PENGENALAN KOMPONEN WARNA MENGGUNAKAN SENSOR WARNA DT-SENSE BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535

Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013

PENGENALAN KOMPONEN WARNA MENGGUNAKAN SENSOR WARNA DT-SENSE BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535 Marhaposan Situmorang Jurusan Fisika FMIPA USU Abstrak. Sensor warna DT-Sense berbasis mikrokontroler ATMEGA 8535 dengan antarmuka I2C digunakan untuk mengidentifikasi warna berdasarkan nilai desimal komponen Red (R), Green(G) dan Blue(B) yang membentuk warna tersebut. Program yang diisikan pada mikrokontroler akan membaca nilai desimal dari RGB untuk setiap warna yang dihadapkan pada sensor yang kemudian disimpan didalam EEPROM modul sensor dan juga ditampilkan pada LCD. Data warna yang tersimpan selanjutnya akan digunakan untuk mengenal jenis dari sembarang warna yang didekatkan pada sensor. Hasil pengujian untuk beberapa warna menunjukkan bahwa sistem sensor dapat bekerja mengenal kembali warna tersebut. Kata kunci : Pengenalan komponen warna, DT-Sense color sensor, ATMEGA 8535,

PENDAHULUAN Sistem otomasi (robotik) dengan menggunakan sensor menjadi suatu hal yang berkembang belakangan ini hampir disetiap sektor ekonomi, karena disektor ini dibutuhkan efisisiensi dari produktifitas dan diiringi dengan kualitas yang tinggi. Sensor warna adalah salah satunya yang dipakai dalam beragai kegiatan otomasi karena didapatkan adanya hubungan antara kualitas suatu produk/objek dengan warna objek/produk tersebut. Sensor warna telah digunakan Guoguang Mu, et al [1] sebagai penanda putih (white balance tester) untuk mengatur monitor TV dan PC secata otomatis terhadap kecerahan dari acuan tersebut. Selanjutnya nilai pH suatu larutan yang berbeda nilainya dapat diukur secara kuantitatip oleh Xiaoyuan He et al [2] menggunakan sensor TCS 230 berdasarkan nilai RGB yang dihasilkan sensor. Nilai pH yang diperoleh dibandingkan dengan pengukuran optik lainnya dan memberikan hasil yang bersesuaian. Yao Li [3] melakukan penentuan akhir dari suatu titrasi dengan

memakai sensor warna TCS 3200. Fendy Purwanda et al [4] telah menggunakan sensor warna TCS 230 untuk menentukan jumlah bakteri tuberkulosis dari dahak penderita TBC berdasarkan warna dahak penderita. Mark Sheelye et al [5] mengggunakan sensor warna TCS 3200 untuk memonitor pertumbuhan tanaman di laboratorium berdasarkan penampilan warna dari daun tanaman sewaktu bertumbuh. Pengukuran warna tersebut dilakukan oleh lengan robot yang bergerak mendekati daun tanaman. Keseluruhan penelitian sebelumnya menggunakan sensor TAOS TCS 230 dan TCS 3200 tidak dalam bentuk modul sehingga membutuhkan interkoneksi dari antarmuka yang agak rumit. Didalam tulisan ini akan dibahas penggunaan modul DT Sense color sensor yang berfungsi sebagai slave yang secara langsung digandengkan dengan mikrokontroler ATMEGA 8535 yang berfungsi sebagai master. Proses pemindahan data diantara kedua chip tersebut dilakukan melalui antar muka I2C. Modul sensor dapat membaca RGB kemudian menyimpannya di slot Semirata 2013 FMIPA Unila |439

Marhaposan Situmorang: PENGENALAN KOMPONEN WARNA MENGGUNAKAN SENSOR WARNA DT-SENSE BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535

