RANCANG BANGUN PENDETEKSI KEMATANGAN BUAH JERUK DENGAN SENSOR TCS 3200 BERBASIS ATMEGA 8535
TUGAS AKHIR
REHULINA BR GINTING 182408034
PROGRAM STUDI D3 FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2021
RANCANG BANGUN PENDETEKSI KEMATANGAN BUAH JERUK DENGAN SENSOR TCS 3200 BERBASIS ATMEGA 8535
TUGAS AKHIR
DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI TUGAS AKHIR DAN MEMENUHI SYARAT MEMPEROLEH GELAR AHLI MADYA
REHULINA BR GINTING 182408034
PROGRAM STUDI D3 FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2021
PERNYATAAN ORISINALITAS
RANCANG BANGUN PENDETEKSI KEMATANGAN BUAH JERUK DENGAN SENSOR TCS 3200 BERBASIS ATMEGA 8535
TUGAS AKHIR
Saya menyatakan bahwa tugas akhir ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing – masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2021
Rehulina Br Ginting 182408034
RANCANG BANGUN PENDETEKSI KEMATANGAN BUAH JERUK DENGAN SENSOR TCS 3200 BERBASIS MIKROKONTROLER
ATMEGA 8535
Abstrak
Abstrak:Pada saat ini masih banyak pekerjaan pertanian yang menggunakan tenaga pekerja dalam melaksanakan kegiatan produksi dan menyelesaikan proses setelah produksi tanaman jeruk diantaranya proses pendeteksian buah.
Pendeteksian buah merupakan tahap pemisahan buah hasil panen berdasarkan tingkat kematangan buah,ditandai dengan perbedaan warna buah jeruk . Tingkat kematangan pada buah jeruk dibagi menjadi 3 tingkatan yaitu: hijau, hijau kekuning-kuningan dan kuning. Warna hijau biasanya memiliki kandungan rasa yang asam, warna hijau kekuning-kuningan memiliki karateristik rasa yang manis disertai dengan sedikit rasa asam dan memiliki kandungan banyak air, sedangkan warna kuning memiliki rasa yang manis. Pengelompokan buah jeruk pada beberapa industri pertanian saat ini masih dilakukan dengan cara konvensional.
Proses ini memiliki kekurangan karena manusia memiliki keterbatasan dalam waktu pengerjaan dan berpikir serta sering sekali merasa jenuh atau lalai ketika melakukan kegiatan pendeteksi dalam waktu yang lama. Perancangan sistem yang berbasis mikrokontroler ATMEGA 8535 dapat membantu meringankan pekerjaan manusia sebagai pengatur alat berdasarkan warna yang dilengkapi dengan sensor TCS 3200 sebagai pemilih warna.
Kata kunci: Jeruk,Mikrokontroler ATMega8535, Sensor TCS 3200
DESIGN OF ORANGE FRUIT RIPENESS DETECTOR WITH TCS 3200 SENSOR BASED ON ATMEGA 8535 MICROCONTROLLER
Abstract
Abstract:At this time there are still many jobs that use workers in carrying out production activities and completing the process after the production of orange plants including the fruit detection process. Fruit detection is the stage of separating the harvested fruit based on the level of fruit maturity marked by differences in the colour of orange fruits. The maturity level of orange fruits is divided into 3 levels namely: green ,yellowish green, and yellow. The green color usually has an acidic taste, the yellowish green color has a sweet taste characteristic with a slightly sour taste and contains a lot of water,while the yellow color has a sweet taste. The grouping of orange fruit in the agricultural industry is currently still done in the convensional way. This process has drawbacks because humans have limitations in processing and thinking time and often feel bored or negligent when carrying out detection activities for a long time. System design based on the ATMega 8535 microcontroller can help ease human work as a color based tool controller equipped with a TCS 3200 sensor as a color picker.
Keyword: Orange, ATMega 8535 Microcontroller, TCS 3200
PENGHARGAAN
Segala puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, denga limpahan berkat-Nya penyusunan Tugas Akhir ini dapat diselesaikan sesuai waktu yang telah ditetapkan. Tugas Akhir ini disusun untuk melengkapi persyaratan dalam mencapai gelar Ahli Madya pada Program Studi Diploma Tiga Fisika Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah : RANCANG BANGUN PENDETEKSI KEMATANGAN BUAH JERUK DENGAN SENSOR TCS 3200 BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535 Penulis menyadari bahwa tersusunnya Tugas Akhir ini dari doa, perhatian, bimbingan, motivasi, dan dukungan berbagai pihak, sehingga dengan keikhlasan dan kerendahan hati pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar- besarnya kepada:
1. Bapak Prof.Dr.Kerista Sebayang,MS, selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Drs.Takdir Tamba,M.Eng.Sc, Selaku Ketua Program Studi D-3 Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
3. Bapak Drs.Aditia Warman,M.Si, Selaku Sekretaris Program Studi D-3 Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
4. Bapak Dr.Bisman Perangin-angin,M.Eng.Sc, Selaku Pembimbing saya yang telah banyak membantu dan mendukung penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
5. Seluruh Dosen dan Karyawan Program Studi D-3 Fisika Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
6. Kedua orang tua dan saudara kandung saya tercinta yang telah memberikan bantuan moral maupun materi, semangat dan doa yang telah begitu besar kepada penulis.
7. Teman-teman D-3 Fisika yang mendukung penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini
8. Seluruh pihak yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir yang namanya tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun dalam menyempurnakan Tugas Akhir ini.
Semoga Tugas Akhir ini menjadi ibadah yang baik bagi penulis dan menjadi ilmu yang bermanfaat bagi pembaca
Medan,Juli 2021 Penulis
PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR… ... i
ABSTRAK……. ... iii
ABSTRACT.. ...iv
DAFTAR ISI.. ... v
DAFTAR GAMBAR... viii
DAFTAR TABEL…. ...ix
BAB 1 PENDAHULUAN... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah.. ... 2
1.3 Batasan Masalah ... 2
1.4 Tujuan Penelitian ... 2
1.5 Sistematika Penulisan ... 3
BAB 2 LANDASAN TEORI ... 4
2.1 Jeruk ... 4
2.2 Mikrokontroler ... 4
2.2.1 Konstruksi Mikrokontroler 8535……… ... 7
2.3 Sensor Warna TCS 3200 ... 9
2.3.1 Spesifikasi Sensor Warna TCS 3200 ... 10
2.3.2 Prinsip Kerja Sensor... 10
2.4 LCD ... 11
2.5 Power Supply ... 13
2.5.1 Prinsip Kerja DC Power Supply ... 14
BAB 3 PERANCANGAN SISTEM ... 16
3.1 Diagram Blok ... 16
3.1.1 Diagram blok sistem... 16
3.1.2 Cara kerja sistem sistem ... 17
3.2 Perancangan Rangkain Sistem ... 17
3.2.1 Rangkaian TCS 3200... 17
3.2.2 Perancangan ATMega 8535 Dengan TCS 3200 ... 18
3.2.3 Perancangan ATMega 8535 dengan LCD ... 19
3.2.4 Perancangan ATMega 8535 dengan Power Supply ... 20
3.2.5 Perancangan Rangkaian Keseluruhan ... 21
3.3 Perancangan Dan Pembuatan PCB ... 22
3.3.1 Alat dan Bahan Pembuatan PCB ... 22
3.3.2 Setiap Komponen Disolder di PCB... 26
3.4 Flowchart Sistem Kerja Pendeteksi Warna ... 28
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... 30
4.1 Pengujian Komponen... 30
4.1.1 Pengujian ATMega 8535 ... 30
4.1.2 Pengujian LCD ... 32
4.1.3 Pengujian TCS 3200... 34
4.1.4 Pengujian LCD dengan ATMega 8535 ... 34
4.2 Pengukuran Dan Hasil Pengukuran ... 35
4.2.2 Pengukuran Sensor Warna ... 35
4.3 Kalibrasi Alat ... 36
BAB V PENUTUP ... 38
5.1 Kesimpulan ... 38
5.2 Saran ... 38
DAFTAR PUSTAKA ... 39 LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Mikrokontroler 8535 ... 6
Gambar 2.2Pin – pin pada Mikrokontroler 8535 ... 9
Gambar 2.3 LCD 16x2 ... 12
Gambar 2.4 Diagram blok DC power supply ... 15
Gambar 3.1 Diagram blok sistem tugas akhir ... 16
Gambar 3.2 Rangkaian TCS 3200 ... 17
Gambar 3.3 Rangkaian ATMega 8535 dan TCS 3200 ... 18
Gambar 3.4 Rangkaian ATMega 8535 dan LCD ... 19
Gambar 3.5 Rangkaian ATMega 8535 dan power supply ... 20
Gambar 3.6 Rangkaian Keseluruhan Sistem ... 21
Gambar 3.7 Rangkaian PCB pada eagle ... 27
Gambar 3.8 komponen dipasang pada papan PCB ... 28
Gambar 3.9 Pengujian ATMega 8535 ... 32
Gambar 3.10 Pengujian LCD ... 34
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Mode pemilihan pembaca warna 11
Tabel 2.2 Operasi Dasar LCD 13
Tabel 2.3 Pengukuran ATMega 8535 29
Tabel 2.4 Pengukuran Sensor TCS 3200 dengan ATMega 17 Tabel 2.8 Pengukuran LCD dengan ATMega 8535 31
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sejalan dengan semakin meningkatnya produksi dan permintaan pasar, maka diperlukan berbagai bentuk teknologi yang dapat menunjang percepatan produksi serta efesiensi proses setelah produksi tanaman jeruk. Teknologi tersebut dapat meringankan beban pekerja dan dapat mengurangi ongkos yang harus dikeluarkan dalam melakukan produksi hingga penjualannya. Pada saat ini, masih terdapat banyak pekerjaan pertanian yang menggunakan tenaga pekerja (tradisional) dalam melakukan kegiatan produksi dan setelah produksi tanaman jeruk, salah satu contoh adalah proses pendeteksian buah.
