BAB II DASAR TEORI
2.1 Teori Warna
2.1.1 Warna Dalam Cahaya
Warna dapat didefinisikan sebagai bagian dari pengalamatan indera pengelihatan, atau sebagai sifat cahaya yang dipancarkan. Proses terlihatnya warna adalah dikarenakan adanya cahaya yang menimpa suatu benda, dan benda tersebut memantulkan cahaya ke mata (retina) kita hingga terlihatlah warna. Benda berwarna merah karena sifat pigmen benda tersebut memantulkan warna merah dan menyerap warna lainnya. Benda berwarna hitam karena sifat pigmen benda tersebut menyerap semua warna. Sebaliknya suatu benda berwarna putih karena sifat pigmen benda tersebut memantulkan semua warna. Teori dan pengenalan warna telah banyak dipaparkan oleh para ahli, diantaranya sebagai berikut:
a. Eksperimen James Clerck Maxwell (1855-1861)
Penemuan Young dan Helmholtz membuktikan bahwa terdapat hubungan antara warna cahaya yang datang ke mata dengan warna yang diterima di otak. Hal ini merupakan dukungan awal terhadap asumsi Newton tentang cahaya dan warna-warna benda. Asumsi Newton menyatakan bahwa benda yang tampak berwarna sebenarnya hanyalah penerima, penyerap, dan penerus warna cahaya yang ada dalam spektrum. James Clerck Maxwell membuat serangkaian percobaan dengan menggunakan proyektor cahaya dan penapis (filter) berwarna. 3 buah proyektor yang telah diberi penapis (filter) warna yang berbeda disorotkan ke layar putih di ruang gelap. Penumpukkan dua atau tiga cahaya berwarna ternyata menghasilkan warna cahaya yang lain (tidak dikenal) dalam pencampuran warna dengan menggunakan tinta/cat/bahan pewarna. Penumpukkan (pencampuran) cahaya hijau dan cahaya merah, misalnya menghasilkan warna kuning.
Eksperimen Maxwell merupakan model atau tiruan yang bagus sekali untuk memudahkan pemahaman kita tentang bagaimana reseptor mata menangkap cahaya sehingga menimbulkan penglihatan berwarna di otakPencampuran warna dalam cahaya dan bahan pewarna menunjukkan gejala yang berbeda. Sekalipun begitu, dengan memperhatikan hasilnya secara seksama pada pencampuran masing- masing warna primer, dapatlah diperkirakan adanya suatu hubungan yang saling terkait satu sama lain. Warna kuning dalam cahaya ternyata dapat dihasilkan dengan menambahkan warna cahaya primer hijau pada cahaya merah. Cara menghasilkan warna cahaya baru dengan mencampurkan 2 atau lebih warna cahaya disebut “pencampuran warna secara aditif” (additive= penambahan). Warna- warna utama cahaya (merah, hijau, biru) selanjutnya kemudian dikenal juga sebagai warna- warna utama aditif (additive primaries). Pencampuran warna secara aditif hanya dipergunakan dalam pencampuran warna cahaya.
Hasil pencampuran warna ini menunjukkan gejala yang berbeda bidang pencampuran warna seperti pada cat. Dengan pencampuran bahan pewarna (cat) warna cat merah dapat dihasilkan dengan mencampur cat warna primer magenta dan cat warna primer yellow. Mencampurkan 2 atau lebih cat berwarna pada hakekatnya adalah mengurangi intensitas dan jenis warna cahaya yang dapat terpantul kembali oleh benda/cat tersebut. Pencampuran warna serupa ini dengan menggunakan pewarna/cat kemudian disebut dengan pencampuran warna secara substraktif (substractive= pengurangan). Warna- warna utama dalam cat/bahan pewarna kemudian lazim disebut dengan warna-warna utama /primer substraktif (substractive primaries).
b. Teori Newton (1642-1727)
(seperti cahaya matahari) sesungguhnya merupakan gabungan cahaya berwarna dalam spektrum
Gambar 2.1 Spektrum Cahaya pada Prisma
Newton kemudian menyimpulkan bahwa benda- benda sama sekali tidak berwarna tanpa ada cahaya yang menyentuhnya. Sebuah benda tampak kuning karena fotoreseptor (penangkap/penerima cahaya) pada mata manusia menangkap cahaya kuning yang dipantulkan oleh benda tersebut. Sebuah apel tampak merah bukan karena apel tersebut berwarna merah, tetapi karena apel tersebut hanya memantulkan cahaya merah dan menyerap warna cahaya lainnya dalam spektrum.
