Spektrum Warna Sensor Warna TCS230

T f 1 = ..................................................................................................... 2.1 Sinar oranye, mempunyai frekuensi sekitar 5 x 10 14 Hz dapat dinyatakan dengan 5 x 10 8 MHz - megahertz. Artinya terdapat 5 x 10 14 puncak gelombang yang lewat tiap detiknya. Sinar mempunyai kecepatan tetap pada media apapun. Sinar selalu melaju pada kecepatan sekitar 3 x 10 8 meter per detik pada kondisi hampa, dan dikenal dengan kecepatan cahaya. Terdapat hubungan yang sederhana antara panjang gelombang dan frekuensi dari suatu warna dengan kecepatan cahaya: v c . λ = .................................................................................................. 2.2 dengan, c = kecepatan cahaya 3 x 10 8 λ = panjang gelombang m dan ms , v = frekuensi Hz. Hubungan ini artinya jika kita menaikkan frekuensi, maka panjang gelombang akan berkurang. Sebagai contoh, jika kita mendapatkan sinar warna merah mempunyai panjang gelombang 650 nm, dan hijau 540 nm, maka dapat diketahui bahwa warna hijau memiliki frekuensi yang besar daripada warna merah.

b. Spektrum Warna

Warna yang kita lihat diinterpretasikan dalam bentuk spektrum warna atau spektrum sinar tampak. Berikut adalah gambaran spektrum sinar tampak: Gambar 2.6 Spektrum Warna Universitas Sumatera Utara Dan warna- warna utama dari spektrum sinar tampak adalah: Tabel 2.1 Spektrum Warna Warna Panjang gelombang nm Ungu 380 - 435 Biru 435 - 500 Sian biru pucat 500 - 520 Hijau 520 - 565 Kuning 565 - 590 Oranye 590 - 625 Merah 625 - 740 Pada kenyataannya, warna saling bercampur satu sama lain. Spektrum warna tidak hanya terbatas pada warna- warna yang dapat kita lihat. Sangat mungkin mendapatkan panjang gelombang yang lebih pendek dari sinar ungu atau lebih panjang dari sinar merah. Pada spektrum yang lebih lengkap, akan ditunjukan ultra- unggu dan infra-merah, tetapi dapat diperlebar lagi hingga sinar-X dan gelombang radio, diantara sinar yang lain. Gambar berikut menunjukan posisi spektrum-spektrum tersebut. Gambar 2.7 Spektrum Gelombang Elektromagnetik Universitas Sumatera Utara