Pendeteksian buah merupakan tahap pemisahan buah hasil panen berdasarkan tingkat kematangan buah, ditandai dengan perbedaan warna buah jeruk. Tingkat kematangan pada buah jeruk dibagi menjadi 3 tingkatan, yaitu: hijau, hijau kekuning-kuningan dan kuning. Warna hijau biasanya memiliki kandungan rasa yang asam, namun tak jarang memiliki rasa yang manis. Warna hijau kekuning- kuningan memiliki karakteristik rasa yang manis disertai dengan sedikit rasa asam dan memiliki kandungan banyak air. Sedangkan warna kuning memiliki rasa yang manis, namun terkadang ada yang memiliki rasa hambar dan kadar air yang sedikit.
Pendeteksian buah jeruk pada beberapa industri pertanian saat ini masih dilakukan dengan cara konvensional (oleh tenaga manusia). Pengelompokan atau sortir dengan cara ini tentunya memiliki beberapa kekurangan karena manusia memiliki keterbatasan dalam waktu pengerjaan dan berpikir serta sering kali merasa jenuh atau lalai dalam melakukan pendeteksian untuk jangka waktu yang lama. Oleh sebab itu, dibutuhkan teknologi yang dapat membantu manusia dalam melakukan proses pendeteksian buah.
TCS3200 merupakan IC yang dapat diprogram untuk mengkonversi warna cahaya ke frekuensidengan output berbentuk sinyal kotak. Pada dasarnya, sensor warna TCS3200 merupakan sensor cahaya yang dilengkapi dengan filter cahaya
untuk warna dasar RGB. Penentuan warna buah dapat dilakukan dengan cara menjumlahkan tiap pixel grayscale pada benda yang sudah dideteksi. Karena perbedaan warna merah dengan hijau terlihat mencolok pada nilai hasil penjumlahan tiap pixel, sehingga dapat ditentukan nilai tengah (threshold) untuk memberikan perbedaan warna pada buah. LED RGB yang terdiri atas 3 buah warna dasar yaitu merah (red), hijau (green) dan biru (blue), yang ditambahkan dengan berbagai cara untuk menghasilkan bermacam-macam warna sebagai kontrolnya. Perancangan sistem dibuat dengan tujuan agar dapat membantu meringankan pekerjaan manusia. Mikrokontroler merupakan pusat pengendali namun dalam aplikasinya mikrokontroler memerlukan rangkaian tambahan supaya bisa berjalan, mikrokontroler dengan rangkaian tambahan yang sering disebut minimum sistem dari mikrokontroler. Dalam hal ini diharapkan dapat memudahkan para manusia agar tidak kesulitan atau terjadi kebusukan pada buah jeruk. Oleh karena itu, judul dari proyek ini adalah “RANCANG BANGUN PENDETEKSI KEMATANGAN BUAH JERUK DENGAN SENSOR TCS 3200 BERBASIS ATMega 8535 ”.
1.2 RumusanMasalah
Dari uraian latar belakang di atas,maka perumusan masalahnya adalah sebagai berikut :
1.Bagaimana merancang dan membuat suatu alat pendeteksi warna menggunakan ATMega 8535.
2.Bagaimana cara kerja sensor TCS 3200 dalam pengukuran warna menggunakan variable warna dasar penyusun RGB?
3. Bagaimana cara mendeteksi warna dengan sensor TCS 3200?
1.3 Tujuan
Adapun tujuan dari perancangan dan penelitian dari alat ini adalah:
1.Merancang dan membuat suatu alat pendeteksi warna kematengan buah jeruk menggunakan mikrokontroler Atmega8535.
2.Untuk mengetahui kemampuan sensor Tcs3200 pada sistem alat pendeteksi Warna kematengan pada buah jeruk.
3.Untuk mengembangkan aplikasi yang ada pada alat pendeteksi warna kematengan pada buah jeruk.
1.4 Batasan Masalah
Adapun batasan masalah yang dibuat adalah pembahasan tentang komponen yang digunakan yaitu:
1. Alat yang digunakan berbasis Mikrokntroler.
2. Mikrokntroler yang digunakan adalah Atmega 8535 3. Sensor yang digunakan adalah sensor Tcs3200.
4.Pembahasan hanya meliputi rangkaian Mikrokontroler Atmega 8535, sensor Tcs3200, beserta programnya.
1.5 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah penulisan tugas proyek ini, penulis membuat suatu sistematika penulisan yang terdiri dari :
1. BAB I: PENDAHULUAN
Bab ini akan membahas latar bekang tugas akhir, identifikasi masalah, batasan masalah, tujuan, metode penelitian, tinjauan pustaka dan sistematika penulisan.
2. BAB II: LANDASAN TEORI
Bab ini akan menjelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan.
3. BAB III: PERANCANGAN ALAT
Bab ini membahas tentang perencanaan dan pembuatan sistem secara keseluruhan.
4. BAB IV: HASIL DAN PEMBAHASAN
Berisi tentang uji coba alat yang telah dibuat, pengoperasian dan spesifikasi alat dan lain-lain
5. BAB V: KESIMPULAN DAN SARAN
Sebagai bab terakhir penulis akan menguraikan beberapa kesimpulan dari uraian bab-bab sebelumnya dan penulis akan berusaha memberikan saran yang mungkin bermanfaat.
BAB II
LANDASAN TEORI 2.1 Jeruk
Buah jeruk adalah buah yang memiliki bentuk bulat dan kulit berwarna orange.
Kita dapat langsung menebak buah jeruk tanpa melihatnya karena aroma buah jeruk yang khas. Ukuran buah jeruk bermacam macam, ada yang berukuran kecil, sedang, dan besar. Buah jeruk memiliki rasa yang manis dan asam. Buah jeruk juga memiliki kadar air yang banyak pada bulir-bulirnya.
Produksi jeruk Indonesia pada tahun 2010, 2011, dan 2012 berturut-turut mencapai 2.028.904 ton, 1.818.949 ton, dan 1.609.482 ton. Indonesia merupakan negara ke-10 penghasil jeruk setelah Mesir dengan total produksi 2.102.560 ton.
Nilai produksi tersebut mencangkup semua jenis jeruk, mulai dari jeruk manis, siam, keprok, dan pamelo. Jenis jeruk yang berpotensi untuk dikembangkan adalah jeruk manis (orange), terutama untuk kebutuhan pabrik pengolahan (minuman sari buah).
Indonesia termasuk negara pengimpor jeruk terbesar kedua di ASEAN setelah Malaysia dengan volume impor 94.696 ton, sedangkan ekspornya hanya sebesar 1.261 ton dengan tujuan ke Malaysia, Brunei Darusalam, dan Timur Tengah.