EEPROM modul sensor. Selanjutnya dalam upaya mendapatkan kembali warna yang bersesuaian dari nilai RGB yang dbaca sensor, nilai RGB hasil pembacaan sensor dibandingkan dengan nilai yang tersimpan tadi dan slot yang sesuai akan memberikan warna yang bersesuaian. Seluruh aktifitas tersebut dilakukan berdasarkan program yang diisikan pada ATMEGA 8535 yang memberi perintah pada modul sensor. SISTEM PERANGKAT KERAS A. MODUL DT-SENSE COLOR SENSOR Sensor warna DT-sense merupakan sebuah modul sensor warna berbasis TAOS TCS 3200 yang mampu mengukur komponen warna RGB dari permukaan sebuah objek yang diiluminasi. Modul ini dilengkapi dengan fasilitas EEPROM yang dapat menyimpan sebanyak 25 data warna didalam slot 0 sampai slot 24. Pada sensor TCS 3200 objek diiluminasi dengan 2 LED warna putih dan cahaya RGB dari permukaan objek akan dirubah menjadi frekuensi yang sebanding dengan cahaya RGB yang direfleksikan permukaan objek. Modul ini juga dilengkapi dengan antarmuka UART TTL dan I2C. Pada tulisan ini akan dipakai antarmuka I2C dengan menyambungkan pin SDA dan SCL dari modul sensor ke kaki mikrokontroler AMEGA 8535 Pin PC0 dan PC1. Pada antarmuka I2C ini, modul sensor bertindak sebagai ―slave‖ dengan pengaturan alamat tertentu dan ATMEGA 8535 bertindak sebagai ―master‖ yang memberikan perintah pada modul sensor. Perintah yang ditulis didalam mikrokontroler akan mengaktifkan modul sensor untuk melakukan kalibrasi warna putih dan warna hitam, membaca komponen warna RGB, menyimpan data warna dalam slot memori untuk warna tertentu dan kemudian dapat mengenal kembali nomor slot penyimpanan ketika permukaan dengan warna yang disimpan tersebut dibaca oleh 440| Semirata 2013 FMIPA Unila

sensor. Perintah lainnya dapat juga dilakukan oleh master terhadap modul untuk menghapus data warna yang tersimpan dalam slot, bila ada warna baru lainnya hendak disimpan didalam slot memori modul. B. MIKROKONTROLER ATMEGA 8535 Diagram blok peralatan pengenal warna secara lengkap diberikan pada Gambar 1. Perangkat lunak Code Vision AVR dengan antar muka I2C yang diisikan pada mikrokontroler akan mengaktifkan modul untuk berbagai aktifitas. Program juga akan mengatur penampilan nilai data warna yang dibaca sensor berikut slot penyimpanan pada LCD. Aktifitas untuk modul dilakukan dengan cara menekan saklar yang disambungkan pada Port A mikrokontroler. Saklar input 1 Saklar input 2

Modul sensor warna Dt-sense

Saklar input 3 Saklar input 4

Mikrokontroller ATmega8535

LCD

Kertas warna

GAMBAR 1. Diagram blok peralatan pengenal warna. Gambar lengkap peralatan yang menujukkan sambungan modul sensor, mikrokontroler, LCD dan saklar pemilih aktifitas modul sensor, diberikan pada Gambar 2 dan diagram alir proses pengukuran dan pengenalan kembali komponen warna diberikan pada Gambar 3. Pemilihan mode kalibrasi dilakukan saat pertama sekali peralatan dihidupkan dengan adanya pilihan untuk melakukan mode kalibrasi atau mode normal. Mode kalibrasi dipilih dengan cara menekan saklar yang dihubungkan ke pin PA0 dan


Mulai

Inisialisasi port dan I2C

Mode kalibrasi

tidak

Tidak

Pilih mode

Kalibrasi putih dan hitam?

tidak

Baca warna?

ya Baca warna dan simpan?

Mode normal

ya

tidak

Hapus database?

Baca warna dan Bandingkan dengan Data yang disimpan

Kalibrasi putih dan hitam

ya Ya

Baca RGB dan simpan

Tampilkan LCD

Hapus database

Tampilkan LCD

selesai

GAMBAR 3. Diagram alir proses pengukuran dan pengenalan kembali komponen warna

dilanjutkan dengan melakukan kalibrasi untuk warna putih dan hitam. Kalibrasi warna putih dan hitam dilakukan dengan menghadapkan kertas berwarna putih dan kemudian hitam dihadapan modul sensor. Setelah modul sensor dikalibrasi, aktifitas dapat dilanjutkan untuk membaca dan menyimpan data warna pada mode kalibrasi ini dengan cara menekan saklar yang dihubungkan ke pin PA2. Pada setiap pembacaan data warna, nilai RGB yang diperoleh akan disimpan pada slot di EEPROM modul sensor mulai dari slot 0 sampai slot 24. Jadi ada sebanyak 25 data warna yang dapat disimpan pada memori EEPROM modul sensor yang kita spesifikasikan dengan nomor slot penyimpanan. Nilai RGB untuk setiap hasil pembacaan data warna dan nomor slot penyimpanan data warna ditampilkan pada LCD. Mode normal dilakukan dengan cara menekan saklar yang dihubungkan ke pin PA1 ketika ada opsi pemilihan mode kalibrasi atau mode normal saat pertama sekali peralatan dihidupkan. Pada mode normal ini ada pilihan untuk membaca data warna dan membandingkan dengan nilai

