Rancang Robot Ponyortie Benda Berdasarkan (16 Warna) Berbasis Mikrokontroler

RANCANG ROBOT PENYORTIR BENDA BERDASARKAN (16

WARNA) BERBASIS MIKROKONTROLER

SKRIPSI

LYRI MARTIN SIMORANGKIR

080801038

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2013

RANCANG ROBOT PENYORTIR BENDA BERDASARKAN (16 WARNA) BERBASIS MIKROKONTROLER

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

LYRI MARTIN SIMORANGKIR 080801038

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2013

PERSETUJUAN

Judul : RANCANG ROBOT PENYORTIR BENDA

BERDASARKAN (16 WARNA) BERBASIS MIKROKONTROLER

Kategori : SKRIPSI

Nama : LYRI MARTIN SIMORANGKIR

NIM : 080801038

Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA Departemen : FISIKA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM (MIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Diluluskan di

Medan, 2 April 2013

Komisi Pembimbing : Diketahui

Departemen Fisika FMIPA USU Pembimbing

Ketua,

(Dr. Marhaposan Situmorang) (Dr. Marhaposan Situmorang) NIP. 195510301980031003 NIP. 195510301980031003

PERNYATAAN

RANCANG ROBOT PENYORTIR BENDA BERDASARKAN (16 WARNA) BERBASIS MIKROKONTROLER

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, April 2013

LYRI MARTIN SIMORANGKIR 080801038

PENGHARGAAN

Terpuji dan agunglah namaMuTuhan Yesus Kristus buat segala apa yang diberikan untuk penulis. Kekuatan, kesehatan, petunjuk, hikmat dan kebijaksanaan, waktu, dimana selama proses pengerjaan tugas akhir ini rintangan yang dihadapi oleh penulis dapat diselesaikan. Bukan karena kekuatan dan kemampuan penulis tetapi karena berkat, kasih dan karunia Tuhan sajalah sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini, dalam waktu yang ditetapkan.

Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada orang – orang yang menjadi bagian hidup penulis, Terima kasih yang sebesar – besarnya kepada

1. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku dosen pembimbing penulis yang telah banyak meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan, motivasi dan ide/masukan dalam menyempurnakan skripsi menjadi lebih baik.

2. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku ketua Jurusan, Bapak Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc selaku seketaris, Bapak Dekan FMIPA USU, beserta seluruh Civitas Akademika FMIPA USU.

3. Bapak Dr. Kerista Tarigan M.Eng.Sc yang telah banyak memberikan penulis kesempatan melakukan penelitian di laboratorium elektronika dasar FMIPA. 4. Ibu saya yang tercinta Dinar Tampubolon yang telah memberikan kasih

sayang, motivasi, materi, kerja kerasnya, serta mendoakan penulis.

5. Kelompok kecil The Young Leader (Albert Saragih, Hiras Sitanggang, Perdana O. Manik) atas motivasi dan dukungan doanya.

6. Bang Mula Sigiro atas begitu banyak motivasi dan dukungan doanya

7. Teman-teman asisten Lab. Elektronika Dasar (Bang Nonggor, Ervina Tambunan, Emy Alemita Tarigan, Wiharja Ginting, Baginda Sitorus, Juli Sitorus, Lasmini Sihombing, Maisarah)

8. Teman-teman seperjuangan stambuk 2008 (Bora Sihombing, Theresia, Yosephin, Laek dan pal Kost KCC (Asman Marpaung, Triandes Sinaga Donal Edison Sijabat Bheng An, Indra Tarigan, Mangara Sitanggang, Zulkarnain, Nyta dan teman-teman 2008 yang lain ) yang telah memberi semangat dan dukungan untuk menyelesaikan skripsi ini.

9. Senior dan Junior Jurusan Fisika FMIPA USU

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi penyempurnaan isi dan analisa yang disajikan.Akhir kata, semoga tulisan ini bermanfaat bagi pembaca.

Medan, April 2013 Penulis

ABSTRAK

Rancang Robot Penyortir Benda Berdasarkan (16 Warna) Berbasis Mikrokontroler

Telah dirancang robot penyortir benda berbasis mikrokontroler ATMega8535.Robot ini berfungsi sebagai pemindah benda ringan berdasarkan warna secara otomatis. Secara keseluruhan sistem otomatis ini terdiri dari robot lengan, konveyor statis bidang datar sebagai tempat benda/obyek, dan masing-masing tempat untuk ke-16 warna yang akan disortir. Secara garis besar sistem ini terdiri dari 4 (empat) buah motor servo sebagai aktuator lengan, 1 (satu) buah motor servo sebagai penggerak konyeyor, DT-Sense Color sebagai sensor warna, Infra Red, Infra Red Adjustable, dan mikrokontroler. Pada sistem ini terdapat ruang pembacaan warna yang di dalamnya terdapat Infra Red untuk memberhentikan gerak motor konveyor ketika sensor mengenai benda sehingga posisi benda tepat di bawah sensor warna dan DT-Sense Color Sensor berfungsi sebagai pembaca 16 warna RGB benda. Untuk pertama sekali sensor warna yang digunakan dilakukan proses pengkalibrasian warna untuk disimpan pada EEPROM mikrokontroler, lalu dilakukan pembacaan warna untuk mendapatkan warna yang akan dibaca yang kemudian ditampilkan pada LCD. Untuk penentuan posisi peletakan benda pada tempat berdasarkan warnanya digunakan metode pemetaan arena. Dengan demikian proses keseluruhan kerja sistem dapat bekerja dengan baik sesuai yang diharapkan.

ABSTRACT

The Design Robot to Sorting Objects By (Sixteen Colors) Based On Microcontroler

Have designed a microcontroller-based robot ATMega8535 sorter object.This robot serves as a transfer light objects by color automatically. Overall automated system consists of robotic arms, conveyor static plane as the object / objects, and each point to all 16 colors that will be sorted. Broadly speaking, this system consists of 4 (four) pieces of the servo motor as an actuator arm, 1 (one) servo motor as the driving konyeyor, DT-Sense Color as color sensors, Infra Red, Infra Red Adjustable, and microcontrollers.In this system there is a reading of the color space in which there is Infra Red to stop the conveyor when the motor motion sensor so that the position of objects on the body just below the color sensor and the DT-Sense Color Sensor RGB color serves as a reader object. For the first time color sensors that are used to do the color calibration is stored in the EEPROM microcontroller and color readings done to get the color that will be read and then displayed on the LCD. For positioning objects laying on the color space used by the mapping method arena. Thus the overall performance of the system can work well as expected.

DAFTAR ISI

Halaman

Persetujuan ii

Pernyataan iii

Penghargaan iv

Abstrak v

Abstract vi

Daftar Isi vii

Daftar Tabel ix

Daftar Gambar x

Daftar Lampiran xi

Bab I Pendahuluan

1. 1 Latar Belakang 1

1. 2 Rumusan Masalah 2

1. 3 Tujuan Penelitian 2

1. 4 Manfaat Penelitian 2

1. 5 Batasan Masalah 3

1. 6 Sistematika Penulisan 3

Bab II Tinjauan Pustaka

2.1 Teori Warna 6

2.1.1Pengertian Warna 8

2.2 Mikrokontroler AVR 10

2.2.1 Arsitektur ATMega8535 11

2.2.2 Konfigurasi Pin 13

2.2.3 Stack Pointer 15

2.2.4 Sistem Clock 15

2.2.5 Organisasi Memori AVR ATMega8535 16

2.2.6 EEPROM 18

2.2.7 Two Wire Serial Interface 19

2.2.7.1 Konsep Two Wire Serial Interface 19 2.2.7.2 Karakteristik Jaringan I2C 20

2.3 Sensor Warna 21

2.3.1 DT Sense Color Sensor 21

2.3.2 Spesifikasi DT Sense Color Sensor 21 2.3.3 Perangkat Lunak DT Sense Color Sensor 24

2.4 Aktuator 26

2.4.1 Motor DC Magnet Permanen 26

2.4.2 Prinsip Kerja Motor DC 26

2.4.3 Motor Servo 27

2.5 Sensor Infra Merah 29

2.5.2 fotodiode 30 2.5.3 Switch Sensor DFRobot Adjustable Infrared 31

2.6 LCD 16 X 2 32

Bab III Perancangan Sistem 3.1 Perancangan Alat

3.1.1 Diagram Blok Rangkaian 34

3.1.2 Sistem Kontrol Robot 36

3.1.2.1 Cara kerja alat 36

3.1.3 Perancangan keseluruhan rangkaian, konveyor

dan lengan robot 37

3.1.3.1 Perancangan konveyor 38 3.1.3.2 Perancangan lengan robot 38

3.1.4 Sensor warna 40

3.1.5 Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535 41

3.1.6 Rangkaian Power Supply (PSA) 43

3.1.7 Perancangan Rangkaian Sensor Kedekatan 43 3.1.8 Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display) 46 3.2 Perancangan diagram alir program perangkat lunak 47

3.2.1 Diagram Alir program utama 47

3.2.1 Diagram alir pembacaan warna oleh sensor 49 Bab IV Pengujian Alat dan Pembahasan

4.1 Pengujian Minimum sistem 51

4.1.1 Pengujian Sistem Mikrokontroler AVR ATMega8535 51

4.1.2 Pengujian LCD 52

4.1.3 Pengujian Motor Servo 53

4.1.4 Pengujian Sensor 58

4.2 Pembahasan/ Hasil Pengukuran alat 60

4.2.1 Hasil Pembacaan Data Sensor 60

4.2.2 Pengujian Keseluruhan Sistem 62

4.2.3 Analisa Perhitungan proses pembacaan data dan ketelitian 63 4.2.3.1 Analisa perhitungan pembacaan data warna 63 4.2.3.2 Analisa ketelitian alat 64 Bab V Kesimpulan dan Saran

5.1 Kesimpulan 66

5.2 Saran 66

Daftar Pustaka 67

Lampiran

Lampiran A 69

Lampiran B 80

Lampiran C 81

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Konfigurasi Data AVR ATMega8535 17

Tabel 2.2Terminologi TWI 20

Tabel 2.3 Fungsi Terminal 23

Tabel 2.4 Fungsi Jumper Pull-UP 23

Tabel 2.5 Alamat Jumper PIN 24

Tabel 3.1 Kondisi masukan terhadap logika keluaran 46

Tabel 4.1 Pengujian mikrokontroler 52

Tabel 4.2 Hasil Pengujian LCD 53

Tabel 4.3 Input Pulse Width serta posisi servo

55Tabel 4.4 Data warna (Red, Green, Blue) kalibrasi sensor 60

Tabel 4.5 Pembacaan warna benda pada mode normal 61 Tabel 4.6 Waktu yang dibutuhkan lengan untuk memindahkan benda

(dalam detik) 63

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Diagram Percobaan Maxwell 7

Gambar 2.2 Arsitektur Mikrokontroler ATMega8535 12

Gambar 2.3 Konfigurasi PIN 13

Gambar 2.4 Sistem Clock 15

Gambar 2.5 Memori Program ATMega8535 18

Gambar 2.6 Tata letak Komponen DT Sesne Color Sensor 22 Gambar 2.7 Contoh Paket Data Digital Yang Dikirim 25 Gambar 2.8 Contoh Paket data digital yang dibaca 26 Gambar 2.9 Model Fisik dan Pin-pin motor servo 27