Buah Jeruk Manis adalah bahan makanan yang biasa dikonsumsi oleh masyarakat Indonesia. Buah Jeruk Manis mengandung energi sebesar 45 kilokalori, protein 0,9 gram, karbohidrat 11,2 gram, lemak 0,2 gram, kalsium 33 miligram, fosfor 23 miligram, dan zat besi 0 miligram. Selain itu di dalam buah jeruk manis juga terkandung vitamin A sebanyak 190 IU, vitamin B1 0,08 miligram dan vitamin C 49 miligram. Hasil tersebut diperoleh dengan melakukan penelitian terhadap 100 gram buah jeruk manis, dengan jumlah yang dapat dimakan sebanyak 72 %.
2.2 Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer fungsional dalam sebuah chip. Di dalamnya terkandung sebuah inti prosesor, memori (sejumlah kecil RAM, memori program, atau keduanya), dan perlengkapan input output.
Dengan kata lain, mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus, cara kerja mikrokontroler sebenarnya
membaca dan menulis data. Mikrokontroler merupakan komputer didalam chip yang digunakan untuk mengontrol peralatan elektronik, yang menekankan efisiensi dan efektifitas biaya. Secara harfiahnya bisa disebut “pengendali kecil” dimana sebuah sistem elektronik yang sebelumnya banyak memerlukan komponen-komponen pendukung seperti IC TTL dan CMOS dapat direduksi/diperkecil dan akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh mikrokontroler ini. Mikrokonktroler digunakan dalam produk dan alat yang dikendalikan secara automatis, seperti sistem kontrol mesin, remote controls, mesin kantor, peralatan rumah tangga, alat berat, dan mainan. Dengan mengurangi ukuran, biaya, dan konsumsi tenaga dibandingkan dengan mendesain menggunakan mikroprosesor memori, dan alat input output yang terpisah, kehadiran mikrokontroler membuat kontrol elektrik untuk berbagai proses menjadi lebih ekonomis. Dengan penggunaan mikrokontroler ini maka :
1. Sistem elektronik akan menjadi lebih ringkas.
2. Rancang bangun sistem elektronik akan lebih cepat karena sebagian besar dari sistem adalah perangkat lunak yang mudah dimodifikasi.
3. Pencarian gangguan lebih mudah ditelusuri karena sistemnya yang kompak.
Agar sebuah mikrokontroler dapat berfungsi, maka mikrokontroler tersebut memerlukan komponen eksternal yang kemudian disebut dengan sistem minimum. Untuk membuat sistem minimal paling tidak dibutuhkan sistem clock dan reset, walaupun pada beberapa mikrokontroler sudah menyediakan sistem clock internal, sehingga tanpa rangkaian eksternal pun mikrokontroler sudah beroperasi. Yang dimaksud dengan sistem minimal adalah sebuah rangkaian mikrokontroler yang sudah dapat digunakan untuk menjalankan sebuah aplikasi. Sebuah IC mikrokontroler tidakakan berarti bila hanya berdiri sendiri. Pada dasarnya sebuah sistem minimal mikrokontroler AVR memiliki prinsip yang sama.Pada pembahasan ini Mikrokntroler yang digunakan adalah AVR Atmega8535.
Mikrokontroller adalah IC yang dapat diprogram berulang kali, baik ditulis atau dihapus. Biasanya digunakan untuk pengontrolan otomatis dan manual pada perangkat elektronika. Beberapa tahun terakhir, mikrokontroler sangat banyak
digunakan terutama dalam pengontrolan robot. Seiring perkembangan elektronika, mikrokontroller dibuat semakin kompak dengan bahasa pemrograman yang juga ikut berubah. Salah satunya adalah mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc processor) ATmega8535 yang menggunakan teknologi RISC (Reduce Instruction Set Computing) dimana program berjalan lebih cepat karena hanya membutuhkan satu siklus clock untuk mengeksekusi satu instruksi program.
Secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu kelas ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATmega, dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing- masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan hampir sama. Mikrokontroler AVR ATmega 8535 memiliki fitur yang cukup lengkap. Mikrokontroler AVR ATmega 8535 telah dilengkapi dengan ADC Internal, EEPROM Internal, Timer/Counter, PWM, Analog Comparator, dll (M.Ary Heryanto, 2008). Sehingga dengan fasilitas yang lengkap ini memungkinkan kita belajar mikrokontroler keluarga AVR dengan lebih mudah dan efisien, serta dapat mengembangkan kreativitas penggunaan mikrokontroler 8535.
Gambar 2.1 Mikrokontroller 8535
Fitur-fitur yang dimiliki oleh mikrokontroler ATmega8535 adalah sebagai berikut:
1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu port A, port B, port C, dan port D.
2. ADC internal sebanyak 8 saluran.
3. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan.
4. CPU yang terdiri atas 32 buah register.
5. SRAM sebesar 512 byte.
6. Memori Flash sebesar 8 kb dengan kemampuan Read While Write.
7. Port antarmuka SPI
8. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.
9. Antarmuka komparator analog.
10. Port USART untuk komunikasi serial.
11. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz.
2.2.1 Konstruksi Mikrokontroller 8535
Mikrokontroler 8535 memiliki 3 jenis memori, yaitu memori program, memori data dan memori EEPROM. Ketiganya memiliki ruang sendiri dan terpisah.
a. Memori Program ATmega 8535 memiliki kapasitas memori progam sebesar 8 Kbyte yang terpetakan dari alamat 0000h – 0FFFh dimana masing-masing alamat memiliki lebar data 16 bit. Memori program ini terbagi menjadi 2 bagian yaitu bagian program boot dan bagian program aplikasi.
b. Memori data Atmega 8535 memiliki kapasitas memori data sebesar 608 byte yang terbagi menjadi 3 bagian yaitu register serba guna, register I/O dan SRAM.
Atmega 8535 memiliki 32 byte register serba guna, 64 byte register I/O yang dapat diakses sebagai bagian dari memori RAM (menggunakan instuksi LD atau ST) atau dapat juga diakses sebagai I/O (menggunakan instruksi IN atau OUT), dan 512 byte digunakan untuk memori data SRAM.
c. Memori EEPROM Atmega 8535 memiliki memori EEPROM sebesar 512 byte yang terpisah dari memori program maupun memori data. Memori EEPROM ini hanya dapat diakses dengan menggunakan register- register I/O yaitu register EEPROM Address, register EEPROM Data, dan register EEPROM Control.
Untuk mengakses memori EEPROM ini diperlakukan seperti mengakses data eksternal, sehingga waktu eksekusinya relatif lebih lama bila dibandingkan dengan mengakses data dari SRAM.
ATmega8535 merupakan tipe AVR yang telah dilengkapi dengan 8 saluran ADC internal dengan fidelitas 10 bit. Dalam mode operasinya, ADC
ATmega8535 dapat dikonfigurasi, baik secara single ended input maupun differential input. Selain itu, ADC ATmega8535 memiliki konfigurasi pewaktuan, tegangan referensi, mode operasi, dan kemampuan filter derau yang amat fleksibel, sehingga dengan mudah disesuaikan dengan kebutuhan ADC itu sendiri.
ATmega8535 memiliki 3 modul timer yang terdiri dari 2 buah timer/counter 8 bit dan 1 buah timer/counter 16 bit. Ket iga modul timer/counter ini dapat diatur dalam mode yang berbeda secara individu dan tidak saling mempengaruhi satu sama lain. Selain itu, semua timer/counter juga dapat difungsikan sebagai sumber interupsi. Masing-masing timer/counter ini memiliki register tertentu yang digunakan untuk mengatur mode dan cara kerjanya.
Serial Peripheral Interface (SPI) merupakan salah satu mode komunikasi serial syncrhronous kecepatan tinggi yang dimiliki oleh ATmega8535. Universal Syncrhronous and Asyncrhronous Serial Receiver and Transmitter (USART) juga merupakan salah satu mode komunikasi serial yang dimiliki oleh ATmega8535.
