Paper5 Bambang Priyadi 2

Bambang Priyadi , Aplikasi Sensor Warna TCS230, Hal 47-61

47

APLIKASI SENSOR WARNA JENIS TCS 230 SEBAGAI ALAT PENENTU KOMPOSISI

WARNA PADA CAT MOBIL

Bambang Priyadi6 Abstrak

Pencampuran cat mobil untuk menghasilkan warna yang sesuai merupakan masalah bagi bengkel pengecatan mobil. Untuk mengatasi permasalahan yang ada perlu dilakukan penelitian dengan melakukan perencanaan dan pembuatan alat. Sensor warna jenis TCS 230 sebagi alat penentu komposisi warna cat pada mobil adalah salah satu bentuk aplikasi sensor, dengan tujuan agar pekerja dapat dengan mudah menentukan komposisi warna cat yang diinginkan. Secara blok diagram alat yang dibuat sebagai penentu komposisi warna pada cat mobil adalah rangkaian sensor warna jenis TCS 230, rangkaian penyearah dan rangkaian sistem mikrokontroller, adalah alat yang dapat menentukan warna cat pada mobil dengan menunjukkan koposisi warna dasar cat merah, hijau dan biru dalam persentase, sensor warna TCS 230 akan mendeteksi dan memproses warna yang dideteksi. Secara blok diagram sistem elektronika bahwa keluaran sensor TCS 230 berupa frekuensi, selanjutnya sinyal output dari sensor warna diolah oleh IC mikrokontroller jenis ATMega 8535 yang kemudian data hasil dari IC mikrokontroller ditampilkan ke dalam PC dan LCD berupa angka dalam persen. Kata-kata kunci : sensor, TCS 230, komposisi cat warna dasar

Abstract

The mixing of paint car to produce the appropriate colour is an issue for car painting workshop. To overcome the existing problems of research needs to be done with the planning and creation tools. TCS 230 colour sensor types As with tools in determining the composition of the paint colour of the car is a form of sensor applications, with the aim that the workers can easily determine the composition of the desired paint colour. In the block diagram tool created as a determinant of the composition of the paint colour on the car is the colour sensor circuit

6 Bambang Priyadi. Dosen Program Studi Teknik Elektronika, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Malang

Jurnal ELTEK, Vol 10 No 02, April 2012 ISSN 1693-4024

48

types TCS 230, rectifier circuit and circuit microcontroller system, is a tool that can determine the colour of the paint on the car to indicate komposition basic paint colours red, green and blue in the percentage , TCS 230 colour sensor will detect and process colours are detected. In the block diagram of the system electronics that output in the form of 230 TCS sensor frequency, then the output signal from the sensor is processed by the colour of the type IC atmega 8535 microcontroller which then result data from the microcontroller IC shown in the PC and LCD form figures in percent. Keywords: sensor, TCS 230, the composition of the base colour paint

1. PENDAHULUAN Dalam pengecatan mobil di bengkel sering mengalami

masalah, yaitu sulit untuk menentukan warna cat yang baru agar sesuai cocok dengan warna cat mobil aslinya. Untuk mengatasi hal tersebut, tidak jarang bengkel mengecat seluruh bagian dari mobil. Hal ini merupakan pemborosan cat yang berpengaruh pada meningkatnya ongkos pembayaran dan memerlukan waktu pengerjaan yang lama. Sedianya sebuah mobil yang bisa dikerjakan dalam sehari bisa menjadi berhari-hari. Selain pekerjaan yang lama, boros dan ongkos yang mahal, kesulitan yang lain adalah dalam mencocokkan warna, hal ini dikarenakan karyawan bengkel masih menggunakan cara tradisional dalam pemilihan warna. untuk mencocokkan warna diperlukan waktu yang cukup lama.

Untuk mengatasi masalah hal tersebut, maka dibutuhkan suatu alat bantu yang dapat menentukan sebuah warna yang sesuai dengan warna cat mobil yang sesuai dengan aslinya, dengan harapan apabila bengkel cat mobil tidak mengalami kesulitan apabila mengecat mobil hanya sebagain saja, dengan menerapkan keunggulan-keunggulan dari sensor warna jenis TCS 230 perlu dilakukan perencanaan dan pembuatan alat sebagai aplikasi sensor warna jenis TCS 230 bentuk wujud nyata alat yang bisa digunakan untuk mendeteksi penentu komposisi warna cat pada mobil, maka agar sensor warna bisa bekerja sebagai alat dperlukan tambahan komponen elektronika yang lain diantaranya adalah IC mikrokontroler AVR ATMega 8535 sebagai komponen kontroller, LCD tampilan dan komponen lain secara hardware maupun software.