Gambar 2.10 Mode Pensinyalan motor servo 28

Gambar 2.11 Contoh Posisi dan Waktu pemberian pulsa 28 Gambar 2.12 Sambungan P-N dan Simbol fotodioda 31 Gambar 2.13 Snesor Switch Infra merah Adjustable 31 Gambar 2.14 Rangkaian Skematik dari LCD ke Mikrokontroler 33

Gambar 3.1Diagram Blok Rangkaian Sistem 34

Gambar 3.2 Sistem Kontrol Robot Loop Tertutup 36

Gambar 3.3 Perancangan Sistem Pemetaan 37

Gambar 3.4 Konveyor Statis Bidang Datar 38 Gambar 3.5 Rancangan bentuk robot lengan dan konfigurasi robot lengan 39 Gambar 3.6 Skematik DT Sense Color sensor 41 Gambar 3.7 Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535 42 Gambar 3.8 Rangakain Power Suplay (PSA) 43 Gambar 3.9 Rangakain sensor infra merah dengan fotodioda 44 Gambar 3.10 Rangkaian skematik konektor yang dihubungkan dari LCD

Ke mikrokontroler 47

Gambar 3.11 Diagram alir program utama 48

Gambar 3.12 Diagram alir program pembacaan warna oleh sensor 50

Gambar 4.1 Tampilan pada LCD 53

Gambar 4.2 Grafik pembacaan data warna kalibrasi oleh sensor 61

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

LampiranA Program di mikrokontroler ATMega8535 69

LampiranB Rangkaian Lengkap 80

Lampiran C Tabel Kode warna R,G,B secara Teori 81

ABSTRAK

Rancang Robot Penyortir Benda Berdasarkan (16 Warna) Berbasis Mikrokontroler

Telah dirancang robot penyortir benda berbasis mikrokontroler ATMega8535.Robot ini berfungsi sebagai pemindah benda ringan berdasarkan warna secara otomatis. Secara keseluruhan sistem otomatis ini terdiri dari robot lengan, konveyor statis bidang datar sebagai tempat benda/obyek, dan masing-masing tempat untuk ke-16 warna yang akan disortir. Secara garis besar sistem ini terdiri dari 4 (empat) buah motor servo sebagai aktuator lengan, 1 (satu) buah motor servo sebagai penggerak konyeyor, DT-Sense Color sebagai sensor warna, Infra Red, Infra Red Adjustable, dan mikrokontroler. Pada sistem ini terdapat ruang pembacaan warna yang di dalamnya terdapat Infra Red untuk memberhentikan gerak motor konveyor ketika sensor mengenai benda sehingga posisi benda tepat di bawah sensor warna dan DT-Sense Color Sensor berfungsi sebagai pembaca 16 warna RGB benda. Untuk pertama sekali sensor warna yang digunakan dilakukan proses pengkalibrasian warna untuk disimpan pada EEPROM mikrokontroler, lalu dilakukan pembacaan warna untuk mendapatkan warna yang akan dibaca yang kemudian ditampilkan pada LCD. Untuk penentuan posisi peletakan benda pada tempat berdasarkan warnanya digunakan metode pemetaan arena. Dengan demikian proses keseluruhan kerja sistem dapat bekerja dengan baik sesuai yang diharapkan.

ABSTRACT

The Design Robot to Sorting Objects By (Sixteen Colors) Based On Microcontroler

Have designed a microcontroller-based robot ATMega8535 sorter object.This robot serves as a transfer light objects by color automatically. Overall automated system consists of robotic arms, conveyor static plane as the object / objects, and each point to all 16 colors that will be sorted. Broadly speaking, this system consists of 4 (four) pieces of the servo motor as an actuator arm, 1 (one) servo motor as the driving konyeyor, DT-Sense Color as color sensors, Infra Red, Infra Red Adjustable, and microcontrollers.In this system there is a reading of the color space in which there is Infra Red to stop the conveyor when the motor motion sensor so that the position of objects on the body just below the color sensor and the DT-Sense Color Sensor RGB color serves as a reader object. For the first time color sensors that are used to do the color calibration is stored in the EEPROM microcontroller and color readings done to get the color that will be read and then displayed on the LCD. For positioning objects laying on the color space used by the mapping method arena. Thus the overall performance of the system can work well as expected.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada perkembangan teknologi khususnya dunia industri semakin pesat sekarang ini menuntut adanya perkembangan dalam hal peningkatan efisiensi produksi. Kebutuhan manusia terhadap peralatan yang cerdas dan dapat bekerja secara otomatis semakin meningkat, sehingga peralatan-peralatan otomatis ini sedikit demi sedikit mulai menggantikan peralatan manual. Selain sistem kerjanya yang sama, kecepatan, ketepatan, serta kuantitas menjadi suatu hal yang wajib dipenuhi dalam proses produksi.

Awalnya pemilihan produk berdasarkan wananya dilakukan oleh tangan atau bantuan manusia. Namun seiring dengan perkembangan teknologi, tugas manusia ini sudah dapat digantian oleh alat bantu tertentu yang dapat bekerja secara otomatis misalnya, memisahkan warna-warna tersebut. Alat ini dilengkapi dengan sensor yang dapat membedakan warna, kemudian mengelompokkan benda-benda tersebut berdasarkan warnanya.

Robot merupakan salah satu alat yang dapat membantu manusia dalam menyelesaikan masalah manusia pada peningkatan kuantitas maupun kualitas produksi. Robot yang digunakan dalam meningkatkan kuantitas dan kualitas tersebut salah satunya adalah robot lengan yang terdiri dari beberapa motor servo, dimana barang yang hendak disortir pada jangkauan sensor tersebut dapat membedakan warna dan bagaimana sistem mekaniknya sehingga alat tersebut dapat mengelompokkan benda atau barang berdasarkan warnanya.

Untuk itu penulis mencoba merancang robot lengan yang akan digunakan untuk memindahkan benda secara otomatis menggunakan sensor warna berbasis mikrokontroler AVR ATMega pada suatu tempat tertentu.

1.2 Rumusan Masalah

Dalam dunia industri penggunaan teknologi sudah semakin berkembang.Namun permasalahan yang sering terjadi tingkat efisiensi baik dari segi kecepatan waktu, kwantitas yang besar diharapkan, ketepatan kerap sekali sangat diperlukan didalam dunia perindustrian. Oleh karena itu, yang menjadi permasalahan sekarang adalah bagaimana cara agar efisiensi ini dapat tercapai sehingga terpenuhi. Berdasarkan rumusan masalah ini, maka penulis merancang sebuah Rancangan Robot Penyortir benda berdasarkan warna berbasis mikrokontroler.

1.3 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari perancangan alat ini, antara lain:

1. Memanfaatkan sensor warna yang dapat mengidentifikasi warna benda.

2. Memanfaatkan mikrokontroler AVR sebagai alat pengolah data yang diberikan oleh sensor warna.

3. Memanfaatkan mikrokontroler AVR sebagai alat pengatur perangkat keras mekanik.

4. Merancang perangkat keras mekanik yang dapat mengelompokkan benda berdasarkan warna benda tersebut.

1.4 Manfaat Penelitian

1. Agar dapat membantu peningkatan efisiensi produksi suatu perusahaan dalam kecepatan, ketepatan, kualitas, serta kuantitas pada proses produksi.

2. Adanya visualisasi yang akan mengenali warna benda yang akan memandu robot untuk memindahkan benda secara otomatis.

1.5 Pembatasan Masalah

Dikarenakan banyaknya pembahasan pada sistem kendali otomatis lengan robot ini, maka penulis membatasi masalah pada:

1. Penulis merancang sistem pergerakan lengan menggunakan mikrokontroler ATMega8535 serta lcd sebagai tampilan.

2. Penggunaan motor servo sebagai lengan robot pemindah benda. 3. Penggunaan motor servo sebagai penggerak konveyor mekanik benda. 4. Benda yang akan disortir berbentuk kotak yang bermassa ringan. 5. Bahasa pemograman yang digunakan adalah bahasa C.

6. Sensor yang digunakan adalah DT-SENSE COLOR SENSOR

1.6 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan tugas akhir ini terbagi menjadi beberapa bagian utama yaitu:

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini berisikan pendahuluan yang menjelaskan mengenai latar belakang perumusan masalah, tujuan, batasan masalah, dan sistematika penulisan tugas akhir.

BAB II LANDASAN TEORI

Bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian. Teori pendukung itu antara lain tentang mikrokontroler ATMega8535 (hardware dan software), prinsip kerja motor servo, prinsip kerja sensor warna yang digunakan, komponen-komponen pendukung dan bahasa pemograman yang digunakan.

BAB III PERANCANGAN ALAT DAN PROGRAM

Bab ini membahas tentang perancangan dan pembuatan alat yang meliputi perancangan rangkaian-rangkaian elektronik. Pada bab ini juga dibahas flowchart perancangan sistem pengendali peralatan elektronik.

BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM

Bab ini berisikan analisa rangkaian dan sistim kerja alat, analisa data pengujian alat serta program yang telah dibuat secara keseluruhan.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Teori Warna

2.1.1 Pengertian warna

Warna dapat didefinisikan secara obyektif/fisik sebagai sifat cahaya yang dipancarkan, atau secara subyektif/psikologis merupakan bagian dari pengalaman indera pengelihatan.Secara obyektif atau fisik, warna dapat diberikan oleh panjang gelombang.Dilihat dari panjang gelombang, cahaya yang tampak oleh mata merupakan salah satu bentuk pancaran energi yang merupakan bagian yang sempit dari gelombang elektromagnetik.Artinya gejala yang timbul karena suatu benda memantulkan cahaya yang mengenainya.Warna juga diasumsikan sebagai reaksi otak terhadap rangsangan visual khusus.Meskipun kita justru bisa menjelaskan warna dengan mengukur kekuatan distribusi spektral (intensitas dari radias elektro-magnetik yang tampak pada banyak diskrit panjang gelombang) ini mengarah ke tingkat besar dari redundansi.Alasannya untuk redundansi ini adalah bahwa sampel retina mata mewarnai hanya menggunakan tiga jalur yang luas, kira-kira sesuai dengan warna merah, hijau dan biru.Sinyal-sinyal dari sel-sel sensitif warna (kerucut), bersama-sama dengan yang dari batang (sensitif terhadap intensitas saja), digabungkan di otak untuk memberikan beberapa perbedaan "sensasi" dari warna. Sensasi ini telah didefinisikan oleh CIE dan dikutip dari buku Hunt "Measuring color". Sifat cahaya bergantung pada panjang gelombang cahaya yang dipantulkan benda tersebut. Sebagian cahaya diabsorbsikan oleh benda tadi. Pada cahaya putih warna yang diabsorbsikan bersifat komplementer terhadap warna cahaya yang dipantulkan. Benda berwarna hitam karena sifat pigmen benda tersebut menyerap semua

warna.Teori dan pengenalan warna telah banyak dipaparkan oleh para ahli, diantaranya sebagai berikut:

a. Teori Newton (1642-1727)

Dalam bukunya “Optics”(1704), ia mengungkapkan bahwa warna itu ada dalam cahaya. Hanya cahaya satu- satunya sumber warna bagi setiap benda.Asumsi yang dikemukan oleh Newton didasarkan pada penemuannya dalam sebuah eksperimen.Di dalam sebuah ruangan gelap, seberkas cahaya putih matahari diloloskan lewat lubang kecil dan menerpa sebuah prisma. Ternyata cahaya putih matahari yang bagi kita tidak tampak berwarna, oleh prisma tersebut dipecahkan menjadi susunan cahaya berwarna yang tampak di mata sebagai cahaya merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu, yang kemudian dikenal sebagai susunan spektrum dalam cahaya. Jika spektrum cahaya tersebut dikumpulkan dan diloloskan kembali melalui sebuah prisma, cahaya tersebut kembali menjadi cahaya putih.Jadi, cahaya putih (seperti cahaya matahari) sesungguhnya merupakan gabungan cahaya berwarna dalam spektrum.

