PENGKON DISIAN MAKALAH TEORI INDONESIA
MAKALAH PENGKONDISIAN SINYAL
PENGUKURAN WARNA
Disusun Oleh
:
NAMA
:
LIKA YULIANA SARI
NIM
:
3.32.11.2.14
KELAS
:
EK-2C
Program Studi Teknik Elektronika
Jurusan Teknik Elektro
Politeknik Negeri Semarang
2013
Pengkondisian SInyal Teori
I.
PENDAHULUAN
Metode Pengukuran Warna
Ada dua metode pengukuran warna yang banyak digunakan, yaitu metode
pengukuran warna secara objektif maupun subjektif. Warna merupakan sifat produk
pangan yang dapat dipandang sebagai sifat fisik (obyektif) dan sifat organoleptik
(subyektif). Warna dapat dianalisa secara obyektif dengan instrumen fisik dan secara
organoleptik atau subyektif dengan indera manusia. Pengukuran objektif dapat
dilakukan dengan Spektrophotometer, Colorimeter atau Chromameter, dan kamera
CCD. Sedangkan pengukuran subjektif dapat dilakukan dengan menggunakan
diagram warna Chromaticity CIE 1931, Munsell, dan Hunter.
Spektrophotometer
Prinsip pengukuran warna dengan spektrophotometer adalah mengukur parameter
optik (reflektan (R), transmitan (T)) pada tiap panjang gelombang mulai dari 400
sampai dengan 700 nm dengan interval panjang gelombang tertentu.
Spektrophotometer
monochromator
memiliki
(memecah
beberapa
cahaya
komponen
menjadi
yaitu
gelombang
sumber
cahaya,
tunggal), sensor
(mengkonversi intensitas cahaya menjadi tegangan listrik), integrating sphere
(mengumpulkan cahaya yang dipantulkan oleh sampel), penguat (meningkat
tegangan dari sensor agar dapat sesuai dengan tegangan input komputer), Analog
Digital Coverter (pengkonversi sinyal analog ke digital untuk masuk ke
komputer), dan komputer (mengolah, mendisplaykan, dan menyimpan data optik).
Spektrophotometer visible telah banyak digunakan dalam bidang pertanian, antara
lain untuk menentukan perbedaan dalam produk yang sejenis, kematangan,
kerusakan (membuat sistem sortasi dan grading), menentukan perbedaan antar
produk (membuat sensor buatan untuk panen, luas panen), menentukan
kandungan/konsentrasi pigmen kulit bahan pertanian, menentukan kadar gula dan
kekerasan (tidak langsung).
Pengkondisian SInyal Teori
Colorimeter/Chromameter
Prinsip alat ini adalah mengukur parameter atau tristimulus warna XYZ
menggunakan tiga buah filter X (merah), Y (hijau), dan Z (biru). Selain tiga buah
filter, chromameter memiliki beberapa komponen penting antara lain adalah
sumber cahaya, sensor, penguat, pengolah data dan display.Chromameter
merupakan alat yang digunakan untuk mengukur warna dari permukaan suatu
objek. Prinsip dasar dari alat ini ialah interaksi antara energi cahaya diffus dengan
atom atau molekul dari objek yang dianalisis.Setiap kromameter dengan tipe
berbeda memiliki ruang pengukuran dengan diameter yang berbeda pula. Sumber
cahaya yang digunakan yaitu lampu xenon. Lampu inilah yang akan menembak
permukaan sampel yang kemudian dipantulkan menuju sensor spektral. Selain itu,
enam fotosel silikon sensitifitas tinggi dengan sistem sinar balik ganda akan
mengukur cahaya yang direfleksikan oleh sampel (Anonim 2011).