49

2. KAJIAN PUSTAKA 2.1 Warna Benda

Semua benda memiliki warna, hijau, biru, merah dan lain-lain. Warna-warna tersebut terjadi dikarenakan pemantulan sinar yang datang kearah mata. Sinar putih memiliki spektrum warna yang luas seperti merah, hijau, biru dan lain sebagainya. Spektrum warna yang tidak diserap oleh benda akan dipantulkan ke mata dan akan menjadikan warna dari benda tersebut.

2.1.1 Warna Komplementer dan Primer Warna putih merupakan gabungan dari 7 spektrum warna.

Akan tetapi, sinar putih juga dapat dihasilkan hanya dengan menggabungkan tiga sinar, warna dengan intensitas yang tepat. Warna tersebut adalah warna yang tidak dapat dihasilkan dengan menggabungkan warna lain, dan disebut dengan warna primer. Warna primer tersebut adalah biru, hijau, dan merah. Pencampuran warna primer dinamakan pencampuran Additiv. Untuk mempermudah mengingat hasil pencampuran warna ini, dapat dinyatakan dengan segitiga warna seperti pada gambar 1:

Gambar 1. Segitiga Warna

2.1.2 Pencampuran Substraksi Pikmen Warna Bahan-bahan pemberi warna pada cat, filter, plastik dan zat

lainnya disebut pikmen. Umumnya pikmen tidaklah murni, karena pikmen dapat memantulkan lebih dari satu warna. Pikmen-pikmen tersebut juga dapat dicampur untuk mendapatkan efek warna. Pencampuran tersebut dinamakan Pencampuran Substraksi. Warna yang dihasilkan dari pencampuran substraksi disebut warna substraksi, sedangkan warna-warna yang dicampurkan disebut warna adisi. Sebagai contoh pikmen biru


50

dicampur dengan kuning, maka hanya sinar hijau yang dipantulkan. Dengan demikian warna yang terlihat di mata adalah warna hijau. Warna biru dan kuning tersebut adalah warna adisi sedangkan warna hijau adalah warna substraksi.

2.2 Sensor Warna TCS-230 TCS 230 adalah sensor yang pengkonversi warna cahaya ke

frekuensi. Pada TCS 230 mempunyai dua komponen utama yaitu photodiode dan pengkonvresi arus ke frekuensi, sebagaimana bisa dilihat pada gambar 2.

Gambar 2. Sketsa Fisik dan Blok Fungsional sensor warna jenis

TCS 230.

Photodiode pada IC TCS 230 disusun secara array 8x8 dengan konfigurasi: 16 photodiode sebagai filter warna merah, 16 photodiode sebagai filter warna hijau, 16 photodiode sebagai filter warna biru, dan 16 photodiode tanpa filter. Kelompok photodiode yang akan dipakai bisa diatur melalui kaki selektor S2 dan S3. Kombinasi fungsi dari S2 dan S3 adalah kombinasi untuk menentukan fungsi jenis filter yang digunakan, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1.

Tabel 1. Kombinasi fungsi S2 dan S3 S2 S3 Photodioda aktif

0 0 Pemfilter Merah 0 1 Pemfilter Biru 1 0 Tanpa Filter 1 1 Pemfilter Hijau


51

Photodiode akan mengeluarkan arus yang besarnya sebanding dengan kadar warna dasar cahaya yang menimpanya. Arus kemudian dikonversikan menjadi sinyal kotak dengan frekuensi sebanding dengan besarnya arus. Pemilihah skala Frekuensi Output bisa diskala dengan mengatur kaki selektor S0 dan S1. Skala frekuensi output bisa dilihat pada tabel 2.

Tabel 2. Penskalaan Frekuensi Output

S0 S1 Skala frekuensi Output

0 0 Power Down 0 1 2% 1 0 20% 1 1 100%

Dengan demikian, program yang di perlukan untuk mendapatkan komposisi RGB adalah program penghitung frekuensi. Ada dua cara yang biasa dilakukan untuk menghitung frekuensi. 1) Menentukan waktu dalam satu periode selama 1 detik dengan

frekuensi 1000Hz dalam satu periode. Dibuat timer dengan lebar pulsa dalam satu periode 1 detik, dan selama waktu satu periode satu detik terdiri dari 1000 pulsa gelombang kotak. Ilustrasinya bisa dilihat pada gambar 3.