USART merupakan komunikasi yang memiliki fleksibilitas tinggi, yang dapat digunakan untuk melakukan transfer data baik antar mikrokontroler maupun dengan modul-modul eksternal termasuk PC yang memiliki fitur UART. USART memungkinkan transmisi data baik secara syncrhronous maupun asyncrhronous, sehingga dengan memiliki USART pasti kompatibel dengan UART. Pada ATmega8535, secara umum pengaturan mode syncrhronous maupun asyncrhronous adalah sama. Perbedaannya hanyalah terletak pada sumber clock saja. Jika pada mode asyncrhronous masing-masing peripheral memiliki sumber clock sendiri, maka pada mode syncrhronous hanya ada satu sumber clock yang digunakan secara bersama-sama. Dengan demikian, secara hardware untuk mode asyncrhronous hanya membutuhkan 2 pin yaitu TXD dan RXD, sedangkan untuk mode syncrhronous harus 3 pin yaitu TXD, RXD dan XCK. 2.1.2 Pin-pin pada Mikrokontroller 8535
Gambar 2.2 Pin-pin pada Mikrokontroller 8535
Konfigurasi pin ATmega 8535 dengan kemasan 40 pin DIP (Dual Inline Package) dapat dilihat pada gambar 2.2. Dari gambar di atas dapat dijelaskan fungsi dari masing-masing pin ATmega 8535 sebagai berikut:
1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai masukan catu daya.
2. GND merupakan pin Ground.
3. Port A (PortA0…PortA7) merupakan pin input/output dua arah dan pin b masukan ADC.
4.Port B (PortB0…PortB7) merupakan pin input/output dua arah dan dan pin b fungsi khusus
2.3 Sensor Warna TCS 3200
TCS3200 Merupakan converter yang deprogram untuk mengubah warna menjadi frekuensi yang tersusun atas konfigurasi silicon photodiode dan converter arus ke frekuensi dalam IC CMOS monolithic yang tunggal.keluaran dari sensor ini adalah gelombang kotak(dutycycle 50%)frekuensi yang berbanding lurus dengan intensitas cahaya(irradiance). Keluaran frekuensi skala penuh dapat diskalakan oleh satu dari tiga nilai-nilai yang ditetapkan via dua control pin input. Masukan digital dan keluaran digital memungkinkan antarmuka langsung ke mikrontroler atau sirkuit logika lainnya.tempat output enable(OE) output dalam keadan impedansi tinggi untuk beberapa unit dapat
berbagai jalur masukan mikrokontroler.
2.3.1 Spesifikasi sensor TCS 3200
DidalamTCS3200,converter cahaya ke frekuensi membaca sebuah array 8*8 dari photodiode,16photodioda mempunyai penyaringan warna biru,16 photodioda mempunyai penyaring warna merah,16 photodioda mempunyai penyaring warna hijau,dan 16 photodioda untuk warna terang tanpa penyaring.Spesifikasi dari TCS3200 adalah sebagai berikut:
1. Berbasis sensor TAOS TCS3200D.
2. Mampu mengukur komponen warna RGB dari sebuah obyek berwarna.
3. Dilengkapi dengan spacer 3cm sehingga mencakup area pandang(field of view)2cm*2cm.
4. Tersedia 2 LED putih untuk membantu pembaca data warna pada obyek.
5. Tersedai fitur penyimpanan 25 buah data warna.
6. Pin input/output kompatibel dengan level TTL/CMOS.
7. Dilengkapi dengan antarmuka UART TTL dan I2C.
8. Pengaturan alamat hardware I2C melalui pengaturan jumper,kebutuhan catu daya 4,8-5,4 VDC.
9. Tersedia perintah white balance untuk membaca referensi warna putih dan black balance untuk membaca nilai referensi warna hitam melalui command set.
2.3.2 Prinsip Kerja Sensor
Sensor TCS3200 bekerja dengan cara membaca nilai intensitas cahay yang dipancarkan oleh led super bright terhadap objek,pembaca nilai intensitas cahaya tersebut dilakukan melalui matrik 8*8 photodoida,dimana 64 photo diode tersebut dibagi menjadi 4 kelompok pembaca warna,setiap warna ytang disinari led memantulkan sinar led menuju photodiode,pantulan sinar tersebut memiliki panjang gelombang yang berbeda-beda tergantung pada warna objek yang terdeteksi, hal ini yang membuat sensor warna TCS3200 dapat membaca beberapa macam warna. Panjang gelombang dan sinar led yang dipantulkan objek berwarna berfungsi mengaktifkan salah satu kelompok photodiode pada
sensor warna tersebut,sehingga ketika kelompok photodiode yang digunakan telah aktiv,S2 dan S3 akan mengirimkan sinyal ke mikrokontroler untuk menginformasikan warna yang dideteksi.
S2 S3 Photo doida
0 0 Merah
0 1 Biru
1 0 Clear(no filter) 1 1 Hijau
Tabel 2.4 Mode pemilihan diode pembaca warna Saklar terprogram ini akan memilih dengan sendirian jika salah satu kelompok photodiode membaca intensitas cahaya terhadap objek yang disensor. Selanjutnya mikrokntroler akan mulai menginisialisasi sensor TCS3200,nilai yang dibaca oleh sensor selanjutnya diubah menjadi frekuensi melalui bagian pengub ah arus ke frekuensi,dimana pada bagian ini terdapat osilator yang dibangkitkan oleh scalar S0 dan S1 sebagai mode tegangan maksimum dan output enable sebagai pembangkit osilator pada mode tegangan minimum(power down).
TCS3200 adalah IC pengkonversi warna cahaya ke nilai frekuensi.ada dua komponen utama pembentuk IC ini,yaitu photodiode dan pengkonversi arus ke frekuensi.keluaran dari sensor ini sendiri berupa output digital yang bebentuk pulsa- pulsa pembaca warna RGB .Antar muka sensor ini dengan arduino cukup mudah,yaitu dengan menghubungkan pin-pin dalam sensor ini kedalam pin I/O digital arduino dan pin catu daya.pada prinsipnya pembaca warna pada TCS3200 dilakuakan secara bertahap yaitu membaca frekuensi warna dasar secara simultan dengan cara memfilter pada tiap tiap wanar dasar.
Untuk itu diperlukan sebuah pengaturan atau pemprograman untuk memfilter warna tersebut.
2.4 LCD (Liquid Crystal Display)
Elektronika yang berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf
ataupun grafik. LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit.
LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik.
Material LCD (Liquid Cristal Display) LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen. Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan dan polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan lapisan reflektor.
Gambar 2.3 LCD 16 x 2
Keunggulan dari LCD adalah hanya menarik arus yang kecil beberapa microampere, sehingga alat atau sistem menjadi portable karena dapat menggunakan catu daya yang kecil. Keunggulan lainya adalah tampilan yang diperlihatkan dapat dibaca dengan mudah dibawah terang sinar matahari.
Dibawah sianr cahaya yang remang-remang dalam kondisi gelap, sebuah lampu berupa LED harus dipasang dibelakang layar tampil.
Pin No.
Keterangan Konfigurasi Hubung
1 GND Ground
2 VCC Tegangan +5V DC
3 VEE Ground
4 RS Kendali RS
5 RW Ground
6 E Kendali E/Enable
7 D0 Bit 0
8 D1 Bit 1
9 D2 Bit 2
10 D3 Bit 3
11 D4 Bit 4
12 D5 Bit 5
13 D6 Bit 6
14 D7 Bit 7
15 A Anoda (+5V DC)
16 K katoda (GND)
Tabel 2.6 Operasi Dasar LCD
LCD membutuhkan tegangan dan daya yang kecil sehingga sangat popular untuk aplikasi pada kalkulator, arloji, digital dan instrument elektronika lain seperti global positioning system (GPS), baragraph display dan multimeter digital. LCD umumnya dibentuk dan dikemas dalam bentuk Dual In Line Packge (DIP) dan memiliki kemampuan untu menampilkan beberapa kolom dan baris dalam satu panel. Untuk membentuk pola, baik karakter maupun gambar pada kolom dan garis secara bersamaan digunakan metode screening.
2.5 Power Supply Adaptor
Catu daya atau sering disebut dengan Power Supply adalah perangkat elektronika yang berguna sebagai sumber daya untuk perangkat lain. Secara umum istilah catu daya berarti suatu sistem penyearah-filter yang mengubah ac menjadi dc murni. Sumber DC seringkali dapat menjalankan peralatan- peralatan elektronika secara langsung, meskipun mungkin diperlukan beberapa cara untuk meregulasi dan menjaga suatu ggl agar tetap meskipun beban berubah-ubah. Energi yang paling mudah tersedia adalah arus bolak-balik, harus diubah atau disearahkan menjadi dc berpulsa (pulsating dc), yang
selanjutnya harus diratakan atau disaring menjadi tegangan yang tidak berubah-ubah.
