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
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
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.
Modul sensor warna Dt-sense Mikrokontroller ATmega8535 LCD Saklar input 1 Saklar input 4 Saklar input 2 Kertas warna Saklar input 3
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
Mulai
Inisialisasi port dan I2C
Kalibrasi putih dan hitam
Pilih mode
Baca warna dan Bandingkan dengan Data yang disimpan
Tampilkan LCD Tampilkan LCD selesai Baca warna? ya Hapus database? tidak tidak Mode normal Mode kalibrasi Hapus database ya Kalibrasi putih dan hitam?
Baca warna dan simpan? Baca RGB dan simpan Tidak tidak Ya ya
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.
GAMBAR 2. Rangkaian lengkap peralatan pengenal warna
HASIL DAN PEMBAHASAN 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 sampel R G B Slot Hitam Merah Hijau Biru Kuning Coklat Ungu Oranye Ungu Terong 0 58 13 7 112 11 11 96 81 162 0 9 91 20 20 2 4 20 13 23 0 6 12 52 35 3 15 23 54 52 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
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.
TABEL 2. Warna sampel, nilai RGB dan slot penyimpanan sampel pada
pengenalan kembali warna
Warna sampel 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 Terong 58 19 54 8 Kuning muda 176 148 64 255 Biru muda 5 33 76 3 Biru tua 49 98 205 255 Hijau muda 100 139 60 255 Putih 83 84 103 255 PB0/T0/XCK 1 PB1/T1 2 PB2/AIN0/INT2 3 PB3/AIN1/OC0 4 PB4/SS 5 PB5/MOSI 6 PB6/MISO 7 PB7/SCK 8 RESET 9 XTAL2 12 XTAL1 13 PD0/RXD 14 PD1/TXD 15 PD2/INT0 16 PD3/INT1 17 PD4/OC1B 18 PD5/OC1A 19 PD6/ICP1 20 PD7/OC2 21 PC0/SCL 22 PC1/SDA 23 PC2/TCK 24 PC3/TMS 25 PC4/TDO 26 PC5/TDI 27 PC6/TOSC1 28 PC7/TOSC2 29 PA7/ADC7 33 PA6/ADC6 34 PA5/ADC5 35 PA4/ADC4 36 PA3/ADC3 37 PA2/ADC2 38 PA1/ADC1 39 PA0/ADC0 40 AREF 32 AVCC 30 X1 11.0592 MHz C2 22p C3 22p OSC1 OSC2 OSC1 OSC2 R5 10K R6 220 D9 POWER VCC D10 1N4148 C1 0.1nF RESET RESET D 7 1 4 D 6 1 3 D 5 1 2 D 4 1 1 D 3 1 0 D 2 9 D 1 8 D 0 7 E 6 R W 5 R S 4 V S S 1 V D D 2 V E E 3 LCD1 LM016L modul sensor dt-sense
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
IEEE Instrumentation and Measurement Technology, pp 1 – 6.
DT-Sense Color Sensor Manual
Book,Texas Advanced Optoelectronic Solutions Inc.