Cahaya diffus yang mengenai sampel dipantulkan pada sudut tertentu, kemudian
diteruskan ke sensor spektral, lalu dihitung menggunakan komputer mikro
(Anonim 2011). Data hasil pengukuran dapat berupa Yxy (CIE 1931), L*a*b*
(CIE 1976), Hunter Lab atau nilai tristimulus XYZ, yang sebelumnya diolah
melalui pengolah data. Sistem pengukuran yang paling sering digunakan ialah
sistem CIE L*a*b* atau CIELAB. Sistem warna CIELAB merupakan suatu skala
warna-warna yang seragam dalam dimensi warna.
Pengkondisian SInyal Teori
Chromaticity CIE 1931
Pada teori tristimulus persepsi warna dapat dilihat pada Gambar 3, bahwa suatu
warna dapat diperoleh dari suatu campuran tiga warna utama: merah, hijau dan
biru (Red Green Blue). Sumber utama yang dipakai dalam sistem ini adalah
cahaya monokromatis dengan panjang gelombang 700 nm (merah), 546 nm
(hijau), dan 435 nm (biru) (Gambar 3).
Sistem/model
warna digunakan
untuk mengklasifikasi
warna dan untuk
mengkualifikasikannya berdasarkan atribut warna. yaitu hue, saturation (chroma)
lightness, atau brightness atau luminance.Terdapat beberapa cara untuk kuantisasi
warna yang dapat dinyatakan dalam sistem koordinat warna. Sistem tersebut
diantaranya adalah RGB, Munsell dan CIE.Pada penelitian ini akan digunakan
sistem koordinat RGB. Dalam sistem RGB setiap warna dapat diperoleh dari
kombinasi tiga warna primer yaitu merah, hijau, biru (red, green, blue).
Pengkondisian SInyal Teori
SISTEM SENSOR WARNA TCS230
Sistem sensor yang dipakai pada penelitian ini adalah sensor warna TCS230 dengan
sumber tegangan 5 volt. TCS230 ini merupakan sistem sensor yang terdiri dari 8x8
photodioda. Kemudian setiap photodioda berukuran 120 mm x 120 mm.Perlakuan
terhadap sensor yaitu dengan menghubungkan tegangan 5 volt ke kaki selektor S2
dan S3, serta penskalaan frekuensi output 100% yaitu dengan memberikan 5 volt ke
kaki selektor S0 dan S1 yang semuanya dilakukan dengan memberikan perintah
pengalamatan oleh mikrokontroler.Kaki S0 dihubungkan ke port B pin 0 (Pin B.0),
S1 ke Pin B.1, S2 ke pin B.2, S3 ke pin B.3, Led ke pin B.4. Gambar skema
pengalamatan kaki sensor TCS 230 dengan AVR ATMega 8535 seperti Gambar 2
berikut:
Pada sistem sensor TCS 230, photodioda yang terbuat dari silicon di dalamnya
mampu mengubah besaran fisis cahaya menjadi arus. Kemudian arus ini diubah
menjadi frekwensi oleh IC konverter (single monolithic CMOS integrated circuit)
yang ada di dalam sistem sensor TCS 230.
Pengkondisian SInyal Teori
II.
GAMBAR DIAGRAM BLOK
Pada penelitian ini dirancang dan dibuat sistem pemilahan jenis kedelai dengan
menggunakan sensor warna TCS230 serta aktuator silinder pneumatic.Secara garis
besar blok penelitian keseluruhan adalah sebagai berikut:
Selanjutnya dilakukan akuisisi data yaitu dengan memilih jenis kedelai Anjasmoro,
Kaba, Sinabung, Burangrang dan Wilis, sebagai sampel dalam penelitian ini. Hasil
sensing pada kedelai oleh sensor warna ditampilkan selengkapnya pada layar LCD.
Pengkondisian SInyal Teori
III.