Tegangan dc juga memerlukan regulasi tegangan agar dapat menjalankan rangkaian dengan sebaiknya. Secara garis besar, pencatu daya listrik dibagi menjadi dua macam, yaitu pencatu daya tak distabilkan dan pencatu daya distabilkan. Pencatu daya tak distabilkan merupakan jenis pencatu daya yang paling sederhana. Pada pencatu daya jenis ini, tegangan maupun arus keluaran dari pencatu daya tidak distabilkan, sehingga berubah-ubah sesuai keadaan tegangan masukan dan beban pada keluaran. Pencatu daya jenis ini biasanya digunakan pada peranti elektronika sederhana yang tidak sensitif akan perubahan tegangan. Pencatu jenis ini juga banyak digunakan pada penguat daya tinggi untuk mengkompensasi lonjakan tegangan keluaran pada penguat.
2.5.1.Prinsip Kerja DC Power Supply
Arus Listrik yang kita gunakan di rumah, kantor dan pabrik pada umumnya adalah dibangkitkan, dikirim dan didistribusikan ke tempat masing- masing dalam bentuk Arus Bolak-balik atau arus AC (Alternating Current).
Hal ini dikarenakan pembangkitan dan pendistribusian arus Listrik melalui bentuk arus bolak-balik (AC) merupakan cara yang paling ekonomis dibandingkan dalam bentuk arus searah atau arus DC (Direct Current). Akan tetapi, peralatan elektronika yang kita gunakan sekarang ini sebagian besar membutuhkan arus DC dengan tegangan yang lebih rendah untuk pengoperasiannya.
Oleh karena itu, hampir setiap peralatan Elektronika memiliki sebuah rangkaian yang berfungsi untuk melakukan konversi arus listrik dari arus AC menjadi arus DC dan juga untuk menyediakan tegangan yang sesuai denganrangkaian Elektronika-nya. Rangkaian yang mengubah arus listrik AC menjadi DC ini disebut dengan DC Power Supply atau dalam bahasa Indonesia disebut dengan Catu daya DC. DC Power Supply atau Catu Daya ini juga sering dikenal dengan nama “Adaptor”.
Sebuah DC Power Supply atau Adaptor pada dasarnya memiliki 4 bagian utama agar dapat menghasilkan arus DC yang stabil. Keempat bagian utama tersebut diantaranya adalah Transformer, Rectifier, Filter dan Voltage
Regulator. Sebelum kita membahas lebih lanjut mengenai Prinsip Kerja DC Power Supply, sebaiknya kita mengetahui Blok-blok dasar yang membentuk sebuah DC Power Supply atau Pencatu daya ini. Dibawah ini adalah Diagram Blok DC Power Supply (Adaptor) pada umumnya.
Gambar 2.5 Blok Diagram DC Power Supply
BAB III
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM
Pada perancangan alat ini dilakukan dalam penelitian ini meliputi perancangan perangkat keras dan perancangan perangkat lunak. Perancangan perangkat keras dimulai dengan merancang diagram blok dan prinsip kerja sistem, kemudian dilanjutkan merancang rangkaian sistem dengan menggabungkan keseluruhan perangkat menjadi sebuah sistem terkendali. Perancangan alat Pendeteksi Kematangan Buah Jeruk Menggunakan Sensor TCS 3200 Berbasis ATMEGA 8535. Meliputi beberapa komponen dan alat yang digunakan. Berikut adalah diagram blok nya.
3.1 Diagram Blok Sistem dan Cara Kerja 3.1.1 Diagram blok sistem
Diagram blok merupakan salah satu bagian terpenting dalam perancangan peralatan elektronika. Untuk mempermudah perancangan sistem diperlukan sebuah diagram blok sistem yang mana tiap blok mempunyai fungsi dan cara kerja tertentu. Adapun diagram blok dari sistem yang dirancang adalah sebagai berikut:
Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem
JERUK TCS 3200
ATMEGA 8535 ADAPTOR
5V DC PLN 220V AC
LCD
3.1.2 Cara Kerja Sistem
Sistem dalam diagram blok tersebut adalah sebuah variabel fisis yang akan dideteksi dan dirubah ke besaran fisis yaitu sensor TCS 3200 yang akan mendeteksi warna dari sebuah jeruk (objek), dan nilai nilai baca pada sensor tersebut dirubah dan dikuatkan oleh sejumlah rangkaian penguat pada sensor tersebut dan dikirim ke beberapa pin atmega 8535 yang sebagaimana bekerja sebagai mikrokontrolernya dan data – data yang dibaca akan masuk melalui pin mikrokontroler tersebut diolah untuk ditampilkan ke LCD, dimana untuk memberitahukan hasil deteksi warna buah yang dideteksi. PLN 220V AC sebagai pencatu daya pada komponen – komponen yang membutuhkan arus tegangan.
sistem adaptor 5V DC diperlukan sebagai rangkaian pengkondisi sinyal yang berguna untuk menguatkan ataupun mengurangi nilai tegangan dengan putaran potensiometer atau trimpot tersebut sehingga catu daya sesuai dengan mikrokontroler tersebut.
3.2 Perancangan Rangkaian Sistem 3.2.1 Rangkaian TCS 3200
Sensor warna TCS3200 adalah sensor warna yang sering digunakan pada aplikasi mikrokontroler untuk pendeteksian suatu object benda atau warna dari objet yang di monitor. Proses ini akan terjadi apabila buah jeruk diletakkan disebuah sensor yang dikotaki agar cahayanya tidak berpengaruh dengan cahaya sekitar ketika dideteksi oleh sensor TCS 3200.
Gambar 3.2 Rangkaian TCS 3200
3.2.2 Rangkaian ATMEGA 8535 Dengan TCS 3200
Gambar 3.3 Rangkaian ATMega 8535 dan TCS 3200
Sensor warna TCS3200 adalah sensor warna yang sering digunakan pada aplikasi mikrokontroler untuk pendeteksian suatu buah jeruk atau warna dari buah jeruk yang di monitor. Sensor warna TCS3200 juga dapat digunakan sebagi sensor gerak dimana sensor mendeteksi gerakan suatu object berdasarkan perubahan warna yang diterima oleh sensor. Sensor warna TCS 3200 memiliki 8 pin yang dapat digunakan sebagai input dan output. Pada alat deteksi warna yang akan dibuat 3200 dihubungkan ke pin analog ATMega 8535. Sensor warna TCS 3200 Maka pin–pin kaki komponen dapat dihubungkan:
1. Pin Port B3 ATMEGA 8535 dihubungkan dengan pin S0 TCS3200 2. Pin Port B2 ATMEGA 8535 dihubungkan dengan pin S1 TCS3200 3. Pin Port B1 ATMEGA 8535 dihubungkan dengan pin S2 TCS3200 4. Pin Port B0 ATMEGA 8535 dihubungkan dengan pin S3 TCS3200 5. Pin Port B4 ATMEGA 8535 dihubungkan dengan pin S4 TCS3200 6. Pin Port B5 ATMEGA 8535 dihubungkan dengan pin out TCS3200
3.2.3 Rangkaian ATmega 8535 dan LCD
Padarancangan ini LCD digunakan untuk menampilkan nilai RGB dari sensor warna TCS 3200
Gambar 3.4 Rangkaian Atmega 8535 dengan LCD Perancangan antar muka Saat jalur lainnya sudah siap, EN harus diset ke
“0” dan tunggu beberapa saat (tergantung pada datasheet LCD), dan set EN kembali ke high “1”. Ketika jalur RS berada dalam kondisi low “0”, data yang dikirimkan ke LCD dianggap sebagai sebuah perintah atau instruksi khusus (seperti bersihkan layar, posisi kursor dll). Ketika RS dalam kondisi high atau
“1”, data yang dikirimkan adalah data ASCII yang akan ditampilkan dilayar.