Newton kemudian menyimpulkan bahwa benda- benda sama sekali tidak berwarna tanpa ada cahaya yang menyentuhnya. Sebuah benda tampak hijau karena fotoreseptor (penangkap/penerima cahaya) pada mata manusia menangkap cahaya hijau yang dipantulkan oleh benda tersebut.Cahaya adalah satu-satunya sumber warna dan benda-benda yang tampak berwarna semuanya hanyalah pemantul, penyerap dan penerus warna-warna dalam cahaya.

b. Eksperimen James Clerck Maxwell (1855-1861)

James Clerck Maxwell membuat srangkaian percobaan dengan menggunakan proyektor cahaya dan penapis (filter) berwarna. 3 buah proyektor yang telah diberi penapis (filter) warna yang berbeda disorotkan ke layar putih di ruang gelap. Penumpukkan dua atau tiga cahaya berwarna ternyata menghasilkan warna cahaya yang lain (tidak dikenal) dalam pencampuran warna dengan menggunakan

tinta/cat/bahan pewarna. Penumpukkan (pencampuran) cahaya hijau dan cahaya merah, misalnya menghasilkan warna kuning.

Hasil experimen Maxwell menyimpulkan bahwa warna hijau, merah dan biru merupakan warna- warna primer (utama) dalam pencampuran warna cahaya.Warna primer adalah warna- warna yang tidak dapat dihasilkan lewat pencampuran warna apapun.Melalui warna- warna primer cahaya ini (biru, hijau, dan merah) semua warna cahaya dapat dibentuk dan diciptakan. Jika ketiga warna cahaya primer ini dalam intensitas maksimum digabungkan, berdasarkan eksperimen 3 proyektor yang didemonstrasikan Maxwell, maka ditunjukkan sebagai berikut:

(a) Warna Primer Aditif (b) Warna Primer Substraktif Gambar 2.1 Diagram Percobaan Maxwell

Eksperimen Maxwell merupakan model atau tiruan yang bagus sekali untuk memudahkan pemahaman kita tentang bagaimana reseptor mata menangkap cahaya sehingga menimbulkan penglihatan berwarna di otak.

Pencampuran warna dalam cahaya dan bahan pewarna menunjukkan gejala yang berbeda. Sekalipun begitu, dengan memperhatikan hasilnya secara seksama pada pencampuran masing- masing warna primer, dapatlah diperkirakan adanya suatu hubungan yang saling terkait satu sama lain. Warna kuning dalam cahaya ternyata dapat dihasilkan dengan menambahkan warna cahaya primer hijau pada cahaya

merah. Cara menghasilkan warna cahaya baru dengan mencampurkan 2 atau lebih warna cahaya disebut “pencampuran warna secara aditif” (additive= penambahan). Warna- warna utama cahaya (merah, hijau, biru) selanjutnya kemudian dikenal juga sebagai warna- warna utama aditif (additive primaries).Pencampuran warna secara aditif hanya dipergunakan dalam pencampuran warna cahaya.

c. Menurut Adrian Ford

Teori tri-chromatic menjelaskan cara tiga lampu terpisah , merah, hijau dan biru, dapat mencocokkan setiap warna terlihat - berdasarkan pada penggunaan mata dari tiga sensor sensitif warna. Ini adalah dasardi mana fotografi dan pencetakan beroperasi, menggunakan tiga pewarna yang berbeda untuk mereproduksi warna dalam sebuah peristiwa. Ini juga merupakan cara dimana kebanyakan komputer beroperasi, menggunakan tigaparameter untuk menentukan warna.

Sebuah ruang warna adalah metode dimana kita dapat menentukan, membuat dan memvisualisasikan warna. Sebagai manusia, ita dapat mendefinisikan warna dengan atribut kecerahan, warna dan colourfulness. Sebuah komputer mungkin menggambarkan warna menggunakan jumlah merah, hijau dan biru emisi fosfor yang diperlukan untuk mencocokan sebuah warna.Sebuah percetakan dapat menghasilkan warna tertentu dalam hal reflektansi dan Absorbansi cyan, magenta, kuning dan tinta hitam pada kertas cetak.

Warna yang demikian biasanya ditentukan dengan menggunakan tiga koordinat, atau parameter.Parameter menggambarkan posisi warna dalam ruang warna yang digunakan. Mereka tidak memberi tahu kita apa warna, itu tergantung pada apa ruang warna yang digunakan. Sebuah analogi ini adalah bahwa saya bisa memberitahu Anda di mana saya tinggal dengan memberikan arah dari lokal garasi, arah itu hanya berarti semuanya jika Anda mengetahui lokasi garasi sebelum bergerak. Jika Anda tidak tahu di mana garasi ,maka petunjuk tidaklah berarti.

RGB (Red Green Blue) adalah warna aditif sistem berdasarkan tri-chromatic teori.Sering ditemukan dalam sistem yang menggunakan CRT untuk menampilkan

gambar.RGB mudah untuk menerapkan tetapi non inear dengan persepsi visual. Itu adalah perangkat tergantung dan spesifikasi dari warna adalah semi intuitif. RGB adalah sangat umum, yang digunakan di hampir setiap sistem komputer serta televisi, video dll.

d. Hukum Grassman mengenai campuran aditif warna .

Setiap warna ( sumber C ) dapat dicocokkan dengan kombinasi linear dari tiga warna lain ( terutama misalnya RGB ) , asalkan tidak ada dari ketiga tersebut dapat dicocokkan oleh kombinasi dari dua lainnya .Ini merupakan dasar untuk kolorimetri dan hukum pertama Grassman tentang campuran warna . Jadi warna C dapat dicocokkan oleh Rc unit merah , unit Gc unit hijau dan Bc unit biru . Unit dapat diukur dalam bentuk apapun yang mengkuantifikasi kekuatan cahaya .

C = Rc(R) + Gc(G) + Bc(B) (2.1)

Ruang warna Komputer RGB adalah ruang warna yang dihasilkan pada layar (atau serupa) CRT ketika nilai pixel diterapkan ke kartu grafis.Ruang RGB dapat divisualisasikan sebagai kubus dengan sumbu tiga yang sesuai dengan merah, hijau dan biru. Sudut bawah, ketika merah = hijau = biru = 0 adalah hitam, sedangkan berlawanan atas pojok, di mana merah = hijau = biru = 255 (untuk 8 bit per saluran sistem tampilan), putih. RGB sering digunakan dalam aplikasi komputer terbesar karena transformasi tidak diperlukan untuk menampilkan informasi pada layar.Untuk alasan ini, umumnya dasar ruang warna untuk sebagian besar aplikasi.

2.2 Mikrokontroler AVR

Mikrokontroler dapat bekerja dengan kendali suatu program yang kita buat sendiri. Program tersebut akan berinteraksi dengan arsitektur perangkat keras yang sudah fix di dalam chip. Mikrokontroler keluarga AVR secara umum dapat dibagi menjadi 6 kelompok, yaitu:

a. Keluarga ATiny; biasanya bentuk dimensinya kecil, ukuran memori kecil, jumlah pin masukan dan keluaran juga sedikit.

b. Keluarga AT90Sxx; merupakan mikrokonroler yang pertama kali dibuat oleh Atmel Corp.

c. Keluarga ATmega; merupakan pengembangan mikrokontroler AT90Sxx dengan fitur yang lebih banyak.

d. Keluarga AT86RFxx; merupakan mikrokontroler berorientasi desain minimal. e. Keluarga AT90USBxx; merupakan mikrokontroler yang berorientasi

pemrograman USB.

f. Keluarga AVR 32 bit contohnya AP7000, UC3Axxxx, UC3Bxxxx, UC3Lxx, dsb; merupakan mikrokontroler dengan register dan instruksi dengan panjang 32 bit.

Secara historis, mikrokontroler seri AVR pertama kali diperkenalkan ke pasaran sekitar tahun 1997 oleh perusahaan Atmel, yaitu sebuah perusahaan yang sangat terkenal dengan produk mikrokontroler seri AT89S51/52-nya yang samapai sekarang masih banyak digunakan di lapangan. Mikrokontroler AT89S51/52 masih mempertahankan arsitektur dan set instruksi dasar mikrokontroler 8031 dari perusahaan INTEL. Mikrokontroler AVR diklaim memiliki arsistektur dan set instruksi yang benar-benar baru dan berbeda dengan arsitektur mikrokontroler yang sebelumnya yang diproduksi oleh perusahaan tersebut.

AVR merupakan mikrokontroler dengan arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer) dengan lebar bus data 8 bit. Frekuensi kerja mikrokontroler AVR ini pada dasarnya sama dengan frekuensi osilator sehingga hal tersebut dapat menyebabkan kecepatan kerja AVR untuk frekuensi osilator yang dama akan dua belas kali lebih cepat dibandingkan dengan mikrokontroler keluarga AT89S51/52.

Dengan instruksi yang sangat variatif (mirip dengan sistem CISC-Complex Instruction Set Computer) serta jumlah register yang serba guna (General Purpose Register) sebanyak 32 buah yang semuanya terhubung secara langsung ke ALU (Arithmetic Logic Unit), kecepatan operasi mikrokontroler AVR ini dapat mencapai 16 MIPS (enam belas juta instruksi per detik), sebuah kecepatan yang sangat tinggi untuk ukuran mikrokontroler 8 bit yang ada dipasaran sampai saat ini.

2.2.1 Arsitektur ATMega 8535

Mikrokontroler ATmega8535 memiliki fitur-fitur utama, seperti berikut. 1. Saluran I/O sebanyak 32 buah yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D. 2. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran.

3. Tiga unit Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan. 4. CPU yang terdiri atas 32 buah register.

5. Watchdog Timer dengan osilator internal. 6. SRAM sebesar 512 byte.

7. Memori Flash sebesar 8 kbytes dengan kemampuan Read While Write. 8. Unit interupsi internal dan eksternal.

9. Port antarmuka SPI.

10. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi. 11. Antarmuka komparator analog.

12. Port USART untuk komunikasi serial.

Mikrokontroler AVR ATMega8535 merupakan mikrokontroler produksi Atmel dengan 8 KByte In-System Programmable-Flash, 512 Byte EEPROM dan 512 Bytes Internal SRAM.AVR ATMega8535 memiliki seluruh fitur yang dimiliki AT90S8535.Selain itu, konfigurasi pin AVR ATMega8535 juga kompatibel dengan AT90S8535.

Diagram blok arsitektur ATmega8535 ditunjukkan oleh Gambar 2.3. Terdapat sebuah inti prosesor (processor core) yaitu Central Processing Unit, di mana terjadi proses pengumpanan instruksi (fetching) dan komputasi data. Seluruh register umum sebanyak 32 buah terhubung langsung dengan unit ALU (Arithmatic and Logic Unit). Tedapat empat buah port masing-masing delapan bit dapat difungsikan sebagai masukan maupun keluaran.

Media penyimpan program berupa Flash Memory, sedangkan penympan data berupa SRAM (Static Ramdom Access Memory) dan EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read Only Memory).Untuk komunikasi data tersedia fasilitas SPI

(Serial Peripheral Interface), USART (Universal Synchronous and Asynchronous serial Receiver and Transmitter), serta TWI (Two-wire Serial Interface).