CARA KERJA
TCS230 mengkonversikan besaran fisis yang berupa cahaya (warna) menjadi sinyal
listrik yang berupa frekuansi gelombang.Spesifikasi Teknis TCS230, tegangan kerja
sensor pada rentang 2,7-5,5 Volt dan Vdd terhubung ke 5 Volt dan supply arus 2 – 7
mA. Range temperatur pemasangan sensor antara - 25 °C s/d 70°C.Sensor dipasang
secara array 8 x 8 photodioda (tiap photodioda berukuran 120 mm x 120 mm), 16
photodioda filter merah, 16 photodioda filter hijau, 16 photodioda filter biru, 6
photodioda tanpa filter. Diameter lensa 5,3 mm (dalam jarak 25 mm mampu melihat
area bujur sangkar dengan sisi 4 mm).Kelompok photodiode yang akan dipakai bisa
diatur melalui kaki selektor S2 dan S3 dari sensor warna TCS230.
Kombinasi fungsi dari S2 dan S3 adalah apabila S2 dan S3 diberi 0 maka photodiode
yang aktif adalah filter merah. Apabila S2 diberi 0 dan S3 diberi tegangan 5V maka
maka photodiode yang aktif adalah filter biru. Sedangkan untuk mengaktifkan maka
photodiode tanpa filter dengan memberikan tegangan 5V ke kaki S2 serta 0 ke kaki
S3. Apabila diberikan tegangan 5V ke S2 dan S3 maka yang aktif filter
hijau.Frekuensi keluaran sensor bisa di skala dengan mengatur kaki selektor S0 dan
S1.Penskalaan output sebesar 2% dengan memberi tegangan ke kaki S1 saja,
sedangkan agar skala frekuensi output 20 % dengan memberikan tegangan ke kaki S0
saja.Apabila kedua kaki S0 dan S1di ground-kan maka akan power down dan jika S0
dan S1 diberi catu daya 5V maka skala frekuensi output sebesar 100%.kedelai
melewati sensor TCS 230, dari tampilan LCD akan terlihat besarnya data RGB. Hasil
keluaran
sensor
dihubungkan
dengan
mikrokontroller,
kemudian
keluaran
mikrokontroller ini diterima komputer secara serial.
Hasil keluaran sensor TCS 230 digunakan sebagai acuan untuk menentukan
keputusan apakah silinder pneumatic akan mendorong kedelai atau tidak. Silinder
pneumatic ini bekerja pada saat dihubungkan dengan katub solenoid atau solenoid
valve.Pada penelitian ini digunakan katub solenoid dengan dua kumparan, yaitu
kumparan A dan B. Masing masing kumparan membutuhkan tegangan 110 Volt yang
didapatkan dari transformator. Pada saat kumparan A mendapat tegangan maka udara
dari tabung akan keluar melalui lubang keluaran udara 1 begitu juga pada saat
kumpaaran B mendapat tegangan maka udara dari tabung akan keluar melalui lubang
keluaran udara 2. Kedua kumparan bekerja secara bergantian sehingga udara juga
Pengkondisian SInyal Teori
akan bergantian keluar dari keluaran katub solenoid. Pergantian itulah yang akan
mengakibatkan silinder pneumatic ini bekerja menyodok maju dan mundur kembali.
IV.
CONTOH HITUNGAN
Dari data pengukuran menggunakan alat ukur warna misalnya, nilai-nilai kromasiti
dapat dihitung atau dinormalkan dengan cara sebagai berikut:
Karena x + y + z = 1, hanya dua nilai yang perlu dinyatakan dan yang ketiga segera
dapat diketahui dengan cara menghitungnya, karena jumlah ketiganya sama dengan
satu.
Model warna RGB dapat juga dinyatakan dalam bentuk indeks warna RGB dengan
rumus sebagai berikut:
Indeks warna merah (I red)
=
Indeks warna hijau (I green)
=
Indeks warna biru (I blue)
=
Sedangkan berikut adalah rumus konversi dari CIE XYZ ke CIE Lab (Plataniotis dan
Venetsanopoulos 2000):
Pengkondisian SInyal Teori
V.
KESIMPULAN
Sistem sensor pada penelitian ini memiliki keluaran berupa frekuensi analog serta
dapat digunakan untuk mengetahui kuantisasi nilai warna kulit biji kedelai serta
indeks warna RGB suatu benda.
