ALAT PEMBACA WARNA

Davit Trimarsudi1,Delta Alghifariq2,dan Pieters Hernanda3

Teknik Elektronika, Politeknik Negeri Semarang

Intisari — Dalam pembacaan warna dibutuhkan alat pendeteksi warna yaitu dengan menggunakan sensor warna TCS3200 Modul GY-31.maka dalam penelitian ini dibuatlah aplikasi Arduino Uno menggunakan masukan sensor warna (led RGB + LDR) dengan luaran motor Servo yang dilengkapi dengan jarum penunjuk dan led Bargraph.sensor untuk mendeteksi warna ini sebenarnya menggunakan TCS3200 Modul GY-31 tapi kami menggunakan led RGB +LDR karena prinsip kerjanya hampir sama dengan TCS3200 Modul GY-31 tapi harus mengkalibrasi dulu sebelum menampilkan data warna yang akan ditampilkan dengan menggunakan motor servo dan led Bargraph digunakan sebagai indikator.

Kata kunci : Arduino Uno,Sensor Warna (led RGB + LDR),dan bargraph

Abstract — In color readings color detector that is needed by using a color sensor module TCS3200 GY-31.maka in this study applications Arduino Uno made ​​using sensor input color (RGB LED + LDR) with outputs servo motors are equipped with a needle and LED Bargraph . sensors to detect the color of the actual use Module TCS3200 GY-31 but we use RGB lED + LDR because it works pretty much the same principle with TCS3200 Module GY-31 but had to calibrate the color before displaying data to be displayed by using servo motors and LED Bargraph used as an indicator.

I. 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 Rumusan Masalah

Berdasarkan permasalahan yang terdapt pada latar belakang, disusun rumusan masalah sebagai berikut:

1. Bagaimana cara kerja sensor Led RGB + LDR
2. Bagaimana cara mengkalibrasi sensor
3. Bagaimana menampilkan warna

1.3 Ruang Lingkup

     Berdasarkan rumusan masalah diatas, agar pembahasan terfokus pada pokok pembahasan maka masalah yang akan dibahas pada alat ini adalah sebagai berikut :

1. Membaca warna dengan perpaduan Led RGB + LDR
2. Menggunakan motor servo
3. Mengerti cara kerja masing-masing

1.4 Tujuan

Tujuan pembuatan alat ini adalah sebagai modul pembelajaran dan juga sebagai penampil warna agar setiap orang tidak berbeda pendapat

II. 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. Teori – teori yang akan dijelaskan dalam bab ini meliputi Arduino Uno, Sensor warna (led RGB + LDR) , Motor servo, dan Led Bargraph.

2.1 Arduino Uno R3

     Arduino UNO adalah sebuah board mikrokontroler yang didasarkan pada ATmega328. Arduino UNO mempunyai 14 pin digital input/output (6 di antaranya dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, sebuah osilator Kristal 16 MHz, sebuah koneksi USB, sebuah power jack, sebuah ICSP header, dan sebuat tombol reset. Arduino UNO memuat semua yang dibutuhkan untuk menunjang mikrokontroler, mudah menghubungkannya ke sebuah computer dengan sebuah kabel USB atau mensuplainya dengan sebuah adaptor AC ke DC atau menggunakan baterai untuk memulainya.

Gambar 2.1 Arduino Uno

Setiap 14 pin digital pada Arduino Uno dapat digunakan sebagai input dan output, menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan digitalRead(). Fungsi-fungsi tersebut beroperasi di tegangan 5 Volt. Setiap pin dapat memberikan atau menerima suatu arus maksimum 40 mA dan mempunyai sebuah resistor pull-up (terputus secara default) 20-50 kOhm. Selain itu, beberapa pin mempunyai fungsi-fungsi spesial:

• Serial: 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan memancarkan (TX) serial data TTL (Transistor-Transistor Logic). Kedua pin ini dihubungkan ke pin-pin yang sesuai dari chip Serial Atmega8U2 USB-ke-TTL.
• External Interrupts: 2 dan 3. Pin-pin ini dapat dikonfigurasikan untuk dipicu sebuah interrupt (gangguan) pada sebuah nilai rendah, suatu kenaikan atau penurunan yang besar, atau suatu perubahan nilai. Lihat fungsi attachInterrupt() untuk lebih jelasnya.
• PWM: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Memberikan 8-bit PWM output dengan fungsi analogWrite().
• SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin-pin ini mensupport komunikasi SPI menggunakan SPI library.
• LED: 13. Ada sebuah LED yang terpasang, terhubung ke pin digital 13. Ketika pin bernilai HIGH LED menyala, ketika pin bernilai LOW LED mati.