2.2 Sensor Warna TCS230

TCS230 adalah IC Integrated Circuit pengkonversi warna cahaya ke frekuensi. Ada dua komponen utama pembentuk IC ini, yaitu fotodioda dan pengkonversi arus ke frekuensi. fotodioda pada IC TCS230 disusun secara array 8 x 8 dengan konfigurasi: 16 fotodioda untuk menfilter warna merah, 16 fotodioda untuk memfilter warna hijau, 16 fotodioda untuk memfilter warna biru, dan 16 fotodioda tanpa filter, sebagaimana bisa dilihat pada gambar 2.8. Gambar 2.8 Sketsa Fisik dan Blok Fungsional TCS230 Kelompok fotodioda mana yang akan dipakai untuk memfilter warna dapat diatur melalui kaki selektor S2 dan S3. Dengan mengatur kaki selektor S2 pada logika low0 dan S3 pada logika low0, maka fotodioda yang aktif adalah pemfilter merah, dimana sensor akan memfilter warna merah. Dengan mengatur kaki selektor S2 pada logika low0 dan S3 pada logika high1, maka fotodioda yang aktif adalah pemfilter biru, dimana sensor akan memfilter warna biru. Dan dengan mengatur kaki selektor S2 pada logika high1 dan S3 pada logika high1, maka fotodioda yang aktif adalah pemfilter hijau, dimana sensor akan memfilter warna hijau. Kombinasi fungsi dari S2 dan S3 bisa dilihat pada tabel 2.2. Universitas Sumatera Utara Tabel 2.2 Logika Selektor S2 dan S3 pada Filter S2 S3 Photodiode yang aktif Pemfilter Merah 1 Pemfilter Biru 1 Tanpa Warna 1 1 Pemfilter Hijau Fotodioda akan mengeluarkan arus yang besarnya sebanding dengan kadar warna dasar cahaya yang menimpanya. Arus ini kemudian dikonversikan menjadi sinyal kotak dengan frekuensi sebanding dengan besarnya arus. Frekuensi output ini bisa diskala dengan mengatur kaki selektor S0 dan S1. Penggunaan skala frekuensi output S0 pada logika low0 dan S1 dengan logika low0 akan menyebabkan tegangan jatuh sehingga tidak akan menghasilkan output frekuensi. Dengan mengatur skala S0 pada logika low0 dan S1 pada logika high1 maka output frekuensi yang keluar hanya 2 dari output frekuensi keseluruhan. Sedangkan dengan mengatur skala S0 pada logika low1 dan S1 pada logika high0 maka output frekuensi yang keluar adalah 20. Skala penuh frekuensi adalah frekuensi maksimum yang dihasilkan pada masing- masing skala output sensor. Pada skala S0 = 0 dan S1 = 1, output frekuensi maksimum pada sensor adalah 12kHz. Pada skala S0 = 1 dan S1 = 0, output frekuensi maksimum pada sensor adalah 120kHz. Dan pada skala S0 = 1 dan S1 = 1, output frekuensi maksimum pada sensor adalah 600kHz. Penskalaan Output dapat dilihat pada table 2.3. Tabel 2.3 Skala Output TCS230 S0 S1 Skala frekuensi Output Power Down 1 2 1 20 1 1 100 Universitas Sumatera Utara Penggunaan skala frekuensi ini disesuaikan dengan kebutuhan dalam aplikasi yang dibutuhkan. Misalkan pada alat ini digunakan skala output frekuensi 100 untuk mendapatkan frekuensi keseluruhan. Untuk output dengan skala frekuensi 100, perusahaan TAOS Inc. sebagai produsen sensor TCS230 ini telah melakukan pengukuran dan menetapkan nilai frekuensi secara teori. Pengukuran dilakukan pada beberapa warna atau dengan menentukan panjang gelombang, kemudian diukur nilai frekuensi pada pemfilter merah, pemfilter hijau, pemfilter biru, dan pemfilter tanpa warna. Hasil pengukuran frekuensi output sensor TCS230 adalah: Tabel 2.4 Frekuensi Output Teori PARAMETER Warna Panjang Gelombang Pemfilter Tanpa Warna S2= 1, S3= 0 Pemfilter Biru S2= 0, S3= 1 Pemfilter Hijau S2= 1, S3= 1 Pemfilter Merah S2= 0, S3= 0 f Output frequency O x10 3 Ungu λ Hz p 9.4 = 400 nm 4.0 0.5 0.3 Biru λ p 10.6 = 470 nm 10.1 0.8 0.5 Sian λ p 12.3 = 510 nm 7.6 5.7 0.8 Hijau λ p 13.3 = 524 nm 2.6 11.2 0.8 Kuning λ p 16.2 = 565 nm 1.6 9.9 4.7 Oranye λ p 16.6 = 580 nm 1.4 6.5 9.6 Merah λ p 19.2 = 640 nm 0.8 1.6 19.0 Dari hasil pengukuran diatas dapat dilihat bahwa untuk warna merah dengan panjang gelombang 640nm, fotodioda pemfilter merah menghasilkan frekuensi 19kHz. Namun, pemfilter tanpa warna juga dapat memfilter warna merah dengan frekuensi 19,2kHz. Demikian juga dengan pemfilter biru dan pemfilter hijau, walaupun dengan hasil frekuensi yang kecil, namun dapat memfilter warna merah juga. Oleh karena itu, untuk mendapatkan output frekuensi yang lebih baik dapat dilakukan dengan menjumlahkan hasil frekuensi keempat pemfilter. Universitas Sumatera Utara

2.3 Teknik konversi frekuensi output sensor menjadi data digital