Di samping itu terdapat fitur tambahan, antara lain AC (Analog Comparator),

8 kanal 10-bit ADC (Analog to Digital Converter), 3 buah Timer/Counter, WDT

(Watchdog Timer), manajemen penghematan daya (Sleep Mode), serta osilator internal 8 MHz. Seluruh fitur terhubung ke bus 8 bit. Unit interupsi menyediakan sumber interupsi hingga 21 macam. Sebuah stack pointer selebar 16 bit dapat digunakan untuk menyimpan data sementara saat interupsi.

Gambar 2.2 Arsitektur Mikrokontroler ATmega8535

Mikrokontroler ATmega8535 dapat dipasang pada frekuensi kerja hingga 16 MHz (maksimal 8MHz untuk versi ATmega8535L). Sumber frekuensi bisa dari luar berupa osilator kristal, atau menggunakan osilator internal.

Keluarga AVR dapat mengeksekusi instruksi dengan cepat karena menggunakan teknik “memegang sambil mengerjakan” (fetch during execution). Dalam satu siklus clock, terdapat dua register independen yang dapat diakses oleh satu instruksi.

2.2.2 Konfigurasi PIN

Secara umum deskripsi mikrokontroler ATMega 8535 adalah sebagai berikut:

Gambar 2.3 Konfigurasi pin ATMega 8535

 VCC (power supply)

 GND (ground)

 Port A (PA7..PA0)

Port A berfungsi sebagai input analog pada A/D Konverter. Port A juga berfungsi sebagai suatu Port I/O 8-bit dua arah, jika A/DKonverter tidak digunakan. Pin - pin Port dapat menyediakanresistor internal pull-up (yang dipilih untuk masing-masing bit).Port Aoutput buffer mempunyai karakteristik gerakan simetrisdengan keduanya

dan secara eksternal ditarikrendah, pin – pin akan memungkinkan arus sumber jika resistor internal pull-up diaktifkan. Pin Port A adalah tri-stated manakalasuatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis.

 Port B (PB7..PB0)

Port B adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor internalpull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Port B output buffermempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sinktinggi dan kemampuan sumber. Sebagai input, pin port B yangsecara eksternal ditarik rendah akan arus sumber jika resistor pullupdiaktifkan. Pin Port B adalah tri-stated manakala suatu kondisireset menjadi aktif, sekalipun waktu habis.

 Port C (PC7..PC0)

Port C adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor internalpull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Port C output buffermempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sinktinggi dan kemampuan sumber. Sebagai input, pin port C yangsecara eksternal ditarik rendah akan arus sumber jika resistor pullupdiaktifkan. Pin Port C adalah tri-stated manakala suatu kondisireset menjadi aktif, sekalipun waktu habis.

 Port D (PD7..PD0)

Port D adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor internalpull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Port D output buffermempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sinktinggi dan kemampuan sumber. Sebagai input, pin port D yangsecara eksternal ditarik rendah akan arus sumber jika resistor pullupdiaktifkan. Pin Port D adalah tri-stated manakala suatu kondisireset menjadi aktif, sekalipun waktu habis.

 RESET (Reset input)

 XTAL2 (Output Oscillator) AVCC adalah pin penyedia tegangan untuk port A dan A/D Konverter

 AREF adalah pin referensi analog untuk A/D konverter.

2.2.3 Stack Pointer

Stack pointer merupakan suatu bagian dari AVR yang berguna untuk menyimpan data sementara, variabel lokal, dan alamat kembali dari suatu interupsi ataupun subrutin. Stack pointer diwujudkan sebagai dua unit register, yaitu SPH dan SPL.

Saat awal, SPH dan SPL akan bernilai 0, sehingga perlu diinisialisasi terlebih dahulu. SPH merupakan byte atas (MSB), sedangkan SPL merupakan byte bawah (LSB).Hal ini hanya berlaku untuk AVR dengan kapasitas SRAM lebih dari 256 byte.Bila tidak, maka SPH tidak didefinisikan dan tidak dapat digunakan.

2.2.4 Sistem Clock

Mikrokontroler, mempunyai sistem pewaktuan CPU, 12 siklus clock. Artinya setiap 12 siklus yang dihasilkan oleh ceramic resonator maka akan menghasilkan satu siklus mesin. Nilai ini yang akan menjadi acuan waktu operasi CPU. Untuk mendesain sistem mikrokontroler kita memerlukan sistem clock, sistem ini bisa di bangun dari clock eksternal maupun clock internal. Untuk clock internal, kita tinggal memasang komponen seperti di bawah ini:

2.2.5Organisasi memori AVR ATMega8535

AVR ATMega8535 memiliki ruang pengalamatan memori data dan memori program yang terpisah.Sebagai tambahan, ATmega8535memiliki fitur suatu EEPROM Memori untuk penyimpanan data.Semuatiga ruang memori adalah reguler dan linier.

A. Memori Data

Memori data terbagi menjadi 3 bagian, yaitu 32 register umum,64 buah register I/O,dan 512 byte SRAM Internal.Register keperluan umum menempati space data pada alamat terbawah, yaitu $00 sampai $1F. Sementara itu, register khusus untuk menangani I/O dan kontrol terhadap mikrokontroler menempati 64 alamat berikutnya, yaitu mulai dari $20 hingga $5F. Register tersebut merupakan register yang khusus digunakan untuk mengatur fungsi terhadap berbagai peripheral mikrokontroler, seperti kontrol register,timer/counter, fungsi – fungsi I/O, dan sebagainya. Register khusus alamat memori secara lengkap dapat dilihat pada Tabel 2.1. Alamat memori berikurnya digunakan untuk SRAM 512 byte, yaitu pada lokasi$60 sampai dengan $25F. Konfigurasi memori data ditunjukkan pada

Tabel 2.1 Konfigurasi Data AVR AT Mega 8535

B. Memori Program

ATmega8535 berisi 8K bytes On-Chip di dalam sistem Memoriflash Reprogrammable untuk penyimpanan program.Karena semuaAVR instruksi adalah 16 atau 32 bits lebar, Flash adalah berbentuk 4K x16. Untuk keamanan perangkat lunak, Flash Ruang program memori adalah dibagi menjadi dua bagian, bagian boot program dan bagian aplikasi program dengan alamat mulai dari $000 sampai $FFF.Flash Memori mempunyai suatu daya tahan sedikitnya 10,000write/erase Cycles. ATmega8535 Program Counter (PC) adalah 12 bitlebar, alamat ini 4K lokasi program memori.

Gambar 2.5Memori Program AT Mega 8535

2.2.6 EEPROM

Dalam mikrokontroler AVR data dapat ditempatkan pada tiga macam memori yaitu memori flash, SRAM, dan EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory).EEPROM adalah salah satu memori untuk menyimpan data internal mikrokontroler yang sifatnya non-volatile. Artinya data tidak akan hilang walaupun catu daya mikrokontroler mati. Biasanya memori EEPROM diaplikasikan misalnya untuk penyimpanan tabel-tabel data, atau konstanta, penyimpanan password, dan sebagainya.

ATmega8535 mempunyai memori EEPROM 512 byte. EEPROM ini disusun sebagai ruang data yang terpisah dengan yang lain, dimana byte tunggal dapat dibaca dan ditulis. EEPROM memiliki ketahanan sedikitnya 100.000 siklus tulis/hapus.

EEPROM diakses melalui register-register akses EEPROM, yaitu: - EEPROM Address Register (EEAR)

- EEPROM Data Register (EEDR) - EEPROM Control Register (EECR)

Untuk divais-divais dengan EEPROM diatas 256 byte, EEAR sebenarnya ada dua register yaitu EEARL dan EEARH. EEAR (sebagai register tunggal atau sebagai

register ganda) digunakan untuk meng-set alamat EEPROM ke mana data akan ditulisi atau dari mana data akan dibaca. EEAR adalah sebuah register baca/tulis yaitu register yang dapat dibaca untuk melihat alamat apa yang telah di-set.

EEDR adalah register data EEPROM dan merupakan register baca/tulis. Bila anda ingin menulis data ke EEPROM, anda me-load data yang diperlukan ke dalam EEDR. Bila anda ingin membaca data dari EEPROM, setelah proses pembacaan berakhir, anda membaca EEDR untuk data.

EECR mempunyai bit-bit control yang diperlukan untuk pembacaan dan penulisan EEPROM. Penulisan ke suatu EEPROM tidak sederhana seperti menulis ke SRAM misalnya.Waktu akses tulis untuk EEPROM pada mikrokontroler AVR berkisar 2.5 sampai 4.0 ms, tergantung pada tegangan suplai. Bit control EEWE dalam EECR menginjinkan pemakai untuk mendeteksi bila data yang diminta sebelumnya telah ditulisi ke EEPROM dan apakah sebuah byte baru dapat ditulisi.

2.2.7 Two Wire Serial Interface

2.2.7.1 Konsep Two Wire Serial Interface

Antarmuka serial 2 kabel(TWI) sangat ideal untuk diterapkan pada aplikasi menggunkan mikrokontroler. Protocol ini mengijinkan desain sistem untuk saling berkoneksi sampai 128 piranti yang berlainan menggunakan hanya 2 jalur dua arah, satu untuk clock (SCL) dan satunya untuk data (SDA). Perangkat keras eksternal yang dibutuhkan untuk mengimpletasikan jaringan ini adalah resistor pull-up tunggal untuk setiap jalur bus TWI.

Banyak perusahaan semikonduktor yang berusaha mengembangkan cara baru komunikasi antar IC yang lebih mendukung sebagai alternative dari hubungan antar-IC secara pararell (pararell bus). Salah satu metode yang dipakai secara luas adalah IIC(sering ditulis juga I2C), singkatan dari Inter Intergrated Circuit bus yang

dikembangkan oleh Philips semikonduktor, dengan konsep dasar komunikasi 2 arah dan/atau anatarsistem secara serial menggunakan 2 kabel.

2.2.7.2 Karakteristik Jaringan I2C

Setiap IC yang terhubung dalam I2C memiliki alamat yang unik yang dapat

diakses secara perangkas keras dengan protocol master slave yang sederhana, dan mampu mengakomodasikan multi-master. I2C merupakan bus serial dengan orientasi

data 8 bit, komunikasi 2 arah, dengan kecepatan transfer data sampai 100Kbit/s pada mode standard an 3,4 Mbit/s pada mode kecepatan tinggi. Jumlah IC yang dapat dihubungkan pada I2C bus hanya dibatasi oleh kapasitas beban pada bus, yaitu

maksimum 400pF.

Tabel 2.2 Terminologi TWI

Terminologi Pengertian

Transmitter Piranti yang mengirim data ke bus

Receiver Piranti yang menerima data dari bus

Master Piranti yang memiliki inisiatif (memulai dan mengakhiri) transfer data dan yang membangkitkan sinyal clock

Slave Piranti yang dialamati oleh master

Multi-master Yang memungkinkan lebih dari satu mastermelakukan inisiatif transferdata dalam waktu yang bersamaan tanpa terjadi korupsi data

Arbitration Prosedur yang memastikan bahwa jika ada lebih dari satu Master yang diperbolehkan dengan tanpa merusak data yang sedang di transfer

Synchronization Prosedur yang menyeselaraskan sinyal clock dari dua atau lebih piranti

Kedua pin pada I2C, yaitu SDA dan SCL, harus memiliki kemampuan input

dan output serta bersifat open drain atau open collector. Kedua pin tersebut terhubung pada I2C bus yang telah dilakukan pull up dengan resistor ke catu daya positif dari

2.3 Sensor Warna

Sensor adalah yang digunakan untuk mengubah besaran fisis, sinar menjadi tegangan dan arus listrik.Sensor yang digunakan adalah sensor warna TCS3200.TCS3200 adalah IC (Integrated Circuit) pengkonversi warna cahaya ke frekuensi.Para TCS3200 dapat mendeteksi dan mengukur berbagai hampir tak terbatas warna terlihat. Aplikasi termasuk tes membaca strip, menyortir menurut warna, penginderaan cahaya lingkungan dan kalibrasi, dan pencocokan warna, untuk hanya beberapa. Komponen utama pembentuk IC ini, yaitu fotodioda dan pengkonversi arus ke frekuensi. fotodioda pada IC TCS3200 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.