Gambar 3. Ilustrasi untuk Menghitung Frekuensi

2) Menentukan waktu dalam satu periode pulsa gelombang kotak pada frekuensi 1000 Hz . Dibuat pulsa gelombang kotak dengan frekuensi sebesar 1000 Hz, untuk mendapatkan frekuensi sebesar 1000 Hz, maka dibuat pulsa dengan lebar dalam satu periode satu gelombang dengan waktu sebesar 1mS, sesuai dengan rumus:


52

(1)

Dengan Ilustrasi bisa dilihat pada gambar 4.

Gambar 4. Ilustrasi untuk menghitung waktu selama satu periode

pada frekuensi 1000 Hz.

2.3 Frekuensi Warna Panjang gelombang yang berbeda-beda diinterpretasikan

oleh otak manusia sebagai warna, merah mempunyai panjang gelombang terpanjang (frekuensi paling rendah) hingga ungu yang mempunyai panjang gelombang terpendek (frekuensi paling tinggi). Frekuensi-frekuensi perantaraan dilihat sebagai jingga, kuning, hijau, biru, dan, secara konvensionalnya, indigo. Frekuensi-frekuensi yang dapat dilhat manusia dikenali sebagai ultraviolet (UV) pada penghujung frekuensi tinggi dan infrared (IR) pada yang rendah.

3. METODOLOGI Metode yang digunakan dalam penelitian adalah dengan

melakukan perencanaan dan pembuatan alat agar dapat mengaplikasikan sensor warna jenis TCS 230 sebagai alat penentu komposisi warna dalam bentuk persentase warna dasar RGB. Didalam pembuatan alat meliputi perencanaan pembuatan perangkat keras dan perangkat lunak.

3.1 Konsep Desain Jenis desain pembuatan alat yaitu melkukan penelitian

eksperimental yang bertujuan menyelidiki komponen sensor jenis TCS 230 apabila digunakan sebagai alat untuk menentukan komposisi warna cat pada mobil dalam bentuk persentase warna dasar RGB. Adapun konfigurasi dari penelitian secara umum adalah mempelajari spesifik komponen dari sensor warna jenis TCS 230 yang akan diteliti tingkat keandalan sensor didalam menentukan komposisi warna dasar dan kepresisian didalam


53

mendeteksi warna untuk ditampilkan dalam komposisi warna dasar, mikrokontroler ATMega8535 adalah komponen penunjang sebagai alat kontroller untuk diolah dan ditampilkan, LCD 2x16 sebagai tampilan hasil dan PC, adapun diagram blok sistem kerangka konsep penelitian dapat dilihat pada gambar 8.

BODYMOBIL

DENGANWARNA

CATDASAR RX

TX

TCS230ADAPTER

MCUATMega

8535LCD

SENSOR

PC

TCS230

Gambar 8. Diagram Blok Sistem Pengukuran

3.2 Desain dan perakitan Minimum sistem ATMega8535 terdiri dari XTAL sebesar 4

MHz serta membutuhkan catu daya sebesar 5 volt. Minimum sistem ini berguna untuk mengatur kerja sistem secara keseluruhan antara lain berfungsi sebagai pengolah data serta mengirimkan data ke PC. Pada ATMega8535, PortD.2 sampai dengan PortD.7 digunakan sebagai port data untuk menerima input dari sensor. Pengiriman data ke PC menggunakan PortD.0 dan PortD.1. Rangkaian minimum sistem dari mikrokontroler dapat dilihat pada gambar 9.

Gambar 9. Rangkaian Minimum Sistem ATMega8535


54

Liquid Crystal Display yaitu suatu bentuk kristal cair yang akan beremulasi apabila tegangan dikenakan padanya. Bagian tampilan ini berupa dot matrik 5 x 7 LCD sehingga jenis huruf yang mampu akan ditampilkan lebih banyak dan lebih baik resolusinya jika dibandingkan dengan seven segmen atau 16 segmen. Diagram blok LCD diperlihatkan pada gambar 10.

D0 - D7

RS

R / W

E

Controller

LCDCommon

Segment signal

SegmentDriverTiming signal

Gambar 10. Diagram Blok LCD

Pada gambar 11 merupakan rangkaian komunikasi serial menggunakan IC MAX 232. Komunikasi dengan port serial PC dilakukan dengan menggunakan standar RS-232. Pada mikrokontroler ATMega8535 dilengkapi dengan port serial yang dapat digunakan untuk mengirim dan menerima data dalam format serial. Untuk dapat menghubungkan mikrokontroler dengan komputer melalui port serial, data dalam level TTL harus diubah dulu menjadi data level RS-232. Untuk itu diperlukan IC MAX 232 sebagai pengubah level data. Port serial memiliki sifat full duplex yaitu dapat mengirim dan menerima data secara bersamaan.