Pengkondisian SInyal Teori
PENGUKURAN WARNA
Disusun Oleh
:
NAMA
:
LIKA YULIANA SARI
NIM
:
3.32.11.2.14
KELAS
:
EK-2C
Program Studi Teknik Elektronika
Jurusan Teknik Elektro
Politeknik Negeri Semarang
2013
Pengkondisian SInyal Teori
I.
PENDAHULUAN
Metode Pengukuran Warna
Ada dua metode pengukuran warna yang banyak digunakan, yaitu metode
pengukuran warna secara objektif maupun subjektif. Warna merupakan sifat produk
pangan yang dapat dipandang sebagai sifat fisik (obyektif) dan sifat organoleptik
(subyektif). Warna dapat dianalisa secara obyektif dengan instrumen fisik dan secara
organoleptik atau subyektif dengan indera manusia. Pengukuran objektif dapat
dilakukan dengan Spektrophotometer, Colorimeter atau Chromameter, dan kamera
CCD. Sedangkan pengukuran subjektif dapat dilakukan dengan menggunakan
diagram warna Chromaticity CIE 1931, Munsell, dan Hunter.
Spektrophotometer
Prinsip pengukuran warna dengan spektrophotometer adalah mengukur parameter
optik (reflektan (R), transmitan (T)) pada tiap panjang gelombang mulai dari 400
sampai dengan 700 nm dengan interval panjang gelombang tertentu.
Spektrophotometer
monochromator
memiliki
(memecah
beberapa
cahaya
komponen
menjadi
yaitu
gelombang
sumber
cahaya,
tunggal), sensor
(mengkonversi intensitas cahaya menjadi tegangan listrik), integrating sphere
(mengumpulkan cahaya yang dipantulkan oleh sampel), penguat (meningkat
tegangan dari sensor agar dapat sesuai dengan tegangan input komputer), Analog
Digital Coverter (pengkonversi sinyal analog ke digital untuk masuk ke
komputer), dan komputer (mengolah, mendisplaykan, dan menyimpan data optik).
Spektrophotometer visible telah banyak digunakan dalam bidang pertanian, antara
lain untuk menentukan perbedaan dalam produk yang sejenis, kematangan,
kerusakan (membuat sistem sortasi dan grading), menentukan perbedaan antar
produk (membuat sensor buatan untuk panen, luas panen), menentukan
kandungan/konsentrasi pigmen kulit bahan pertanian, menentukan kadar gula dan
kekerasan (tidak langsung).
Pengkondisian SInyal Teori
Colorimeter/Chromameter
Prinsip alat ini adalah mengukur parameter atau tristimulus warna XYZ
menggunakan tiga buah filter X (merah), Y (hijau), dan Z (biru). Selain tiga buah
filter, chromameter memiliki beberapa komponen penting antara lain adalah
sumber cahaya, sensor, penguat, pengolah data dan display.Chromameter
merupakan alat yang digunakan untuk mengukur warna dari permukaan suatu
objek. Prinsip dasar dari alat ini ialah interaksi antara energi cahaya diffus dengan
atom atau molekul dari objek yang dianalisis.Setiap kromameter dengan tipe
berbeda memiliki ruang pengukuran dengan diameter yang berbeda pula. Sumber
cahaya yang digunakan yaitu lampu xenon. Lampu inilah yang akan menembak
permukaan sampel yang kemudian dipantulkan menuju sensor spektral. Selain itu,
enam fotosel silikon sensitifitas tinggi dengan sistem sinar balik ganda akan
mengukur cahaya yang direfleksikan oleh sampel (Anonim 2011).
Cahaya diffus yang mengenai sampel dipantulkan pada sudut tertentu, kemudian
diteruskan ke sensor spektral, lalu dihitung menggunakan komputer mikro
(Anonim 2011). Data hasil pengukuran dapat berupa Yxy (CIE 1931), L*a*b*
(CIE 1976), Hunter Lab atau nilai tristimulus XYZ, yang sebelumnya diolah
melalui pengolah data. Sistem pengukuran yang paling sering digunakan ialah
sistem CIE L*a*b* atau CIELAB. Sistem warna CIELAB merupakan suatu skala
warna-warna yang seragam dalam dimensi warna.