Arduino UNO mempunyai 6 input analog, diberi label A0 sampai A5, setiapnya memberikan 10 bit resolusi (contohnya 1024 nilai yang berbeda). Secara default, 6 input analog tersebut mengukur dari ground sampai tegangan 5 Volt, dengan itu mungkin untuk mengganti batas atas dari rangenya dengan menggunakan pin AREF dan fungsi analogReference(). Di sisi lain, beberapa pin mempunyai fungsi spesial:

• TWI: pin A4 atau SDA dan pin A5 atau SCL. Mensupport komunikasi TWI dengan menggunakan Wire library 

Ada sepasang pin lainnya pada board:

• AREF. Referensi tegangan untuk input analog. Digunakan dengan analogReference().
• Reset. Membawa saluran ini LOW untuk mereset mikrokontroler. Secara khusus, digunakan untuk menambahkan sebuah tombol reset untuk melindungi yang memblock sesuatu pada board.

2.2 Sensor warna (Led RGB + LDR)

Led RGB

      LED RGB merupakan LED yang mampu menghasilkan warna-warna dari hasil kombinasi warna Red (merah), Green (hijau), dan Blue ( biru). Yang mana warna keluaran warna dari led ini dapat kita atur dengan memberikan nilai input pada masing-masing kaki-kaki led untuk warna R-G-B. Adapun pada pembahasan kali ini akan Kita gunakan “LED –RGB Clear Common Cathode”. Datasheet dari LED ini dapat didownload di sini, dan LED ini saya beli secara online di sini, atau mungkin Anda dapat menjumpainya di toko-toko lainnya.

Gambar dari LED dan hasil-hasil yang dapat dibuat dengannya dapat Anda lihat pada gambar-gambar di bawah ini:

LED ini memiliki 4 pin yang terdiri 3 pin untuk mengontrol warna R-G-B dan 1 pin sebagai common cathode, sehingga katoda dari masing-masing kaki R-G-B dibuat menjadi satu pada kaki ini.

LDR

Resistor peka cahaya atau fotoresistor adalah komponen elektronik yang resistansinya akan menurun jika ada penambahan intensitas cahaya yang mengenainya. Fotoresistor dapat merujuk pula pada light-dependent resistor (LDR), atau fotokonduktor.

Fotoresistor dibuat dari semikonduktor beresistansi tinggi yang tidak dilindungi dari cahaya. Jika cahaya yang mengenainya memiliki frekuensi yang cukup tinggi, foton yang diserap oleh semikonduktor akan menyebabkan elektron memiliki energi yang cukup untuk meloncat ke pita konduksi. Elektron bebas yang dihasilkan (dan pasangan lubangnya) akan mengalirkan listrik, sehingga menurunkan resistansinya.

 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. Contoh Motor Servo motor servo,teori motor servo,definisi motor servo,bentuk motor servo,dasar teori motor servo,pengertian motor servo,analisa 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. 

Jenis Motor Servo Motor

Servo Standar 180°

Motor servo jenis ini hanya mampu bergerak dua arah (CW dan CCW) dengan defleksi masing-masing sudut mencapai 90° sehingga total defleksi sudut dari kanan – tengah – kiri adalah 180°. 

Motor Servo Continuous

Motor servo jenis ini mampu bergerak dua arah (CW dan CCW) tanpa batasan defleksi sudut putar (dapat berputar secara kontinyu). 