Gambar 2.2 Mata Melihat Apel Berwarna Merah
2.1.2 Warna Dalam Bentuk Gelombang
Gelombang pada dasarnya adalah suatu cara perpindahan energi dari satu tempat ke tempat lainnya. Energi dipindahkan melalui pergerakan lokal yang relatif kecil pada lingkungan sekitarnya. Energi pada sinar berjalan karena perubahan lokal yang fluktuatif pada medan listrik dan medan magnet, oleh karena itu disebut radiasi elektromagnetik.
a. Panjang gelombang, frekuensi, dan kecepatan cahaya
Setiap warna mempunyai panjang gelombang dan frekuensi yang berbeda. Bentuknya dapat ditunjukkan dalam suatu bentuk gelombang sinusoida. Berikut gambar gelombang dari berbagai macam frekuensi warna:
Gambar 2.3 Gelombang frekuensi warna cahaya
Jika kita menggambarkan suatu berkas sinar sebagai bentuk gelombang, jarak antara dua puncak atau jarak antara dua lembah atau dua posisi lain yang identik dalam gelombang dinamakan panjang gelombang.
Gambar 2.4 Panjang Gelombang
f = 1 ... (2.1) T
dengan,
T = perioda (m) dan
f = frekuensi (Hz).
Sinar oranye, mempunyai frekuensi sekitar 5 x 1014 Hz ( dapat dinyatakan
dengan 5 x 108 MHz - megahertz). Artinya terdapat 5 x 1014 puncak gelombang yang lewat tiap detiknya. Sinar mempunyai kecepatan tetap pada media apapun. Sinar
selalu melaju pada kecepatan sekitar 3 x 108 meter per detik pada kondisi hampa, dan dikenal dengan kecepatan cahaya. Terdapat hubungan yang sederhana antara panjang gelombang dan frekuensi dari suatu warna dengan kecepatan cahaya:
c = λ. f... (2.2) dengan,
c = kecepatan cahaya ( 3 x 108m/s) , λ = panjang gelombang (m) dan
f = frekuensi (Hz).
Hubungan ini artinya jika ki a menaikkan frekuensi, maka panjang gelombang akan berkurang. Sebagai contoh, jika kita mendapatkan sinar warnamerah mempunyai panjang gelombang 650 nm, dan hijau 540 nm, maka dapat diketahui bahwa warna hijau memiliki frekuensi yang besar daripada warna merah.
b. Spektrum Warna
Warna yang kita lihat diinterpretasikan dalam bentuk spektrum warna atau spektrum sinar tampak. Berikut adalah warna –warna dari spektrum sinar tampak:
Warna Panjang gelombang (nm)
Ungu 380 - 435
Biru 435 - 500
Hijau 520-565
Orange 590-625
Merah 625-740
Tabel 2.1 Spektrum Warna
Pada kenyataannya, warna saling bercampur satu sama lain. Spektrum warna tidak hanya terbatas pada warna- warna yang dapat kita lihat. Sangat mungkin mendapatkan panjang gelombang yang lebih pendek dari sinar ungu atau lebih panjang dari sinar merah. Pada spektrum yang lebih lengkap, akan ditunjukan ultra-unggu dan infra-merah, tetapi dapat diperlebar lagi hingga sinar-X dan gelombang radio, diantara sinar yang lain. Gambar berikut menunjukan posisi spektrum-spektrum tersebut.
2.2 Teknik Konversi Frekuensi Output Sensor Menjadi Data Digital
Secara umum frekuensi adalah jumlah gelombang yang terjadi dalam waktu tertentu. Dalam elektronika digital, pengertian frekuensi disamakan dengan sinyal atau gelombang kotak atau juga pulsa. Nilai frekuensi dapat dihitung dari jumlah gelombang kotak dalam selang waktu tertentu.