Maka pin-pin setiap komponen dapat dihubungkan sebagai berikut:
1. Pin ground pada LCD dihubungkan dengan pin ground pada ATMEGA 8535
2. Pin RS pada LCD dihubungkan dengan pin Port C7 pada ATMEGA 8535
3. Pin E pada LCD dihubungkan dengan pin Port C6 pada ATMEGA 8535 4. Pin D4 pada LCD dihubungkan dengan pin port C5 pada ATMEGA
8535
5. Pin D5 pada LCD dihubungkan dengan pin port C4 pada ATMEGA 8535
6. Pin D6 pada LCD dihubungkan dengan pin C3 pada ATMEGA 8535
7. Pin D7 pada LCD dihubungkan dengan pin port C2 pada ATMEGA 8535
8. Pin 5V pada LCD dihubungkan dengan pin Vcc pada ATMEGA 8535 9. Pin CCM pada LCD dihubungkan dengan pin potensiometer pada
ATMEGA 8535
3.2.4 Rangkaian ATMega 8535 Dengan Power Supply Adaptor 5V
Rangkaian power supply berfungsi sebagai sumber tegangan utama dari alat yang akan dibuat. Rangkaian power supllymemanfaatkan tegangan dari PLN sebesar 220 V AC, tegangan dari PLN ini terlalu besar.
Gambar 3.5 Rangkaian ATMega 8535 dengan PSA 5V
Agar alat dapat digunakan , maka dibutuhkan catu daya yang memberikan daya pada seluruh rangkaian. Power supply yang mengubah arus listrik bolak – balik menjadi arus listrik searah. Perangkat elektronika dicatu oleh supply arus searah DC(Direct Current) yang stabil agar pada saat digunakan akan stabil dengan baik. Sumber catu daya yang besar adalah sumber bolak-balik AC (Alternating Current) dari pembangkit tenaga listrik. Untuk itu diperlukan suatu perangkat catu daya yang dapat mengubah arus bolak balik menjadi arus searah.
Maka pin-pin setiap komponen dapat dihubungkan sebgai berikut:
1. Pin ground pada power supply 5V dihubungkan dengan pin ground ATMEGA 8535
2. Pin 5V pada power supply 5V dihubungkan dengan pin Vcc ATMEGA 8535
3.2.6 Rangkaian Keseluruhan Sistem
Fungsi dari keseluruhan system adalah untuk membuat catu daya laboratorium terkendali arus dan tegangan menggunakan mikrokontroler dimana proses tegangan keluarannya dan dapat ditampilkan ke LCD.
1. Sumber tegangan bolak balik (AC) dari jala-jala PLN yang akan disearahkan;
2. Power Supply merupakan sirkuit yang dikhususkan untuk mengubah arus listrik bolak-balik menjadi arus searah. Pada regulasi linier dalam mengubah tegangan AC menjadi DC dapat melalui beberapa tahap berikut ini. Pertama, tegangan AC disearahkan dengan menggunakan penyearah (rectifier) untuk menghasilkan tegangan DC, kemudian ditapis (filter) untuk menghasilkan tegangan DC yang lebih halus dan akhirnya tegangan diatur agar menghasilkan tegangan keluaran DC yang diinginkan dengan menggunakan regulator tegangan.
3. MCP4131 akan digunakan sebagai converter digital ke analog yang dapat diterima oleh regulator tegangan LM317 sebagai resistor yang nilainya dapat berubah, sehingga tegangan output ikut berubah, nilai digital akan dikirimkan oleh mikrokontroller ke MCP4131, dan hasilnya akan ditampilkan pada display LCD.
Gambar 3. 6 Rangkaian Keseluruhan Sistem
Sistem kerja alat ini dirancang untuk mendeteksi kematangan pada buah jeruk dengan menggunakan sensor TCS 3200 yang berfungsi sebagai pendeteksi kematangan buah jeruk . Cara kerja sensor TCS 3200 ini dengan meletakkan buah jeruk diatas sensor TCS 3200 yang sudah dirancang yang akan dideteksi warna buah jeruknya. Data dari sensor akan dikirimkan ke ATMEGA 8535, setelah diproses maka data akan ditampilkan ke LCD. Di LCD kita bisa lihat RGB yang keluar pada buah jeruk yang dideteksi kematangan buahnya.Dan dibantu oleh power supply adaptor 5V sebagai penguat dalam alat tersebut.
3.3 Perancangan Dan Pembuatan PCB 3.3.1 Alat dan bahan pembuatan PCB
1. Papan Pcb
Printed Circuit Board (PCB) adalah sebuah papan rangkaian yang terbuat dari bahan ebonit( Pertinax) atau fiber glass dimana salah satu sisi permukaannya dilapisi dengan tembaga tipis.Jenis ini umumnya disebut single side karana hanya memiliki satu permukaan yang berlapiskan tembaga. Sedangkan PCB yang kedua sisinya digunakan untuk pembuatan rangkaian yang bersifat kompleks dan rumit, sehingga kedua bagian sisinya dapat difungsikan sebagai jalur – jalur pengawatan, PCB ini juga berfungsi sebagai dudukan komponen – komponen.
2. Kertas Milimeter Block
Kertas milimeter block adalah kertas bergaris yang memiliki block kotak bergaris yang telah terukur. Dimana kertas milimeter block dalam pembuatan papan PCB digunakan untuk menggambar gambar rangkaian, gambar tata letak komponen, dan gambar jalur PCB
3. Setrika
Setrika ini berfungsi untuk menggosok gambar rangkaian yang sudah di print ke permukaan papan PCB polos agar dapat digunakan untuk membuat projek tersebut.
4. Pelarut Pcb
Bahan Pelarut untuk menghilangkan lapisan tembaga pada papan PCB yang tidak tergambar pola jalur (tidak tertutup tinta) adalah dengan melakukan etching (pelarutan). Ada beberapa bahan kimia yang dapat dipergunakan untuk etching diantaranya adalah larutan :
a.Feri Clorida(FeCl3) b.Natrium Sulf (Na2SO4) c.Asam Nitrat (HNO3)
d.Asam Clorida + Perhidrosida (HCl + H2O2) 5. Amplas
Amplas (kadang juga disebut kertas pasir) adalah sejenis kertas yang digunakan untuk membuat permukaan benda - benda menjadi lebih halus dengan cara menggosokkan salah satu permukaan amplas yang telah ditambahkan bahan yang kasar kepada permukaan benda tersebut.
6. Pisau Cutter
Cutter memiliki beragam bentuk dan ukuran, ada yang besar, sedang, dan kecil. Ada yang berbentuk bulat, panjang atau seperti gantungan kunci. Tapi meskipun memiliki berbagai bentuk dan ukuran yang berbeda - beda, fungsi cutter cuma satu, yaitu untuk memotong.
7. Bor Pcb
Bor PCB adaalah merupakan bor listrik tangan mini yang digunakan untuk membuat lubang pada PCB, lubang - lubang yang terdapat di bantalan PCB yang berfungsi untuk menaruh kaki komponen elektronika.
Langkah-langkah yang harus dilakukan dalam pembuatan PCB : a. Pertama-tama mendesain layout PCB menggunakan software
Ares Proteus.
b. Mencetak gambar layout dengan kertas glossy tinta serbuk.
c. Selanjutnya mengunting kertas layout PCB yang sudah diprint sesuai dengan ukuran.
d. Mempersiapkan papan PCB dan mengukur PCB sesuai kebutuhan.
e. Memotong PCB sesuai dengan ukuran menggunakan alat pemotong atau cuter.
f. Membersihkan lapisan tembaga PCB dengan stel wool atau amplas sampai bersih. Hingga tidak ada bekas sidik jari atau karat yang menempel pada PCB tersebut.
g. Menyablon PCB
1. Memasang kertas glossy pada PCB dengan permukaan yang terdapat cetakan gambar menghadap ke sisi PCB polos yang terdapat lapisan tembaganya.
2. Menyiapkan setrika sampai dengan tingkat panas yang sedang. Setrika tidak boleh terlalu panas, karena bisa membuat tembaga pada PCB memuai dan mengelembung.
Juga tidak boleh terlalu dingin, karena selain akan membuat proses penyablonan lebih lama juga membuat tinta jalur PCB tidak menempel dengan sempurna.
3. Menyetrika kertas glossy dengan penekanan yang sedang dan merata pada setiap bagian PCB
4. Setelah kertas glossy merekat pada PCB, PCB direndam dalam air sampai kertas glossy terangkat dengan sendirinya, atau dengan mengosok kertas dengan perlahan menggunakan tangan mulai dari bagian tengah PCB. Hal ini dilakukan agar tidak merusak tinta yang sudah merekat pada PCB.