Pulsa Kontrol Motor Servo Operasional

motor servo dikendalikan oleh sebuah pulsa selebar ± 20 ms, dimana lebar pulsa antara 0.5 ms dan 2 ms menyatakan akhir dari range sudut maksimum. Apabila motor servo diberikan pulsa dengan besar 1.5 ms mencapai gerakan 90°, maka bila kita berikan pulsa kurang dari 1.5 ms maka posisi mendekati 0° dan bila kita berikan pulsa lebih dari 1.5 ms maka posisi mendekati 180°. 

Pulsa Kendali 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, jika Ton duty cycle dari sinyal yang diberikan lebih dari 1.5 ms, maka rotor akan berputar searah jarum jam (Clock Wise, CW) dengan membentuk sudut yang linier pula terhadap besarnya Ton duty cycle, dan bertahan diposisi tersebut. 

2.4 Led Bargraph

      Pada proyek Arduino 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. Ada dua jenis LED bargraph yang digunakan dalam rangkaian variasi LED bargraph ini, yaitu satu buah LED bargraph aktif tinggi dan satu buah LED bargraph aktif rendah. LEDbargraph aktif tinggi akan menyala jika diberi logika rendah ‘1’, dan LEDbargraph akan padam jika diberi logika tinggi ‘0’.LED bargraph aktif rendah akan menyala jika diberi logika rendah ‘0’, dan LED bargraph akan padam jika diberi logika tinggi ‘1’.

     Agar tampilanLEDbargraph ini dapat aktif maka kabel penghubung memungkinkan LED harus dihubungkan singkat.

Gambar 3.LEDBargraph 10 segmen 

III. PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT

3.1 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 diagram blok

Sesuai dengan gambar diatas sensor warna berfungsi sebagai masukan kemudian akan diproses perangkat arduino dan luaran akan tmpil berupa motor servo dan led bargraph. 

3.2 Perancangan dan Pembuatan Elektrik

      Perancangan dan pembuatan elektrik ini meliputi pembuatan sensor warna dan led bargraph. 

 Rangkaian 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.

     Untuk menghubungkan LED ke Mikrokontroler Arduino Uno, digunakan pin digital 0, pin 1, pin 2, pin 3, pin 4, pin 5, pin 6, pin 7, pin 8, pin 9 dan Vcc sebagai common karena LED bargraph aktif rendah.Pada gambar 7 merupakan LED Bargraph yang digunakan pada proyek Arduino ini. 

3.3 Perangkat Lunak

Untuk diagram alir, program aplikasi Arduino UNO menggunakan masukan sensor warna dan keluaran motor servo dan led bargraph. 

IV. KESIMPULAN

Setelah melakukan percobaan, pengambilan data, dan penganalisaan terhadap data yang telah didapat pada penelitian ini, maka didapatkan kesimpulan yaitu sebagai berikut:

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. dan led bargraph berfungsi sebagai indikator 

V. REFERENSI

1. http://baskarapunya.blogspot.com/2013/05/sensor-warna-tcs3200-and-tcs3210.html 
2. file:///C:/Users/delta/Downloads/Belajar%20Arduino%20%20Variasi%20LED%20BARGRAPH%20dengan%20Kata%20Sandi.htm
3. file:///C:/Users/delta/Downloads/RGB%20Scanning%20menggunakan%20TCS%203200%20dan%20Arduino%20Uno%20_%20Ksatria%20Unisi.htm 
4. file:///C:/Users/delta/Downloads/LED%20Bar%20Graph%20Arduino%20Demo%20_%20learn.parallax.com.htm

Nama penulis Davit Trimarsudi. Penulis dilahirkan di Pati. 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. 3.32.12.07.12.

Nama penulis Delta Alghifariq. Penulis dilahirkan di kabupaten Pati tanggal 20 Desember 1994. Penulis telah menempuh pendidikan formal di TK Pertiwi, SDN 01 Trimulyo, SMPN 3 Juwana, dan SMK BTB Juwana. 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. 3.32.12.08.12. Apabila ada kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa menghubungi 08985535106 atau melalui via email: deltaalghifariq@gmail.com.

Nama penulis Pieters Hernanda. Penulis dilahirkan di Semarang. 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. 3.32.12.20.12.

 Data Hasil Kalibrasi