Pengkondisian SInyal Teori
Chromaticity CIE 1931
Pada teori tristimulus persepsi warna dapat dilihat pada Gambar 3, bahwa suatu
warna dapat diperoleh dari suatu campuran tiga warna utama: merah, hijau dan
biru (Red Green Blue). Sumber utama yang dipakai dalam sistem ini adalah
cahaya monokromatis dengan panjang gelombang 700 nm (merah), 546 nm
(hijau), dan 435 nm (biru) (Gambar 3).
Sistem/model
warna digunakan
untuk mengklasifikasi
warna dan untuk
mengkualifikasikannya berdasarkan atribut warna. yaitu hue, saturation (chroma)
lightness, atau brightness atau luminance.Terdapat beberapa cara untuk kuantisasi
warna yang dapat dinyatakan dalam sistem koordinat warna. Sistem tersebut
diantaranya adalah RGB, Munsell dan CIE.Pada penelitian ini akan digunakan
sistem koordinat RGB. Dalam sistem RGB setiap warna dapat diperoleh dari
kombinasi tiga warna primer yaitu merah, hijau, biru (red, green, blue).
Pengkondisian SInyal Teori
SISTEM SENSOR WARNA TCS230
Sistem sensor yang dipakai pada penelitian ini adalah sensor warna TCS230 dengan
sumber tegangan 5 volt. TCS230 ini merupakan sistem sensor yang terdiri dari 8x8
photodioda. Kemudian setiap photodioda berukuran 120 mm x 120 mm.Perlakuan
terhadap sensor yaitu dengan menghubungkan tegangan 5 volt ke kaki selektor S2
dan S3, serta penskalaan frekuensi output 100% yaitu dengan memberikan 5 volt ke
kaki selektor S0 dan S1 yang semuanya dilakukan dengan memberikan perintah
pengalamatan oleh mikrokontroler.Kaki S0 dihubungkan ke port B pin 0 (Pin B.0),
S1 ke Pin B.1, S2 ke pin B.2, S3 ke pin B.3, Led ke pin B.4. Gambar skema
pengalamatan kaki sensor TCS 230 dengan AVR ATMega 8535 seperti Gambar 2
berikut:
Pada sistem sensor TCS 230, photodioda yang terbuat dari silicon di dalamnya
mampu mengubah besaran fisis cahaya menjadi arus. Kemudian arus ini diubah
menjadi frekwensi oleh IC konverter (single monolithic CMOS integrated circuit)
yang ada di dalam sistem sensor TCS 230.
Pengkondisian SInyal Teori
II.
GAMBAR DIAGRAM BLOK
Pada penelitian ini dirancang dan dibuat sistem pemilahan jenis kedelai dengan
menggunakan sensor warna TCS230 serta aktuator silinder pneumatic.Secara garis
besar blok penelitian keseluruhan adalah sebagai berikut:
Selanjutnya dilakukan akuisisi data yaitu dengan memilih jenis kedelai Anjasmoro,
Kaba, Sinabung, Burangrang dan Wilis, sebagai sampel dalam penelitian ini. Hasil
sensing pada kedelai oleh sensor warna ditampilkan selengkapnya pada layar LCD.
Pengkondisian SInyal Teori
III.