5. Setelah selesai proses penyablonan, memastikan tidak ada gambar jalur PCB yangterpotong atau mengelupas. Jika ada gambar jalur yang hilang, dapat ditambal atau disambung menggunakan spidol permanen.
h. Menaburkan FeCl3 ke dalam nampan non logam dan melarutkannya menggunakan air panas. Semakin banyak
FeCl3 akan mempercepat pelarutan. Air yang panas juga akan mempercepat proses pelarutan
i. Setelah FeCl3 larut dalam air, memasukan PCB yang terdapat gambar layout ke dalamnya. Untuk mempercepat proses pelarutan, dapat dilakukan dengan menggoyang-goyangkan nampan secara perlahan. Hal ini dilakukan secara terus menerus sampai semua tembaga yang tidak tertutup tinta dipermukaan PCB larut.
j. Setelah tembaga yang tidak tertutup tinta telah larut, PCB diangkat dan dibersihkan dengan air mengalir.
k. Mengeringkan PCB dan menggosoknya menggunakan steel wool sampai tintayang melekat pada jalur PCB bersih. Hal ini dilakukan agar mempermudah penyolderan komponen.
l. Tahap selanjutnya yaitu drilling atau membuat lubang pada PCB. Mata bor yang digunakan memiliki diameter kecil, antara 0,8 dan 1 milimeter untuk komponen dan 3 milimeter untuk mur-baut.
m. Setelah menggebor PCB, selanjutnya melapisi PCB menggunakan gondorukem pada permukaan tembagaPCB agar tidak mudah teroksidasi, juga untuk mempermudah proses penyolderan. Gondorukem akan membuat timah lebih mudah menempel pada tembaga saat disolder.
n. Memasang komponen sesuai dengan sekema rangkaian, jangan sampai keliru dAalam memasang komponen terutama jika ada polaritas atau kutubnya.
o. Setelah komponen terpasang dengan benar, dapat merekatkan bagian kaki-kaki komponen dengan cara disolder. Dalam penyolderan harap berhati-hati dan jangan menghirup asap dari timah solder, karena berbahaya bagi kesehatan.
Sebaiknya dalam melakukan penyolderan gunakan masker penutup hidung. Selain itu juga jangan terlalu lama menyolder komponen, karena beberapa komponen tidak tahan terhadap
panas seperti IC, transistor, LED, bahakan kapasitor bisa kemungkinan akan mati.
p. PCB selesai dibuat, kemudian melakukan pengecekan apakah layout yang telah dibuat dapat bekerja dengan baik atau belum.
Pada saat rangkaian dihubungkan dengan umber tegangan, maka jalur – jalur pengawatan pada PCB ini akan berfungsi sebagai penghantar arus listrik.
Jalur - jalur pengawatan tersebut akan menghubungkan satu komponen dengan komponen yang lain secara terpadu, sehingga berbentuk suatu rangkaian elektronik. Menggunakan PCB didalam perakitan – perkitan peralatan elektronik, diperoleh keuntungan antara lain :
1. Mudah mencari kerusakan, jika alat tersebut mengalami gangguan.
2. Dapat dibuat peralatan elektronik yang semakin kecil, karena tempat dudukan komponen dapat dipersempit.
3. Sedikit menggunakan kabel.
4. Pada peralatan yang bekerja dengan frekwensi Tinggi dapat dicegah terjadinya frekuensi liar
Gambar 3. 7 Skematik PCB pada Eagle
3.3.2 Setiap komponen yang digunakan disolder pada PCB
Setelah komponen terpasang dengan benar, dapat merekatkan bagian kaki- kaki komponen dengan cara disolder. Dalam penyolderan harap berhati-hati dan jangan
menghirup asap dari timah solder, karena berbahaya bagi kesehatan. Sebaiknya dalam melakukan penyolderan gunakan masker penutup hidung. Selain itu juga jangan terlalu lama menyolder komponen, karena beberapa komponen tidak tahan terhadap panas seperti IC, transistor, LED, bahakan kapasitor bisa kemungkinan akan mati.
Gambar 3. 8 Setiap Komponen dipasang pada PapanPCB
3.4 Flowchart Sistem Kerja Pendeteksi Warna
Flowchart merupakan bagan dengan simbol yang menggambarkan urutan proses secara detail dan hubungan setiap proses dengan proses yang lainnya.
Berikut adalah flowchart perancangan alat pada judul ini:
Gambar 3.11 Flowchart Mulai
Inisialisasi
Membaca Nilai Sensor
Mengkonversi Nilai sensor Kekode Warna
Tampilan Nilai Ke LCD
Selesai
BAB IV
PEMBAHASAN HASIL PENGUKURAN
Untuk mengetahui kinerja dari sistem pendeteksi apakah sesuai dengan harapan, maka perlu dilakukan pengukuran terhadap alat tersebut. Pengukuran yang dilakukan meliputi pengukuran sensor warna dengan tujuan untuk melihat kinerja dari sensor warna dalam mengukur frekuensi warna RGB. Setelah semua rangkaian bekerja dengan secara normal, maka dilakukan pengujian secara keseluruhan.
4.1 Pengujian Komponen
4.1.1 Pengujian ATMega 8535
Untuk mengetahui apakah minimum sistem ATMega 8535 ini dapat bekerja dengan baik maka harus menjalankan program AVR dengan menggunakan bahasa visual C++ pada minimum sistem tersebut.Setelah melakukan proses Download program Test Led.Hex maka rangkaian LED pada Minimum System ATMega 8535 akan padam (PORTB=0b11111111;) selama 1 detik ( delay_ms(1000); ) kemudian LED menyala (PORTB=0b00000000;) selama 1 detik ( delay_ms(1000); ) begitu seterusnya selama tak terhingga. Hal ini membuktikan bahwa rangkaian minimum sistem ATMega 8535 bekerja dengan baik.
No. Pengukuran Vout
(Volt)
Vout terbaca (Volt)
Error (%)
1. I/O Tanpa Beban 5 Volt 5 Volt 0 % 3.3 Vol 3.29 Volt 0.3 % 2. I/O dengan Beban 5 Volt 5 Volt 0 %
3.3 Volt 3.29 Volt 0,3 %
Gambar 3.9 Pengujian atmega
4.1.2 Pengujian LCD 16 x 2
Pegujian LCD dilakukan dengan memprogram Arduino dengan sederhana menggunakan software Arduino IDE. Sebelumnya LCD sudah dihubungkan dengan I2C terlebih dahulu. Arduino dihubungkan dengan I2C untuk mengakses LCD, modul I2C digunakan untuk memberikan efisiensi pada penggunaan pin Arduino. Pengujian LCD dilakukan dengan dengan mengatur kontras dari LCD dengan mengatur potensio dari I2C sampai karakter dari LCD dapat tampil dengan jelas. Berikut adalah tampilan pengujian LCD 16x2 dengan kode program menampilkan kata .
Dilakukan dengan program
#include <LiquidCrystal.h>
// initialize the library by associating any needed LCD interface pin // with the arduino pin number it is connected to
const int rs =8, en = 9, d4 = 4, d5 = 5, d6 = 6, d7 = 7;
LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);
void setup() {
// set up the LCD's number of columns and rows:
lcd.begin(16, 2);
// Print a message to the LCD.
lcd.print("hello, world!");
}
void loop() {
// set the cursor to column 0, line 1
// (note: line 1 is the second row, since counting begins with 0):
lcd.setCursor(0, 1);
// print the number of seconds since reset:
lcd.print(millis() / 1000);
}
Berikut hasil yang ditampilkan
3.10 Gambar Percobaan LCD 4.1.3 Pengujian TCS 3200
Pengujian sensor TCS3200 dilakukan dengan mendeteksi kematangan dengan menggunakan sensor TCS 3200 yang berfungsi sebagai pendeteksi kematangan buah jeruk . Cara kerja sensor TCS 3200 ini dengan meletakkan buah jeruk diatas sensor TCS 3200 yang sudah dirancang yang akan dideteksi warna buah jeruknya. Data dari sensor akan dikirimkan ke ATMEGA 8535, setelah diproses maka data akan ditampilkan ke LCD sehingga bisa dilihat.
No ATMEGA 8535 TCS 3200 Tegangan
1 PB 3 S0 3,3V
4.1.4 Pengujian LCD dan ATMega8535
Data dari sensor TCS 3200 akan dikirimkan ke ATMEGA 8535, setelah diproses di ATMega 8535 maka data akan ditampilkan ke LCD. Di LCD kita bisa lihat RGB yang keluar pada buah jeruk yang dideteksi kematangan buahnya.