Gambar 11. Rangkaian Komunikasi Serial

Dalam perancangan perangkat lunak ini membahas tentang diagram alir dari program yang terdapat pada mikrokontroller. Diagram tersebut dapat dilihat pada gambar 12 berikut:


55

START

TOMBOL 1DITEKAN

MENGAMBIL DATAR, G, B, C

MENGOLAH DATAR, G, B, C

TAMPIL DI LCD

ULANG

END

TOMBOL 2DITEKAN

SENDING KE PC

Y

T

Y

T

Y

T

Gambar 12. Flowchart Program

Apabila tombol scan ditekan, mikrokontroler akan mengambil data R, G, B, C (red, green, blue, dan clear). Selanjutnya, data tersebut akan diproses dan kemudian akan ditampilkan di LCD. Dan apabila yang ditekan adalah tombol send, maka data akan dikirim ke PC. Proses ini akan terus berkelanjutan.

4. PEMBAHASAN 4.1 Pengukuran Warna Cat

Untuk mendapatkan hasil data percobaan sensor warna jenis TCS 230 sebagai alat pendeteksi warna cat yang ditampilkan dalam persentase komposisi campuran warna dasar yang akurat, maka dilakukan pengukuran warna cat terang maupun warna cat gelap.

4.2 Metode Pengujian Pengujian untuk analisis sensor warna jenis TCS 230 adalah

dengan melakukan pengujian perangkat keras modul rangkaian yaitu dengan mengguanakan alat ukur multimeter dan osiloskop. Untuk mengetahui besar tegangan dan frekuensi output sensor dengan warna gelap dengan filter maupun tanpa filter adalah seperti terlihat dalam tabel 5. Dengan memperbandingkan warna


56

hasil pengukuran dengan sample warna akan didapatkan tingkat ketelitian alat. Pengujian perangkat keras modul rangkaian sensor warna jenis TCS 230 dengan filter maupun tanpa filter diperoleh data hasil pengujian seperti terlihat pada tabel 4. Tabel 4. Data Hasil Pengujian perangkat keras modul rangkaian

sensor warna TCS 230

Warna Komposisi Osiloskop Time/

DIV Volt/ DIV Frekuensi

Red 20µS 2V f=1/T

f=1/72.10-6

f=13KHz

Blue 0,1mS 2V f=1/T

f=1/0,44.10-3

f=2KHz

tanpa filter 20µS 2V

f=1/T f=1/48.10-6

f=20KHz

Green 0,1mS 2V f=1/T

f=1/0,42.10-3

f=2KHz

Red 50µS 2V f=1/T

f=1/200.10-6

f=5KHz

Blue 50µS 2V f=1/T

f=1/180.10-6

f=5,5KHz

tanpa filter

20µS 2V f=1/T

f=1/48.10-6

f=20,8KHz

Green 50µS 2V f=1/T

f=1/140.10-6

f=7KHz

Red 0,1mS 2V f=1/T

f=1/0,38.10-3

f=2KHz

Blue 50µS 2V f=1/T

f=1/110.10-6

f=9KHz


57

tanpa filter 20µS 2V

f=1/T f=1/52.10-6

f=19KHz

Green 50µS 2V f=1/T

f=1/210.10-6

f=4KHz Analisis berdasar data hasil pengujian : 1) Warna merah tanpa filter, komposisi red mempunyai frekuensi

yang paling tinggi. Sehingga Red paling dominan pada warna merah.

2) Warna hijau tanpa filter, komposisi green mempunyai frekuensi yang paling tinggi. Sehingga Green paling dominan pada warna hijau.

3) Warna biru tanpa filter, komposisi blue mempunyai frekuensi yang paling tinggi Sehingga Blue paling dominan pada warna biru.

Tabel 5. Data Hasil Pengujian modul sensor warna TCS 230 perbandingan antara hasil pengukuran alat ukur dengan PC warna gelap.

No Warna

Alat PC R G B R G B

1 190 86 92 247 23 23

2 66 86 179 10 10 186


58

3

66 102 86 26 110 26

4

97 81 148 168 26 173

Analisis berdasar data hasil pengujian: Warna Gelap 1) Warna merah yang dihasilkan oleh alat lebih gelap. Karena

kadar G dan B pada pengukuran alat lebih besar dan kadar R lebih kecil. Warna yang dihasilkan cenderung agak coklat.