2.3.1 DT-SENSE Color Sensor

DT-SENSE COLOR SENSOR merupakan sebuah modul sensor warna berbasis sensor TAOS™ TCS3200 yang dapat digunakan untuk melakukan pengukuran komponen warna RGB (Red/Green/Blue) dari sebuah obyek. Modul sensor ini memiliki fasilitas untuk merekam hingga 25 data warna yang akan disimpan dalam EEPROM. Modul sensor ini dilengkapi dengan antarmuka UART TTL dan I2C. Contoh aplikasi DT-SENSE COLOR SENSOR antara lain untuk sistem sortir warna, color recognition, atau aplikasi-aplikasi lain yang menggunakan informasi komponen warna.

2.3.2 Spesifikasi DT-SENSE Color Sensor

DT-SENSE Color Sensor memiliki spesifikasi sebagai berikut:

 Mampu mengukur komponen warna RGB dari sebuah objek berwarna.

 Berbasis sensor TAOS TCS3200D.

 Tersedia 2 LED putih untuk membantu pembacaan data warna pada obyek.

 Tersedia fitur penyimpanan warna di EEPROM sebanyak 25 buah data.

 Pin Input/Output kompatibel dengan level tegangan TTL dan CMOS.

 Dilengkapi dengan antarmuka UART TTL dan I2C.

 Konfigurasi komunikasi serial adalah : baudrate 9600 bps, 8 data bit, 1 stop bit, tanpa parity, dan tanpa flow control.

 Dilengkapi dengan jumper untuk pengaturan alamat, sehingga bisa di-cascade

sampai 8 modul tanpa perangkat keras tambahan (untuk satu master

menggunakan antarmuka I2C).

 Sumber catu daya menggunakan tegangan 4,8 - 5,4 VDC.

 Antarmuka I2C mendukung bit rate data hingga 50 kHz.

 Pada antamuka I2C modul ini dapat di-cascade hingga 8 modul tanpa hardware tambahan.

 Pengaturan alamat hardware I2C melalui pengaturan jumper.

Tabel 2.3 Fungsi Terminal

Konektor I/O PORT (J3) berfungsi sebagai konektor untuk catu daya modul, antarmuka UART TTL, dan antarmuka I2C.Jumper PULL-UP (J4) berfungsi untuk mengaktifkan resistor pull-up untuk pin SDA dan SCL pada antarmuka I2C.Apabila lebih dari satu modul dihubungkan pada I2C-bus maka jumper J4 (SCL/SDA) salah satu modul saja yang perlu dipasang.Jumper ADDRESS (J1) berfungsi untuk mengatur alamat I2C dari modul DT-SENSE COLOR SENSOR.

Tabel 2.5 Alamat Jumper Pin

Keterangan : ■ : jumper terpasang

2.3.3 Perangkat Lunak DT-SENSE Color Sensor

DT-SENSE COLOR SENSOR memiliki antarmuka UART TTL dan I2C yang dapat digunakan untuk menerima perintah atau mengirim data.

a. Antarmuka UART TTL

Parameter komunikasi UART TTL adalah sebagai berikut:

 9600 bps

 8 data bit

 1 stop bit

 tanpa parity bit

 tanpa flow control

Semua perintah yang dikirim melalui antarmuka UART TTL dimulai dengan mengirim 1 byte data yang berisi <nomor perintah> dan (jika diperlukan) 1 byte data parameter perintah.

Jika perintah yang telah dikirimkan merupakan perintah yang meminta data dari modul DT-SENSE COLOR SENSOR, maka DT-SENSE COLOR SENSOR akan mengirimkan data melalui jalur TX TTL.

b. Antarmuka I2C

Modul DT-SENSE COLOR SENSOR memiliki antarmuka I2C.Pada antarmuka I2C

ini, modul DT-SENSE COLOR SENSOR bertindak sebagai slave dengan alamat sesuai dengan telah ditentukan sebelumnya melalui pengaturan jumper (lihat bagian tabel 2.2). Antarmuka I2C pada modul DT-SENSE COLOR SENSOR mendukung bit

rate sampai dengan maksimum 50 kHz.

Semua perintah yang dikirim melalui antarmuka I2C diawali dengan start condition

dan kemudian diikuti dengan pengiriman 1 byte alamat modul DT-SENSE COLOR SENSOR. Setelah pengiriman alamat, selanjutnya master harus mengirim 1 byte data yang berisi <nomor perintah> dan (jika diperlukan) 1 byte data parameter perintah. Selanjutnya, setelah seluruh parameter perintah telah dikirim, urutan perintah diakhiri dengan stop condition.

Berikut urutan yang harus dilakukan untuk mengirimkan perintah melalui antarmuka I2C.

Gambar 2.7 Contoh paket data digital yang dikirim

Jika perintah yang telah dikirimkan merupakan perintah yang meminta data dari modul DT-SENSE COLOR SENSOR, maka data-data tersebut dapat dibaca dengan menggunakan urutan perintah baca.Berikut urutan yang harus dilakukan untuk

membaca data dari DT-SENSE COLOR SENSOR.

Gambar 2.8 Contoh paket data digital yang dibaca

2.4 Aktuator

Aktuator adalah bagian yang berfungsi sebagai penggerak dari perintah yang diberikan oleh input. Aktuator terdiri dari 2 jenis, yaitu:

1. Aktuator Elektrik

2. Aktuator Pneumatik dan Hidrolik

Aktuator yang sering digunakan sebagai penghasil gerak rotasi, seperti motor DC magnet permanen, motor DC Brushless, motor DC Servo dan motor DC Stepper.

2.4.1 Motor DC Magnet Permanen

Motor arus searah (DC) adalah peralatan elektromekanik dasar yang berfungsi untuk mengubah tenaga listrik menjadi tenaga mekanik yang disain awalnya diperkenalkan oleh Michael Faraday lebih dari seabad yang lalu. Konstruksi dasar motor DC terdiri dari 2 bagian utama, yaitu rotor dan stator.Rotor adalah bagian yang berputar atau armature, berupa koil dimana arus listrik dapat mengalir. Stator adalah bagian yang tetap dan menghasilkan medan magnet dari koilnya.

2.4.2 Prinsip kerja Motor DC

Prinsip kerja motor DC adalah jika kumparan dilalui arus maka pada kedua sisi kumparan akan bekerja gaya Lorentz. Aturan tangan kiri dapat digunakan untuk

menentukan arah gaya Lorentz, dimana gaya jatuh pada telapak tangan, jari-jari yang direntangkan menunjukkan arah gaya. Kedua gaya yang timbul merupakan sebuah kopel. Kopel yang dibangkitkan pada kumparan sangat tidak teratur karena kopel itu berayun antara nilai maksimum dan nol. Kumparan-kumparan tersebut dihubungkan dengan lamel tersendiri pada komutator sehingga motor arus searah tidak berbeda dengan generator arus searah.

2.4.3 Motor Servo

Motor DC Servo (DC-SV) pada dasarnya adalah motor DC-MP dengan kualifikasi khusus yang sesuai dengan aplikasi “servoing” di dalam teknik kontrol. Dalam kamus Oxford istilah “servo” diartikan sebagai “a mechanism that controls a larger

mechanism”. Motor servo merupakan motor DC yang mempunyai kualitas tinggi,

sudah dilengkapi dengan sistim kontrol di dalamnya. Dalam aplikasi motor servo sering digunakan sebagai kontrol loop tertutup untuk menangani perubahan posisi secara tepat dan akurat. Begitu juga dengan pengaturan kecepatan dan percepatan.

(a) Bentuk fisik (b) Pin-Pin dan Pengkabelan

Gambar 2.9 Model Fisik dan Pin-Pin Motor servo

Bentuk fisik dari motor servo dapat dilihat pada gambar 2.8 diatas. Sistim pengkabelan motor servo terdiri dari 3 bagian, yaitu Vcc, Gnd, dan kontrol (PWM). Penggunaan PWM pada motor servo berbeda dengan penggunaan PWM pada motor DC. Pada motor servo, pemberian nilai PWM akan membuat motor servo bergerak pada posisi tertentu dan kemudian berhenti (kontrol posisi). Pengaturannya dapat dilakukan dengan menggunakan delay pada setiap perpindahan dari posisi awal menuju posisi akhir.

Prinsip utama pengontrolan motor servo adalah pemberian nilai PWM pada kontrolnya. Perubahan duty cycle akan menentukan perubahan posisi dari motor servo. Mode pensinyalan motor servo tampak pada gambar 2.10.

Gambar 2.10 Mode Pensinyalan motor servo

Contoh dimana bila diberikan pulsa dengan besar 1.5ms mencapai gerakan 90 derajat, maka bila kita berikan data kurang dari 1.5 ms maka posisi mendekati 0 derajat dan bila kita berikan data lebih dari 1.5 ms maka posisi mendekati 180 derajat. Contoh Posisi dan Waktu Pemberian Pulsa tampak pada gambar 4.

Gambar 2.11 Contoh Posisi dan Waktu Pemberian Pulsa

Motor Servo akan bekerja secara baik jika pada bagian pin kontrolnya diberikan sinyal PWM dengan frekuensi 50Hz. Dimana pada saat sinyal dengan frekuensi 50Hz tersebut dicapai pada kondisi Ton duty cycle 1.5ms, maka rotor dari motor akan berhenti tepat di tengah-tengah (sudut 0° / netral). Pada saat Ton duty cycle dari sinyal yang diberikan kurang dari 1.5ms, maka rotor akan berputar ke arah

kiri 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 1.5ms, maka rotor akan berputar ke arah kanan dengan membentuk sudut yang linier pula terhadap besarnya Ton duty cycle, dan bertahan diposisi tersebut.

2.5 Sensor Infra Merah

Infra merah merupakan piranti yang sangat umum digunakan dalam suatu sistem instrumentasi. Infra merah dapat didefinisikan sebagai alat pemberi sinyal pada sensor. Sistem sensor infra merah pada dasarnya menggunakan infra merah sebagai media untuk komunikasi data antara receiver dan transmitter. Sistem akan bekerja jika sinar infra merah yang dipancarkan terhalang oleh suatu benda yang mengakibatkan sinar infra merah tersebut tidak dapat terdeteksi oleh penerima.

Infra merah yang digunakan dalam sistem instrumentasi pengukuran kecepatan benda yang bergerak berupa cahaya yang memiliki panjang gelombang dan radiasi yang tajam. Adapun pemancar atau penembak cahaya yang dapat digunakan, seperti Infra red dan dioda laser.

Infra merah prinsip kerjanya sama seperti LED biasa. Perbedaannya cahaya yang dipancarkan pada Infra red LED berupa cahaya tak tampak. Infra red LED memiliki panjang gelombang sebesar 750-1000nM dan arus maksimal sebesar 100mA.