4.2 Pengukuran dan Hasil Pengukuran Sistem 4.2.1 Sensor Warna
Pengujian sistem dilakukan dengan memprogram alat agar dapat berfungsi dengan baik sesuai kebutuhan kerja alat yang diinginkan. Pengukuran dilakukan dengan metode membandingkan nilai alat yang sudah dibuat. Pengukuran dilakukan terhadap 2 buah jeruk yang berbeda warna. Sehingga dapat diperoleh atau percobaan sebagai berikut:
2 PB 2 S1 3,3V
3 PB 1 S2 3,3V
4 PB 0 S3 3,3V
5 PB 4 S4 3,3V
6 PB 5 OUT 3,3V
LCD ATMega 8535
GND GND
VCC 5V
CCM 3.3V
RS 2,7V
RW GND
E 2.7V
D0 -
D1 -
D2 -
D3 -
D4 -
D5 2.7V
D6 2.7V
D7 2.7V
NC1 5V
NC2 GND
No Design
Pembacaan Serial Mnitor
Red Green Blue Kondisi
1 Buah Jeruk 491 275 308 Matang
2 Buah Jeruk 491 512 487 Mentah
3 Buah Jeruk 491 477 462 Mentah
Tabel 4.1 Pengukuran Sensor Warna 4.2 Kalibrasi Alat
Kalibrasi adalah untuk menentukan kebenaran konvensional nilai pemasukan alat ukur dengan cara membandingkan terhadap standar ukur. Suatu sensor perlu dilakukan kalibrasi agar pengukurannya sesuai. Kalibrasi sensor TCS 3200 sendiri diperlukan sebuah data yakni nilai standart warna internasional.
Tabel 4.2 Nilai RGB Buah Jeruk Dengan Pembanding Standart Warna Internasional
Dari tabel 4.2 maka hasil presentasi ralat warna buah jeruk dapat dihitung:
% = hasil pengujian alat−hasil pengujian alat pembanding
hasil pengujian alat pembanding × 100%
1. % 𝑀𝑎𝑡𝑎𝑛𝑔 =491−255
255 × 100% = 0,92%
2. % 𝑀𝑒𝑛𝑡𝑎ℎ =512−255
255 × 100% = 1%
3. % 𝑀𝑒𝑛𝑡𝑎ℎ =477−255
255 × 100% = 0,87%
Kondisi Buah Jeruk
Hasil Nilai RGB yang diuji
Nilai Standart warna
Internasional
Ralat (%)
R G B R G B R G B
Matang 491 275 308 255 0 0 0,92 - -
Mentah 491 512 487 0 255 0 - 1 -
Mentah 419 477 462 0 255 0 - 0,87 -
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Setelah melakukan tahap perancangan dan pembuatan sistem yang kemudian dilanjutkan dengan tahap pengujian dan analisis maka dapat diambil kesimpulan:
1. Sensor TCS3200 yang digunakan untuk mendeteksi warna,data yang didapat cukup akurat sesuai dengan spesifikasi module sensor TCS3200 tersebut sehingga dapat digunakan sebagai alat pendeteksi warna.
2. Nilai tegangan keluaran sensor warna RGB yang bekerja ketika dalam pengujian nilai yang keluar berbeda beda setiap warna.
3. Dari hasil percobaan dengan buah jeruk yang berbeda-beda warna,terdapat pula hasil yang bebeda - beda sudah diketahui bahwa RGB dari warna buah jeruk yang berbeda – beda itu menghasilkan nilai yang berbeda beda.
5.2 Saran
Dari hasil proyek ini masih terdapat beberapa kekurangan dan dimungkinkan untuk pengembangan lebih lanjut.Oleh karenannya penulis merasa perlu untuk memberi saran sebagai berikut:
1. Sebaiknya pendeteksi warna pada objek atau benda memiliki lebih banyak variasi warna agar lebih kompleks.
2. Pada pendeteksi warna yang memiliki bentuk bulat sebaiknya tidak hanya dilakukan pada bidang datar,agar sensor dapat mendeteksi secara keseluruhan pada objek tersebut.
3. Diharapkna pembaca dapat memberikan kritik dan saran terhadap penulis.
DAFTAR PUSTAKA Blocher,Richard.2003.Dasar Elektronika.Yogyakarta:Andi
Budiharto,widodo.2005.Panduan LengkaBelajarMikrokontroler.Jakarta:PT.Media Komputindo.
D. Pertuzella,Frank.2001.Elektronik industri.Yogyakarta:Andi
Fitzgerald.A,E,2010.Dasar- Dasar Elektrotehnik.Jilid 1.Jakarta:Erlangga Gunahdi,Albert.2002.Sensor Warna Dengan Menggunakan kamera video Berbasis Komputer Pribadi,Jakarta.
http://e-belajarelektronika.com/sensor.html
http://mikrokontroler.blogspot.com/2003/09?sensor,html http://zonaelektro.comzona
Lampiran 1
Gambar Standar Warna Internasional
Lampiran 2 Program Alat
#include <LiquidCrystal.h>
#include <tcs3200.h>
#include <HCSR04.h>
#define S0 12
#define S1 11
#define S2 10
#define S3 9
#define sensorOut 8
const int rs = 16, en = 17, d4 = 18, d5 = 19, d6 = 20, d7 = 21;
LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);
// Stores frequency read by the photodiodes int redFrequency = 0;
int greenFrequency = 0;
int blueFrequency = 0;
// Stores the red. green and blue colors int redColor = 0;
int greenColor = 0;
int blueColor = 0;
void setup() {
// Setting the outputs pinMode(S0, OUTPUT);
pinMode(S1, OUTPUT);
pinMode(S2, OUTPUT);
pinMode(S3, OUTPUT);
// Setting the sensorOut as an input pinMode(sensorOut, INPUT);
// Setting frequency scaling to 20%
digitalWrite(S0,HIGH);
digitalWrite(S1,LOW);
// Begins serial communication Serial.begin(9600);
lcd.begin(16, 2);
}
void loop() {
// Setting RED (R) filtered photodiodes to be read digitalWrite(S2,LOW);
digitalWrite(S3,LOW);
// Reading the output frequency
redFrequency = pulseIn(sensorOut, LOW);
// Remaping the value of the RED (R) frequency from 0 to 255 // You must replace with your own values. Here's an example:
// redColor = map(redFrequency, 70, 120, 255,0);
redColor = map(redFrequency, 39, 103, 255,0);
// Printing the RED (R) value Serial.print("R = ");
Serial.print(redColor);
lcd.print("R = ");
lcd.print(redFrequency);
delay(100);
// Setting GREEN (G) filtered photodiodes to be read digitalWrite(S2,HIGH);
digitalWrite(S3,HIGH);
// Reading the output frequency
greenFrequency = pulseIn(sensorOut, LOW);
// Remaping the value of the GREEN (G) frequency from 0 to 255 // You must replace with your own values. Here's an example:
// greenColor = map(greenFrequency, 100, 199, 255, 0);
greenColor = map(greenFrequency, 61, 109, 255, 0);
// Printing the GREEN (G) value Serial.print(" G = ");
Serial.print(greenColor);
lcd.setCursor(8, 0);
// print the number of seconds since reset:
lcd.print("G = ");
lcd.print(greenFrequency);
delay(100);
// Setting BLUE (B) filtered photodiodes to be read digitalWrite(S2,LOW);
digitalWrite(S3,HIGH);
// Reading the output frequency
blueFrequency = pulseIn(sensorOut, LOW);
// Remaping the value of the BLUE (B) frequency from 0 to 255 // You must replace with your own values. Here's an example:
// blueColor = map(blueFrequency, 38, 84, 255, 0);
blueColor = map(blueFrequency, 38, 125, 255, 0);
// Printing the BLUE (B) value Serial.print(" B = ");
Serial.print(blueColor);
lcd.setCursor(0, 1);
// print the number of seconds since reset:
lcd.print("B = ");
lcd.print(blueFrequency);
delay(100);
// Checks the current detected color and prints // a message in the serial monitor
if(redColor > greenColor && redColor > blueColor){
Serial.println(" - RED detected!");
lcd.setCursor(8, 1);
lcd.print("MATANG ");
}
if(greenColor > redColor && greenColor > blueColor){
Serial.println(" - GREEN detected!");
lcd.setCursor(8, 1);
lcd.print("Mentah ");
}
if(blueColor > redColor && blueColor > greenColor){
Serial.println(" - BLUE detected!");
lcd.setCursor(8, 1);
lcd.print("mentah");
} }
Lampiran 4 Gambar Alat