yang terdapat pada slot EEPROM modul sensor atau menghapus data base yang ada pada slot EEPROM. Membaca data warna (nilai RGB) suatu permukaan dan membandingkannya dengan nilai RGB yang ada pada slot EEPROM dilakukan dengan cara menekan saklar yang dihubungkan ke pin PA4. Pembacaan nilai RGB dilakukan untuk suatu permukaan yang dihadapkan pada modul sensor dan nilai RGB nya dibandingkan dengan nilai RGB data warna yang tersimpan pada slot EEPROM. Setelah dibandingkan dengan nilai yang terdapat pada memori modul sensor, nilai RGB hasil pembacaan akan ditampilkan di LCD beserta nomor slot penyimpanannya. Hal inilah yang disebut dengan pengenalan kembali warna (get color), karena sewaktu penyimpanan pada nomor slot tertentu, slot tersebut telah dispesifikasikan dengan warna tertentu. Bila diinginkan untuk menghapus data warna yang tersimpan sebelumnya karena hendak memasukkan data warna yang baru, penghapusan database dilakukan dengan cara menekan saklar yang dihubungkan ke pin PA2 untuk mode normal tersebut.

Semirata 2013 FMIPA Unila |441


GAMBAR 2. Rangkaian lengkap peralatan pengenal warna

Pengenalan kembali untuk 10 warna sampel yang disimpan dilakukan dengan menghadapkan kembali permukaan sampel kehadapan modul sensor yang dilakukan secara acak dengan cara mengambil sembarang warna dari sampel yang hendak dikenali warnanya. Pada pengenalan kembali sampel ini diuji juga lima sampel yang nilai RGB nya belum disimpan pada slot EEPROM modul sensor. Hasil pengenalan kembali untuk 10 sampel yang telah disimpan sebelumnya berikut lima sampel yang nilai RGB nya belum disimpan didalam database diberikan pada Tabel 2.

HASIL DAN PEMBAHASAN

TABEL 2. Warna sampel, nilai RGB dan

VCC

X1 OSC1

OSC2 11.0592 MHz

C2

C3

22p

22p

D10

R5

1N4148

10K

RESET

D9 POWER

R6 C1

220

0.1nF

RESET OSC1 OSC2

9 13 12 40 39 38 37 36 35 34 33

LCD1

D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7

RS RW E

1 2 3 4 5 6 7 8

7 8 9 10 11 12 13 14

4 5 6

1 2 3

VSS VDD VEE

LM016L

RESET XTAL1 XTAL2 PA0/ADC0 PA1/ADC1 PA2/ADC2 PA3/ADC3 PA4/ADC4 PA5/ADC5 PA6/ADC6 PA7/ADC7 PB0/T0/XCK PB1/T1 PB2/AIN0/INT2 PB3/AIN1/OC0 PB4/SS PB5/MOSI PB6/MISO PB7/SCK

PC0/SCL PC1/SDA PC2/TCK PC3/TMS PC4/TDO PC5/TDI PC6/TOSC1 PC7/TOSC2 PD0/RXD PD1/TXD PD2/INT0 PD3/INT1 PD4/OC1B PD5/OC1A PD6/ICP1 PD7/OC2

AREF AVCC

22 23 24 25 26 27 28 29

modul sensor dt-sense

14 15 16 17 18 19 20 21

32 30

slot penyimpanan sampel pada Pengukuran nilai RGB komponen warna dilakukan untuk 10 sampel dengan warna yang berbeda. Untuk setiap sampel nilai RGB yang diukur tersebut disimpan pada slot EEPROM modul sensor.mulai dari slot 0 untuk sampel 1 sampai slot 9 untuk sampel 10. Data warna sampel berikut nilai RGB dan slot penyimpanan untuk 10 sampel dengan warna berbeda diberikan pada Tabel 1. TABEL 1. Warna sampel, nilai RGB dan slot penimpanan sampel pada saat pembacaan dan penyimpanan Warna R G B Slot sampel Hitam