CARA KERJA
TCS230 mengkonversikan besaran fisis yang berupa cahaya (warna) menjadi sinyal
listrik yang berupa frekuansi gelombang.Spesifikasi Teknis TCS230, tegangan kerja
sensor pada rentang 2,7-5,5 Volt dan Vdd terhubung ke 5 Volt dan supply arus 2 – 7
mA. Range temperatur pemasangan sensor antara - 25 °C s/d 70°C.Sensor dipasang
secara array 8 x 8 photodioda (tiap photodioda berukuran 120 mm x 120 mm), 16
photodioda filter merah, 16 photodioda filter hijau, 16 photodioda filter biru, 6
photodioda tanpa filter. Diameter lensa 5,3 mm (dalam jarak 25 mm mampu melihat
area bujur sangkar dengan sisi 4 mm).Kelompok photodiode yang akan dipakai bisa
diatur melalui kaki selektor S2 dan S3 dari sensor warna TCS230.
Kombinasi fungsi dari S2 dan S3 adalah apabila S2 dan S3 diberi 0 maka photodiode
yang aktif adalah filter merah. Apabila S2 diberi 0 dan S3 diberi tegangan 5V maka
maka photodiode yang aktif adalah filter biru. Sedangkan untuk mengaktifkan maka
photodiode tanpa filter dengan memberikan tegangan 5V ke kaki S2 serta 0 ke kaki
S3. Apabila diberikan tegangan 5V ke S2 dan S3 maka yang aktif filter
hijau.Frekuensi keluaran sensor bisa di skala dengan mengatur kaki selektor S0 dan
S1.Penskalaan output sebesar 2% dengan memberi tegangan ke kaki S1 saja,
sedangkan agar skala frekuensi output 20 % dengan memberikan tegangan ke kaki S0
saja.Apabila kedua kaki S0 dan S1di ground-kan maka akan power down dan jika S0
dan S1 diberi catu daya 5V maka skala frekuensi output sebesar 100%.kedelai
melewati sensor TCS 230, dari tampilan LCD akan terlihat besarnya data RGB. Hasil
keluaran
sensor
dihubungkan
dengan
mikrokontroller,
kemudian
keluaran
mikrokontroller ini diterima komputer secara serial.
Hasil keluaran sensor TCS 230 digunakan sebagai acuan untuk menentukan
keputusan apakah silinder pneumatic akan mendorong kedelai atau tidak. Silinder
pneumatic ini bekerja pada saat dihubungkan dengan katub solenoid atau solenoid
valve.Pada penelitian ini digunakan katub solenoid dengan dua kumparan, yaitu
kumparan A dan B. Masing masing kumparan membutuhkan tegangan 110 Volt yang
didapatkan dari transformator. Pada saat kumparan A mendapat tegangan maka udara
dari tabung akan keluar melalui lubang keluaran udara 1 begitu juga pada saat
kumpaaran B mendapat tegangan maka udara dari tabung akan keluar melalui lubang
keluaran udara 2. Kedua kumparan bekerja secara bergantian sehingga udara juga
Pengkondisian SInyal Teori
akan bergantian keluar dari keluaran katub solenoid. Pergantian itulah yang akan
mengakibatkan silinder pneumatic ini bekerja menyodok maju dan mundur kembali.
IV.
CONTOH HITUNGAN
Dari data pengukuran menggunakan alat ukur warna misalnya, nilai-nilai kromasiti
dapat dihitung atau dinormalkan dengan cara sebagai berikut:
Karena x + y + z = 1, hanya dua nilai yang perlu dinyatakan dan yang ketiga segera
dapat diketahui dengan cara menghitungnya, karena jumlah ketiganya sama dengan
satu.
Model warna RGB dapat juga dinyatakan dalam bentuk indeks warna RGB dengan
rumus sebagai berikut:
Indeks warna merah (I red)
=
Indeks warna hijau (I green)
=
Indeks warna biru (I blue)
=
Sedangkan berikut adalah rumus konversi dari CIE XYZ ke CIE Lab (Plataniotis dan
Venetsanopoulos 2000):
Pengkondisian SInyal Teori
V.
KESIMPULAN
Sistem sensor pada penelitian ini memiliki keluaran berupa frekuensi analog serta
dapat digunakan untuk mengetahui kuantisasi nilai warna kulit biji kedelai serta
indeks warna RGB suatu benda.
Pengkondisian SInyal Teori