2) Warna biru yang dihasilkan oleh alat lebih terang. Karena pada pengukuran alat, kadar B pada lebih kecil, dan kadar R dan G lebih besar.

3) Warna hijau yang dihasilkan oleh alat lebih gelap. Karena kadar R dan B pada pengukuran alat lebih besar, tetapi kadar G lebih kecil. Warna yang dihasilkan cenderung keabu-abuan.

4) Warna ungu (violet) yang dihasilkan oleh alat lebih gelap. Karena kadar G pada pengukuran alat lebih besar, tetapi kadar

5) R dan B lebih kecil. Warna yang dihasilkan cenderung keabu-abuan.

6) Warna coklat yang dihasilkan oleh alat lebih gelap. Karena kadar R pada pengukuran alat lebih kecil, tetapi kadar G dan B


59

lebih besar. Warna yang dihasilkan cenderung kehitam-hitaman.

Tabel 6. Data Hasil Pengujian modul sensor warna TCS 230 perbandingan antara hasil pengukuran alat ukur dengan PC warna terang

No

Warna Alat PC

R G B R G B

1 246 184 215 247 156 156

2 138 205 255 120 171 250

3

107 184 133 74 217 66

4

159 164 255 194 125 242


60

Analisis berdasar data hasil pengujian : Warna Terang 1) Warna merah muda (pink) yang dihasilkan oleh alat lebih

terang. Karena kadar R pada pengukuran alat lebih kecil 1 angka. Tetapi selisih ini tidak terlalu berarti karena selisih tersebut tidak terlalu besar sehingga sulit untuk dibedakan. Kadar G dan B pada pengukuran alat lebih besar, sehingga warna yang dihasilkan cenderung agak terang.

2) Warna biru muda yang dihasilkan oleh alat lebih terang. Karena kadar R, G, dan B pada pengukuran alat lebih besar. Warna yang dihasilkan cenderung agak terang.

3) Warna hijau muda yang dihasilkan oleh alat lebih gelap. Karena kadar R dan B pada pengukuran alat lebih besar, tetapi kadar G lebih kecil. Warna yang dihasilkan cenderung keabu-abuan.

4) Warna ungu (violet) muda yang dihasilkan oleh alat lebih terang. Karena kadar R pada pengukuran alat lebih kecil, tetapi kadar G dan B lebih besar. Warna yang dihasilkan cenderung agak biru (muda).

5) Warna kuning muda yang dihasilkan oleh alat lebih terang. Karena kadar R, G, dan B pada pengukuran alat lebih besar. Warna yang dihasilkan cenderung agak terang.

5. PENUTUP 5.1 Kesimpulan

1) Dengan menambah rangkaian Elektronika lain. Sensor warna jenis TCS 230 dapat digunakan sebagai alat yang dapat menentukan warna cat pada mobil.

2) Setting warna dasar putih, menentukan tingkat ketelitian alat deteksi komposisi warna jenis TCS 230.


61

3) Setiap warna cat mempunyai komposisi campuran tiga warna dasar merah, hijau dan biru dalam persentase masing-masing warna dasar.

5.2 Saran 1) Objek yang akan disensor hanya sebatas warna cat pada

mobil, karena alat ini hanya bisa dipakai untuk mendeteksi komposisi warna cat mobil yang tidak memancarkan cahaya.

2) Dan apabila dipakai untuk objek yang bercahaya (seperti monitor), hasilnya tidak akan akurat.

3) Terdapat kelemahan lain yaitu terdapat adanya perbedaan warna yang kurang akurat, agar dapat menghasilkan yang sesuai dengan warna cat maka pada saat seting warna gunakan warna putih standart.

6. DAFTAR PUSTAKA

-Penerbit Salemba.

Ferdhiyanto, Firman Aqif, 2007, Rancang Bangun Sistem

Pembuka Dan Penutup Pintu Pagar Menggunakan Kedipan Mata (Hardware Dan Software).

Jakarta, 2004.

Http://ms.wikipedia.org/wiki/cahaya#warna_dan_panjang_gelombang : berisi tentang penjelasan warna dan gelombang

Http://www.alldatasheet.com : berisi tentang data sheet komponen

http://www.parallax.com :berisi tentang penjelasan modul sensor TCS230

Paper5 Bambang Priyadi 2

Documents