunya.blogspot.com/2013/05/sensor-
warna-tcs3200-and-tcs3210.html
[3]http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/motor-servo/
[4]http://www.academia.edu/8621629/Sensor_Warna_RGB_TCS3200

7.       BIODATA

Nama penulis Nurlaeli Fitriyani. Penulis dilahirkan di Tegal, 4 Mei 1994. Tahun 2012 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMK. Pada tahun 2012 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.12.2.14.

          

                                             
Nama penulis Rio Nurcahyo. Penulis dilahirkan di Semarang, 21 Desember 1992. Tahun 2012 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMK. Pada tahun 2012 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.12.2.16.
Nama penulis Sasongko Bayu Aji. Penulis dilahirkan di Demak, 17 November 1993. Tahun 2012 penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA. Pada tahun 2012 penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) dan diterima menjadi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.12.2.18.




Diposting oleh di

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Posting Komentar (Atom)