Kelemahan dari Infra red ini adalah daya jelajah yang tidak jauh hanya sekitar 7-8 meter dengan sudut radiasi sebesar 450.

2.5.1 LED Infra Merah

LED adalah dioda dengan sambungan p-n yang memancarkan cahaya ketika diberi energi listrik. Cahaya LED timbul sebagai akibat penggabungan elektron dan hole

pada persambungan antara dua jenis semikonduktor dimana setiap penggabungan disertai dengan pelepasan energi. Energi ini tidak seluruhnya diubah kedalam bentuk energi cahaya melainkan dalam bentuk panas sebagian. LED mempunyai kutub positif dan negatif (p-n) dan hanya akan menyala bila diberikan arus maju. Ini dikarenakan LED terbuat dari bahan semikonduktor yang hanya akan mengizinkan arus listrik mengalir ke satu arah dan tidak ke arah sebaliknya. Bila LED diberikan arus terbalik, hanya akan ada sedikit arus yang melewati chip LED. Ini menyebabkan chip LED tidak akan mengeluarkan emisi cahaya.

Pemancar infra merah adalah dioda solid state yang terbuat dari bahan Galium Arsenida (GaAs) yang mampu memancarkan fluks cahaya ketika dioda bias maju. Bila diberi bias maju elektron dari daerah-n akan menutup lubang elektron yang ada didaerah-p. Selama proses rekombinasi, energi dipancar ke luar dari permukaan p dan n dalam bentuk foton. Foton-foton yang dihasilkan ini ada yang diserap lagi dan ada yang meninggalkan permukaan dalam bentuk radiasi energi. Umumnya bahan Galium Arsenida (GaAs) menghasilkan warna merah, oranye-merah, oranye, dan kuning.

2.5.2 Fotodiode

Pada fotodiode, elektron akan didapatkan ketika energi cahaya mengenai sambungan P-N. Semakin besar cahaya mengenai sambungan P-N, semakin besar arus bawa pada fotodiode. Fotodiode telah dioptimalkan untuk sensitif terhadap cahaya. Pada ftodiode ini, kemasan transparan berguna untuk melewatkan cahaya sehingga sampai pada sambungan P-N. Sinar datang menghasilkan elektron bebas dan lubang /hole. Semakin kuat cahaya, semakin besar jumlah pembawa minoritas dan semakin besar arus balik. Secara umum, besarnya arus balik fotodiode adalah sepersepuluhan mikroampre.

P N

+

-Berkas cahaya

Anode Chatode

Gambar 2.12 Sambungan P-N dan symbol fotodiode

2.5.3 Switch Sensor DFRobot Adjustable Infrared

Switch Sensor DFRobot Adjustable Infrared adalah seperangkat pemancar dan penerima di salah satu sensor saklar fotoelektrik. Jarak deteksi dapat disesuaikan dengan permintaan. Sensor ini memiliki jangkauan deteksi 3-80cm. Switch Sensor DFRobot Adjustable Inframerah kecil, mudah digunakan, murah, mudah untuk merakit dan dapat secara luas digunakan dalam robot untuk menghindari rintangan, media interaktif, jalur industri perakitan, dan acara-acara lainnya. Output sinyal beralih berbeda sesuai dengan hambatan. Ini tetap tinggi bila tidak ada hambatan dan tetap rendah bila ada hambatan. Ada cahaya terang di belakang probe untuk mendeteksi lingkup 3cm - 80cm.

Gambar 2.13 Sensor Switch Infra merah Adjustable

Sensor Infra merah Adjustable ini memiliki beberapa spesifikasi antara lain sebagai berikut:

a) Memiliki pin out berwarna merah adalah V+, kabel warna kuning adalah sinyal, kabel warna hijau adalah menghubungkan ke ground(GND).

b) Deteksi Adjustable memiliki jarak yang bisa dideteksi oleh sensor yang dapat diatur berkisar, 3cm - 80cm.

c) Memiliki bentuk yang kecil, sehingga mudah digunakan atau hal merakit, murah.

d) Alat ini berguna untuk robot, media interaktif, jalur perakitan industri, dan lain-lain.

e) Menggunakan Power supply: 5V

f) Berbasis photoelectric sensor yang dapat digunakan sebagai penerima ataupun pengirim sinyal inframerah.

g) Memiliki output data : tegangan digital.

h) Cocok digunakan untuk aplikasi robotika, seperti: menghindari objek, interactive media, dan lain-lain.

i) Memliki perlengkapan : Modul sensor + kabel data.

2.6 LCD 16X2

LCD merupakan salah satu perangkat penampil/ display yang banyak digunakan. Teknologi LCD memberikan lebih keuntungan dibandingkan dengan teknologi CRT, karena pada dasarnya, CRT adalah tabung triode yang digunakan sebelum transistor ditemukan.

LCD memanfaatkan silikon atau galium dalam bentuk kristal cair sebagai pemendar cahaya. Pada layar LCD, setiap matrik adalah susunan dua dimensi piksel yang dibagi dalam baris dan kolom. Dengan demikian, setiap pertemuan antara baris dan kolom adalah sebuah LED terdapat sebuah bidang datar (backplane), yang merupakan lempengan kaca bagian belakang sisi dalam yang ditutupi oleh lapisan elektroda transparan. Dalam keadaan normal, cairan yang digunakan memiliki warna cerah. Daerah-daerah tertentu pada cairan akan berubah warnanya menjadi hitam ketika tegangan diterapkan antara bidang datar dengan pola elektroda yang terdapat pada sisi dalam lempeng kaca bagian depan.

Keunggulan LCD adalah hanya menarik arus yang kecil (beberapa mikroampere), sehingga alat atau sistem menjadi portable karena dapat menggunakan catu daya yang kecil. Keunggulan lainnya adalah tampilan yang diperlihatkan dapat dibaca dengan mudah dibawah terang sinar matahari. Di bawah sinar cahaya yang remang-remang atau dalam kondisi yang gelap, sebuah lampu (berupa LED) harus dipasang dibelakang layar tampilan.

BAB III

PERANCANGAN SISTEM

3.1 Perancangan Alat

3.1.1 Diagram Blok Rangkaian

MOTOR CONVEYOR LCD DISPLAY 16 X 2

SENSOR TCS3200 Benda

MIKROKON TROLER

AVR ATMEGA

8535

Lengan Robot (SERVO 4

BUAH)

INFRA RED

FOTO DIODA LED

PUTIH

Switch Sensor DFRobot Adjustable

Infrared Tombol

(3 buah)

Penguat

Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian Sistem

Dari gambar diagram blok diatas dapat di jelaskan cara kerja rangkaian secara singkat. Blok diagram yang ditunjukkan pada gambar 3.1 merupakan gambaran umum perancangan hardwarerancangan robot penyortir barang secara keseluruhan. Setiap diagram blok mempunyai fungsi masing-masing cara kerja rangkaian. Sensor warna

yang digunakan adalah sensor warna jenis DT Sense Color yang merupakan modul sensor warna berbasis sensor TAOSTM TCS3200D yang dapat mengenali/mendeteksi warna melakukan pengukuran komponen warna RGB(Red/Green/Blue) dari sebuah benda/obyek sampai 25 warna.

Prinsip kerja dari sensor warna ini adalah ketika suatu benda/obyek tepat berada dibawah lensa sensor warna maka warna akan dibaca oleh sensor dan setelah itu akan disimpan pada EEPROM mikrokontroler. Tombol berfungsi untuk mengkalibrasi warna sensor, tombol penyimpanan dan menghapus data yang disimpan pada EEPROM. Konvoyer yang digunakan yaitu bidang datar yang digerakkan oleh motor agar benda/obyek yang akan disortir dapat berjalan menuju ruang baca warna obyek. Motor konveyor yang digunakan adalah motor servo yang sebelumnya telah diatur sedemikian rupa sehinga pergerakan atau derajat kebebasan motor servo sampai 3600. Ketika benda/obyek mengenai infra red yang berada di dalam ruang baca sensor maka infra red akan mengintruksikan agar motor konveyor berhenti. Sehingga posisi benda/obyek berada tepat di bawah sensor warna. LCD ((Liquid Cristal Display)digunakan untuk menampilkan data warna yang telah disimpan sebelumnya (Red/Green/Blue) dan nomor warna benda/obyek, serta tampilan instruksi-instruksi yang akan dilakukan ketika mengkalibrasi sensor warna pada obyek/benda. Switch Sensor DFRobot Adjustable Infrared adalah sensor yang sering digunakan pada robotika yang digunakan sebagai mengetahui penghalang yang ada di depan. Tapi disini sensor ini digunakan untuk mengetahui apakah benda/obyek yang telah keluar dari ruang baca warna siap untuk mengintruksikan pada robot lengan untuk mengangkat benda/obyek lalu memindahkan ke tempatnya. Mikrokontroler AVR ATMega8535 yang digunakan untuk sebagai pusat kontrol dan proses input output dari motor, lengan robot atau dengan kata lain, mokrokontroler merupakan penggerak dan pengendali dari semua mekanik yang ada pada sistem.

Lengan robot yang terdiri dari 4 buah servo, yang masing2 digunakan pada fungsi kegunaan yang berbeda. Lengan robot terdiri dari:

1. Jari/Penjepit(Gripper) 2. Siku

3. Bahu 4. Tapak

3.1.2 Sistem Kontrol Robot

Mikrokontroler Robot

Lengan

Sensor Warna +

-y(t) e(t) u(t)

Referensi Gerak

Error = Gerak referensi – Gerak aktual

Hasil Gerak (dibaca oleh

sensor)

Gerak Aktual

Gambar 3.2. Sistem Kontrol Robot Loop Tertutup

Dari blok diagram diatas terlihat bahwa sistem kontrol robot bekerja dengan mengumpan balikkan gerak yang terbaca oleh sensor dan membandingkan dengan referensi gerak robot yang diinginkan. Berdasarkan error antara kecepatan yang di baca oleh sensor dengan refrensi gerak melalui mikrokontroler akan melakukan perbandingan untuk meminimalisir nilai error sehingga mencapai set point.

3.1.2.1 Cara Kerja Alat

Benda yang berwarna digunakan pada pembacaan sensor untuk men-set nilai awal (set-point)/referensi untuk gerak yang diinginkan. Lalu mikrokonkontroler akan mengontrol gerak posisi robot. Jika hasil gerak actual telah sama dengan refrensi maka input kontroler akan nol. Artinya kontroler lagi tidak lagi memberikan sinyal aktuasi kepada robot karena target akhir perintah telah diperoleh. Makin kecil error terhitung maka makin kecil pula sinyal terhadap robot, sampai akhirnya mencapai kondisi tenang (steady state). Referensi gerak dan gerak actual dapat berupa posisi. Kontrol bersifat konvergen jika dalam rentang waktu pengontrolan nilai error menuju nol, dan keadaan dikatakan stabil jika setelah konvergen kontroler mampu menjaga agar error selalu nol. Stabil dan konvergen diukur dari sifat refrensinya. Posisi akhir dianggap konvergen bila makin lama gerakan makin perlahan dan akhirnya diam pada posisi seperti yang dikehendaki referensi, dan dikatakan stabil jika posisi akhir yang diam ini dapat dipertahankan dalam masa-masa berikutnya.

3.1.3 Perancangan keseluruhan rangkaian, konveyor dan lengan robot

Perancangan alat ini adalah mencakup cara pembuatan/perancangan konveyor statis bidang datar dan pembuatan/perancangan lengan robot untuk mengambil benda/obyek dan ukuran benda yang digunakan. Dalam hal ini sistim perancangan yang ingin dibuat adalah seperti gambar 3.2 di bawah.