0

0

0

0

Merah

58

9

6

1

Hijau

13

91

12

2

Biru

7

20

52

3

Kuning

112

20

35

4

Coklat

11

2

3

5

Ungu

11

4

15

6

Oranye

96

20

23

7

Ungu

81

13

54

8

Terong

162

23

52

9

Pink

442| Semirata 2013 FMIPA Unila

pengenalan kembali warna Warna

R

G

B

Slot

Biru

5

18

47

3

Kuning

142

88

45

4

Coklat

10

5

1

5

Hitam

0

0

0

0

Hijau

10

48

25

2

Merah

77

9

13

1

Ungu

10

40

13

1

Pink

175

26

56

9

Oranye

124

29

27

7

Ungu

58

19

54

8

176

148

64

255

Biru muda

5

33

76

3

Biru tua

49

98

205

255

Hijau

100

139

60

255

83

84

103

255

sampel

Terong Kuning muda

muda Putih


Pada tabel terlihat bahwa untuk warna sampel yang diperiksa mulai dari Biru sampai Ungu Terong, nilai slot yang ditemukan untuk ke sepuluh sampel tersebut bersesuaian dengan slot yang dicatat sebelumnya pada Tabel 1 sewaktu penyimpanan. Nilai RGB hasil pembacaan kembali (Tabel 2) dengan nilai RGB yang tersimpan (Tabel 1) ada yang tidak sama, tetapi bila dirujuk pada keterangan panduan modul sensor [6] penyimpangan nilai tersebut masih dalam batas toleransi sebesar nilai desimal 40. Perubahan nilai RGB itu juga dapat disebabkan oleh pengaruh cahaya disekeliling yang berubah dan juga posisi permukaan yang sedikit berubah. Nilai slot untuk seluruh warna yang disimpan sebelumnya semuanya tepat sesuai warna yang disimpan, sehingga bila modul sensor ini dipakai untuk mensortir objek berdasarkan warna yang diinginkan dan telah disimpan sebelumnya, sistem pengenalan warna ini dapat diterapkan. Pada Tabel 2 juga terlihat bahwa bila warna permukaan yang dihadapkan pada modul sensor belum ada pada slot EEPROM modul, maka sistem peralatan tidak mengenal warna tersebut dengan memberikan nilai slot 255. Jadi nantinya dalam

proses

penyortiran

berdasarkan

warna, maka sistem peralatan tidak akan mengenal

warna

yang

belum

pernah

disimpan atau dengan perkataan lain objek dengan warna tersebut tidak akan disortir.

KESIMPULAN Sistem pengenalan warna menggunakan DT-Sense color sensor berbasis mikrokontroler ATMEGA 8535 dengan teknik antar muka I2C telah berhasil mengenal kembali warna yang sebelumnya

disimpan pada slot EEPROM modul sensor. Warna yang tidak tersimpan sebelumnya dalam memori modul sensor tidak dapat dikenal dan modul sensor akan memberi kode tertentu untuk warna yang tidak dikenal tersebut. Kesanggupan peralatan untuk secara selektif mengenal kembali nilai RGB yang pernah disimpan dapat digunakan untuk mensortir objek berdasarkan warnanya. DAFTAR PUSTAKA Guoguang Mu, Guofan Jin, Glenn T. Sincerbox, (1996),White balance tester with color sensor for industrial applications, Proc. International Conference on Holografi and Optical Information Processing, Nanjing, China, December 31, 1996. Xiaoyuan He, Huimin Xie, YiLan Kang, (2009), Quantitative color measurement of Ph indicator paper using trichromatic LEDs and TCS230 color sensor, Proc. International Conference on Experimental Mechanics, Nanjing, China,November 08, 2008. Yao Li, (2011), An Automatic determination method based on color sensor at the end point of the titration, Proc. Of Second International Conference on Mechanic Automation and Control Engineering, Nanjing, China, 15-17 July 2011.p.3836 – 3838. Fendy Purwanda, Yufan Fibriawan, Dyar Sasmito, Fatkhunisa R, Prihartini Widiyanti,(2012), Tuberculosis Counter (TC) as the equipment to measure the level of TB in Sputum. Indonesian Journal of Tropical and Infectious Disease, vol.3,No. 2 April-Juni 2012, p. 83 – 85 Mark Seelye, Gourab Sen Gupta, Donald Bailey, John Seelye, (2011). Low Cost Colour Sensors for Monitoring Plant Growth in a Laboratory, Conference

Semirata 2013 FMIPA Unila |443


IEEE Instrumentation and Measurement Technology, pp 1 – 6.

444| Semirata 2013 FMIPA Unila

DT-Sense Color Sensor Manual Book,Texas Advanced Optoelectronic Solutions Inc.

PENGENALAN KOMPONEN WARNA MENGGUNAKAN SENSOR WARNA DT-SENSE BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535

Recommend Documents