1 2 4 3 5 6 7 8 9 11 12

13 14 15

16 10

1

Keterangan gambar : Konveyor bidang datar

Ruang baca sensor

Lengan robot

Tempat benda telah disortir

4,5

cm 4,5 cm

4,5 cm

Benda yang disortir

Gambar 3.3 Perancangan Sistem Pemetaan

Pada konveyor statis bidang datar terdapat motor pembawa yang digerakkan motor oleh servo. Digunakannya motor servo sebagai motor konveyor pembawa barang karena motor servo dapat bergerak dengan teratur/konstan sehingga dapat mempengaruhi jalannya benda/barang. Pada konveyor dipasang ruang baca warna. Di dalam ruang baca warna terdapat sensor TCS3200D, infra red dan fotodioda serta penguatnya. Fungsi daripada infra red adalah ketika benda/obyek tepat mengenai IR maka secara otomatis akan memberhentikan motor pembawa, serta memposisikan benda tepat dibawah sensor warna yang digunakan. Setelah benda/obyek tepat berada di bawah sensor warna maka sensor akan membaca dan sekaligus menyimpan warna yang telah di baca pada EEPROM mikrokontroler. Lalu akan ditampilakan data(Red/Green/Blue) dan data warna pada LCD yang digunakan. Setelah warna selesai dibaca oleh sensor maka motor konveyor akan kembali berjalan. Selanjutnya konveyor akan membawa sampai pada lengan robot. Untuk lebih jelasnya, perancangan ini dapat dibagi menjadi tiga bahagian, yaitu perancangan motor pembawa/konveyor, perancangan lengan robot dan perancangan sensor warna.

3.1.3.1 Perancangan konveyor

Dalam perancangan konveyor ini digunakan konveyor statis bidang datar dibuat berbentu balok memanjang tidak beruang dan padat yang di gerakkan oleh motor servo. Motor servo yang digunakan adalah sebenarnya motor servo yang umum dipakai orang hanya saja motor servo yang digunakan pada konveyor sudah diatur sedemikian rupa atau pembatas derajat kebebasan servo sudah dilepaskan. Dengan kata lain motor servo yang seharusnya bergerak dengan hanya maksimum sampai 1800 maka sekarang derajat kebebasan gerak dari servo sampai 3600, sehingga motor servo akan bergerak terus memutar ke kiri atau ke kanan dengan hanya memberikan pulsa pada servo. Konveyor statis bidang datar yang dirancang terbuat dari bahan kayu dan sudah dilapisi belt diputar oleh gir belt berbentuk bulat yang terhubung pada motor servo agar dapat diputar. Untuk melihat hasil perancangan dapat dilihat pada gambar di bawah ini:

Gambar 3.4 Konveyor statis bidang datar

Gambar 3.3 merupakan perancangan konveyor statis bidang datar yang dilengkapi dengan motor servo dan dihubungkan pada belt sehingga dapat menggerakkan atau memutar beltnya.

3.1.3.2 Perancangan lengan robot

Lengan robot menggunakan empat buah motor servo yang diletakkan pada akrilik yang dibentuk dan dirancang sesuai bentuk lengan yang diinginkan. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

J1 J2

J3

L1

L2 L3

1. Tapak 2. Bahu 3. Siku

4. Jari

Gambar 3.5 - (a) Rancangan bentuk robot lengan dalam Free Body Diagram (FBD). (b) konfigurasi robot lengan dengan gambar Ms.Visio

Lengan robot yang digunakan memiliki tiga(3) derajat kebebasan yang terdiri dari:

1. Tapak

Tapak disini berfungsi sebagai penahan dari jari, siku dan bahu serta memutar untuk meletakkan posisi benda/obyek ke tempat sesuai yang telah ditentukan sebelumnya.

2. Bahu

Siku dan bahu berfungsi menurunkan posisi benda atau dengan kata lain meletakkan benda/obyek ke tempat yang telah ditentukan.

3. Siku

Siku dan bahu berfungsi menurunkan posisi benda atau dengan kata lain meletakkan benda/obyek ke tempat yang telah ditentukan.

4. Jari / Penjepit(Gripper)

3.1.4 Sensor Warna

Sensor warna yang digunakan DT-SENSE COLOR SENSOR yang merupakan sebuah modul sensor warna berbasis sensor TAOSTM TCS3200 yang dapat digunakan untuk melakukan pengukuran komponen warna RGB (Red/Green/Blue) dari sebuah benda atau obyek. Modul sensor ini dilengkapi dengan antarmuka UART TTL dan I2C dan penyimpanan data warna di dalam EEPROM.

Prinsip kerja dari sensor ini adalah ketika obyek/benda mengenai sensor, sensor akan membaca warna pada obyek. Sensor akan membaca data warna RGB (Red/Green/Blue) obyek pertama sekali atau dilakukan pengkalibrasian warna obyek pada sensor. Proses pengkalibrasian dilakukan dengan meletakkan benda/obyek warna putih di bawah lensa DT-SENSE COLOR SENSOR yang selanjutnya proses pengkalibrasian disebut dengan white balance. Lalu letakkan lagi benda/obyek warna hitam di bawah lensa DT-SENSE COLOR SENSOR yang selanjutnya proses pengkalibrasian ini disebut dengan Black balance. Proses pengkalibrasian ini dilakukan supaya menjadi referensi sensor warna putih dan warna hitam untuk pembacaan warna DT-SENSE COLOR SENSO. Setelah pembacaan warna putih dan hitam maka referensi disimpan pada EEPROM. Setelah itu dilakukan pembacaan warna RGB. Sensor akan mengurangkan data warna Rp, Gp, Bp dengan (RGB)d dengan

nilai absolut. Setelah pembacaan maka akan dilakukan pembacaan alamat data satu persatu lalu membandingkan komponen warnanya dengan data yang tersimpan pada EEPROM. Setelah dibandingkan, data warna yang paling kecil atau data yang mendekati dengan nilai yang pertama maka sensor akan mengambil alamat data warna tersebut lalu ditampilkan hasilnya pada LCD yang sudah ditentukan warna tersebut sebelumnya.

Berikut ini adalah gambar rangkaian skematik DT-SENSE COLOR SENSOR. Dalam rangkaian ini, sensor diberi tegangan 4,8 – 5,4 VDC untuk membuat sensor ini dapat bekerja. Di dalam modul sensor ini terdapat chip sensor warna TCS3200, tetapi tidak terlalu mendalam dijelaskan karena ini sudah merupakan sebuah modul. Jadi penjelasan cara kerja chip sensor TCS3200 yang ada di dalam modul dapat dilihat pada datasheetnya.

Gambar 3.6 Skematik DT-SENSE COLOR SENSOR

3.1.5 Rangkaian Mikrokontroler ATMEGA8535

Pada perancangan sistem minimum ini, IC Mikrokontroler yang digunakan adalah ATMega8535. ATMega8535 ini berfungsi sebagai pusat kontrol atau kendali dari servo motor untuk motor konveyor, motor servo untuk sistim lengan robot dan sensor warna yang digunakan untuk penyortir benda. Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC mikrokontroler ATMega8535. Sistim akan bekerja secara otomatis sesuai dengan program-program bahasa rakitan yang diisikan pada IC ATMga8535 tersebut. Ic mikrokontroler ATMega8535 yang dipakai pada sistem minimum ini memerlukan beberapa komponen pendukung lainnya. Rangkaian yang tersusun dari komponn-komponen ini disebut sebagai rangkaian sistem minimum. Sistem minimum ini berfungsi sebagai suatu kesatuan sistem dalam menggunakan IC mikrokotroler tersebut.

Komponen-komponen elektronika yang digunakan dalam perancangan sistem minimum mikrokontroler ATMega8535 ini adalah:

1. Chip IC mikrokontroler ATMega8535 2. Kristal 11.0592 MHz

3. Kapasitor 4. Resistor

Rangkaian sistem minimum mikrokontroler ATMega8535 ditunjukkan pada gambar 3.6.

Gambar 3.7 Rangakain Mikrokontroler ATMega8535

Mikrokontroler ini memiliki 32 port I/O, yaitu port A, port B, port C, dan port D. pin 33 sampai 40 adalah port A yang merupakan port ADC, dimana port ini dapat menerima data analog. Pin 1 sampai 8 adalah port B. pin 22 sampai 29 adalah Port C. dan pin 14 sampai 21 adalah port D. Pin 10 dihubungkan ke sumber tegangan 5 Volt. Dan pin 11 dihubungkan ke ground. Rangkaian sistem minimum mikrokontroler ini menggunakan komponen kristal sebagai sumber clocknya. Pada dasarnya, kecepatan mikrokontroler dalam mengeksekusi data atau suatu perintah dipengaruhi oleh nilai Kristal yang digunakan pada sistem minimum tersebut. Sedangkan pin 9 dihubungkan dengan sebuah kapasitor dan sebuah resistor yang dihubungkan ke ground. Kedua

(ADC7)PA7 33₃₄ 35 36 37 38 39 40 8 7 6 5 4 3 2 1 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 (ADC6)PA6 (ADC5)PA5 (ADC4)PA4 (ADC3)PA3 (ADC2)PA2 (ADC1)PA1 (ADC0)PA0 (SCK)PB7 (MISO)PB6 (MOSI)PB5 (SS)PB4 (AIN1/INT2)PB3 (AIN1/OC0)PB2 (T1)PB1 (T0/XCK)PB0 (TOSC2)PC7 (TOSC1)PC6 PC5 PC4 PC3 PC2 (SDA)PC1 (SCL)PC0 (OC2)PD7 (ICP)PD6 (OC1A)PD5 (OC1B)PD4 (INT1)PD3 (INT2)PD2 (TXD)PD1 (RXD)PD0 9 12 13 32 10 11 30 31 RESET XTAL2 XTAL1 AREFF AVCC GND VCC GND MEGA8535-P GND GND GND + 5V + 5V 10 K 30 pF 30 pF 330 Ohm LED 10 uF + +

komponen ini berfungsi agar program pada mikrokontroler dijalankan beberapa saat setelah power aktif. Lamanya waktu antara aktifnya power pada IC mikrokontroler dan aktifnya program adalah sebesar perkalian antara kapasitor dan resistor tersebut.

3.1.6 Rangkaian Power Supply (PSA)

Rangkaian power supply berfungsi untuk mensupply arus dan tegangan ke seluruh rangkaian yang ada.Rangkaian power supply ini menghasilkan 1 keluaran,yaitu 5 volt,keluaran 5 volt digunakan untuk menghidupkan seluruh rangkaian.Trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan tegangan dari 220 volt AC menjadi 12 volt AC.Kemudian 12 volt AC akan disearahkan dengan menggunakan dua buah dioda, selanjutnya 12 volt DC akan diratakan oleh kapasitor 2200µF.Regulator tegangan 5 volt (LM7805CT)digunakan agar keluaran yang dihasilkan tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukannya.LED hanya sebagai indikator apabila PSA dinyalakan.

Gambar 3.8 Rangkaian Power Supplay (PSA)

3.1.7 Perancangan Rangkaian Sensor Kedekatan

Dalam perancangan ini fotodioda berfungsi untuk memberikan sinyal menandakan bahwa obyek tepat dibawah sensor warna, atau dengan kata lain fotodioda disini digunakan untuk membuat motor servo konveyor agar berhenti, sehingga posisi obyek/benda tepat berada dibawah sensor warna yang digunakan. Pada alat ini sensor

kedekatan yang digunakan adalah lima pemancar infra merah dengan sebuah potodioda dan sebuah rangkaian penerima sinyal infra merah. Prinsip kerjanya adalah dengan memanfaatkan pantulan dari sinar infra merah yang dipancarkan oleh LED infra merah. LED infra merah dan potodioda dipasang sejajar, sehingga dalam keadaan normal, tidak ada benda yang mendekat, maka sinar infra merah akan terus ke depan (tidak ada yang dipantulkan). Namun ketika ada benda yang mendekat, kemudian sinar infra merah mengenai benda tersebut, maka sebagian sinar akan dipantulkan dan pantulannya akan mengenai potodioda. Potodioda yang terkena pantulan sinar infra merah akan mengalami perubahan hambatan, sehingga tegangan yang dihasilkan juga akan berubah. Perubahan tegangan inilah yang kemudian diolah oleh rangkaian pengolah sinyal agar menjadi sinyal digital, kemudian dikirimkan ke mikrokontroler. Rangkaian pemancar dan penerima infra merah tampak seperti gambar 3.9

Gambar 3.9 Rangkaian sensor infra merah dengan fotodioda

Perhatikan gambar 3.9 arus yang mengalir pada fotodioda (saat ada berkas cahaya inframerah/IR yang diterima) dibatasi oleh resistor 10K sehingga

Perhatikan gambar 3.9 arus yang mengalir pada fotodioda (saat ada berkas cahaya inframerah/IR yang diterima) dibatasi oleh resistor 10K sehingga

RB VBB

Ib ( )

………..… (3.1) Dimana, VBB = Vcc – VD ………,,..…., (3.2)

mA k volt volt RB V Vcc

Ib D 0.5

10 ) 0 5 ( ) (     

……..…….… (3.3)

Arus yang keluar dari basis akan dikuatkan oleh transistor 1, sehingga memiliki penguatan

Ib1 = IB X hfe nilai hfe = 200 ………(3.4)

Maka,

Ib1= 0,0005 X 200 = 0,1 A ………..(3.5)

Arus yang masuk pada transistor 1 yang telah mengalami penguatan akan dikuatkan kembali sehingga masuk ke transistor 2 sehingga

Ib2 = 0,1 A X 200 = 20 A ………...……. (3.6)

Arus yang dibutuhkan LED (Light Emitting Diode) agar menyala adalah ………..……… (3.7)

Untuk mengetahui berapa arus yang masuk pada rangkaian di atas arus total yang terjadi saat photodiode dikenai oleh infra merah adalah

Itotal = Ib1 X Ib2 X Ib X ILED

Itotal = 0.1 X 20 X 0,0005 X 0,015 = 0,015 mA

Arus yang dibutuhkan LED untuk menyala maksimum sebesar 10 mA sehingga nilai arus (ILED) yang dibatasi Rd telah optimal untuk memberikan pancaran

cahaya indikasi. Tabel di bawah ini akan menunjukkan kesimpulan karakteristik sistem masukannya (sensing).

Potodioda memiliki hambatan sekitar 15 s/d 20 Mohm jika tidak terkena sinar infra merah, dan hambatannya akan berubah menjadi sekitar 80 s/d 30 Kohm jika terkena sinar infra merah tergantung dari besarnya intensitas yang mengenainya. Semakin besar intensitasnya, maka hambatannya semakin kecil.

Pada rangkaian di atas, output dari potodioda diumpankan ke basis dari transistor tipe NPN C945, ini berarti untuk membuat transistor tersebut aktip maka tegangan yang keluar dari potodioda harus lebih besar dari 0,7 volt. Aktipnya transistor C945 akan menyebabkan kolektornya terhubung ke emitor, sehingga kolektor mandapat tegangan 0 volt dari ground, tegangan ini diumpankan ke basis dari transistor ke-2 tipe NPN C945. Seterusnya aktipnya transistor C945 akan menyebabkan kolektornya terhubung ke emitor, sehingga kolektor mandapat tegangan 5 volt dari Vcc. Kolektor dari transistor C945 dihubungkan mikrokontroler ATMega8535 sehingga jika transistor ini

A volt

Rd Vcc

I

LED ₃₃₀ 0,015 5

 

aktip, maka kolektor akan mendapatkan tegangan 0 volt dari ground. Tegangan 0 volt inilah yang merupakan sinyal low (0) yang diumpankan ke mikrokontroler ATMega8535, sehingga mikrokontroler dapat mengetahui bahwa sensor ini mengirimkan sinyal, yang berarti bahwa ada benda yang berada di dekat sensor sehingga pantulan sinar infra merah mengenai sensor.

Namun ketika tidak ada benda di dekat sensor, maka pantulan sinar infra merah tidak ada yang mengenai potodioda, sehingga sensor akan mengirimkan sinyal high ke mikrokontroler.

Transistor C945 sekaligus berfungsi untuk menyalakan LED sebagai indikator bahwa sensor ini menerima pantulan sinar infra merah dari pemancar. LED ini akan menyala jika sensor menerima sinar infra merah, dan akan mati jika sensor tidak menerima sinar infra merah.

TABEL 3.1 Kondisi masukan terhadap logika keluaran

Berkas IR Diterima Sensor Sistem keluaran

ADA HIGH (LED off)

KOSONG LOW (LED on)

3.1.8 Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display) 2 x16

Rangkaian skematik konektor yang dihubungkan dari LCD (liquid crystal display) ke mikrokontroler dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Pada gambar rangkaian konektor LCD seperti di atas konektor (JP1) yang terdiri dari konektor Gnd (Ground),Vcc (5V), Contrast, Reset, R/W (Read/Write), Enable, DB4-DB7 dan dihubungkan langsung dengan konektor pada LCD. Fungsi dari potensiometer (R2) adalah untuk mengatur gelap/terangnya karakter yang ditampilkan pada LCD atau dengan kata lain dapat dikatakan sebagai tahanan variabel dimana jika smakin diputar karah kanan, maka nilai tahanannya akan semakin kecil dan arus yang mengaliri LCD akan semakin besar, sehingga LCD akan semakin cerah. Jika R2 semakin besar, maka arus yang akan mengalir ke LCD akan semakin kecil dan akan mengakibatkan cahaya pada LCD akan berkurang. Kaki 1 dihubungkan ke power

supply 5 Volt DC sedangkan Ground (GND) adalah kaki 2, kaki 16 dan kaki ground trimport.

Gambar 3.10 Rangkaian Skematik Konektor yang dihubungkan dari LCD ke Mikrokontroler

3.2 Perancangan Diagram Alir Program Perangkat Lunak (Software)

Diagram alir program ini terdiri dari dua bahagian, yaitu diagram alir program utama mikrokontroler dan diagram alir proses pembacaan warna benda oleh sensor warna. Pada diagram alir program utama ini adalah berupa proses pengenalan/pembacaan warna obyek dan meletakkan benda/obyek pada tempatnya. Untuk lebih jelasnya, dibawah ini adalah diagram alir program utama dan diagram alir pembacaan warna.

1. Diagram alir program utama

Pada diagram alir program utama diatas menunjukkan cara kerja dari program. Mula-mula lengan berada pada posisi standard/normal, lalu motor conveyor jalan. Ketika benda mengenai Infra Red yang berada di dalam ruang pembacaan warna maka motor konveyor berhenti. Ketika benda mengenai Infra Red posisi benda sudah tepat di bawah sensor warna. Proses pembacaan warna akan lebih lanjut dijelaskan pada

diagram ali berikutnya. Setelah pembacaan warna dilakukan maka data warna dan warna no berapa benda ditampilkan pada LCD. Setelah ditampilkan maka motor konveyor akan kembali berjalan membawa benda. Ketika benda mengenai Switch Sensor DFRobot Adjustable Infrared maka motor konveyor akan berhenti dan seketika itu juga lengan akan menjepit benda pada gripper robot lalu meletakkan benda sesuai tempat yang telah ditentukan sebelumnya. Lengan robot kembali ke posisi normal/default motor konveyor kembali berjalan dan begitu seterusnya dilakukan sampai ke 16 warna tercapai.

Sensor Adjustable IR terkena objek Mulai

Conveyer Jalan

Apakah IR mengenai benda/objek

Conveyer berhenti

Pembacaan data warna

sensor tcs

Tampilkan data warna objek pada display

Conveyer Jalan

Lengan mengambil objek/benda

Lengan meletakkan objek ke tempat sesuai warna yang

terbaca

Lengan ke posisi semula

selesai Tidak

Ya

Tidak

Ya

Conveyer berhenti

Gambar 5 Setting PortD

7. Selanjutnya LCD dipasangkan pada PortB mikrokontroler ATMega 8535.

Gambar 6 Setting Penempatan LCD pada PortB

8. Dalam system lengan robot motor servo dihubungkan ke PortC, maka settingannya adalah :

9. Karena pada system robot lengan juga menggunakan Motor Servo, maka pada CodeWizardAVR juga diperlukan settingan untuk dapat mengontrol motor servo tersebut. Gambar di bawah ini menunjukkan cara setting-nya.

Gambar 8 Setting program untuk mengaktifkan servo motor

10.Kemudian untuk mengatur komunikasi dari modul DT-Sense Color ke mikrokontroler pada PortC diperlukan settingan I2C, maka settingannya adalah:

11.Setelah seluruh pengaturan selesai, maka sourch tersebut di generate dan disave dengan cara pilih menu File Generate, Save and Exit, dan simpan file dengan nama sesuai keinginan.

Gambar 10 Generate, Save dan Exit

12.Maka, selanjutnya akan muncul file.c yang akan digunakan untuk pemograman. 13.Kemudian build program tersebut untuk mendapatkan file dengan eksetensi .h,

dan program tersebut dimasukkan kedalam mikrokontroler ATMega8535.

14. Lalu program siap untuk diedit sesuai yang dibutuhkan dan diisi program pada mikrokontroler seperti pada gambar berikut:

Hitec HS422 Servo (SKU:SER0002)

Introduction

Hitec HS422 Servo (SKU:SER0002)

The HS-422 has been around for a while and for a good reason, durability and the ability to be easily modified. For inexpensive robotic applications this the perfect servo. It can easily be modified for wheeled applications since the output shaft is supported on the botton and top with bronze bushings and the potentiometer is indirect drive. The circuit board is also seperate from the motor so the potentiometer can be easily accessed. Simply a great servo at a great price.

Specifications

 Control System: +Pulse Width Control 1500usec Neutral  Required Pulse: 3-5 Volt Peak to Peak Square Wave  Operating Voltage: 4.8-6.0 Volts

 Operating Temperature Range: -20 to +60 Degree C  Operating Speed (4.8V): 0.21sec/60° at no load  Operating Speed (6.0V): 0.16sec/60° at no load  Stall Torque (4.8V): 45.82 oz/in. (3.3kg.cm)  Stall Torque (6.0V): 56.93 oz/in. (4.1kg.cm)

 Operating Angle: 45 Deg. one side pulse traveling 400usec  360 Modifiable: Yes

 Direction: Clockwise/Pulse Traveling 1500 to 1900usec  Current Drain (4.8V): 8mA/idle and 150mA no load operating  Current Drain (6.0V): 8.8mA/idle and 180mA no load operating  Dead Band Width: 8usec

 Motor Type: 3 Pole Ferrite

 Potentiometer Drive: Indirect Drive  Bearing Type: Dual Oilite Bushing  Gear Type: Nylon

 Connector Wire Length: 11.81" (300mm)  Dimensions: See Schematics

Schematics

Servo Angle Schematic