Berdasarkan gambar diatas dalam selang waktu 1 milidetik frekuensi yang dihasilkan dapat diketahui dengan menghitung jumlah gelombang kotak atau disebut juga pulsa-pulsa digital. Misalkan pada gambar 2.8 (b) terjadi 16 pulsa kota dalam waktu 1 milidetik, berarti frekuensi yang dihasilkan adalah 16.000 pulsa perdetik atau 16kHz.
Demikian juga pada gambar 2.8(c) terjadi 8 gelombang kotak atau pulsa dalam 1
mikrokontroler harus sesuai/ mengikuti prosedur seperti yang telah dijelaskan diatas. Yaitu, frekuensi output/sinyal dari sensor diambil dalam selang waktu tertentu. Kemudian jumlah pulsa yang diterima dalam selang waktu tersebut disimpan kedalam register 8 bit yang ada pada mikrokontroler untuk dikonversikan menjadi data digital 8 bit dan menampilkan hasilnya melalui fasilitas port I/O yang ada pada mikrokontroler. Data digital yang dihasilkan dapat diubah kembali kedalam frekuensi dengan cara yang dijelaskan seperti diatas.
2.3 Pengertian LDR
Light Dependent Resistor atau disingkat dengan LDR adalah jenis Resistor yang nilai hambatan atau nilai resistansinya tergantung pada intensitas cahaya yang diterimanya. Nilai Hambatan LDR akan menurun pada saat cahaya terang dan nilai Hambatannya akan menjadi tinggi jika dalam kondisi gelap. Dengan kata lain, fungsi LDR (Light Dependent Resistor) adalah untuk menghantarkan arus listrik jika menerima sejumlah intensitas cahaya (Kondisi Terang) dan menghambat arus listrik dalam kondisi gelap.
Naik turunnya nilai Hambatan akan sebanding dengan jumlah cahaya yang diterimanya. Pada umumnya, Nilai Hambatan LDR akan mencapai 200 Kilo Ohm (kΩ) pada kondisi gelap dan menurun menjadi 500 Ohm (Ω) pada Kondisi Cahaya Terang.
Gambar 2.5 Bentuk dan Simbol LDR
2.4 ARDINO UNO
Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open-source,
diturunkan dari Wiring platform, dirancang untuk memudahkan penggunaan elektronik
dalam berbagai bidang. Hardwarenya memiliki prosesor Atmel AVR dan softwarenya
memiliki bahasa pemrograman sendiri. Saat ini Arduino sangat populer di seluruh dunia.
Banyak pemula yang belajar mengenal robotika dan elektronika lewat Arduino karena
mudah dipelajari. Tapi tidak hanya pemula, para hobbyist atau profesional pun ikut
senang mengembangkan aplikasi elektronik menggunakan Arduino.
Gambar 2.6 Arduino uno
Bahasa yang dipakai dalam Arduino bukan assembler yang relatif sulit, tetapi bahasa
menyederhanakan proses bekerja dengan mikrokontroler, sekaligus menawarkan berbagai
macam kelebihan antara lain:
a. Murah – Papan (perangkat keras) Arduino biasanya dijual relatif murah (antara
125ribu hingga 400ribuan rupiah saja) dibandingkan dengan platform mikrokontroler
pro lainnya. Jika ingin lebih murah lagi, tentu bisa dibuat sendiri dan itu sangat
mungkin sekali karena semua sumber daya untuk membuat sendiri Arduino tersedia
lengkap di website Arduino bahkan di website-website komunitas Arduino lainnya.
Tidak hanya cocok untuk Windows, namun juga cocok bekerja di Linux.
b. Sederhana dan mudah pemrogramannya – Perlu diketahui bahwa lingkungan
pemrograman di Arduino mudah digunakan untuk pemula, dan cukup fleksibel bagi
mereka yang sudah tingkat lanjut. Untuk guru/dosen, Arduino berbasis pada
lingkungan pemrograman Processing, sehingga jika mahasiswa atau murid-murid
terbiasa menggunakan Processing tentu saja akan mudah menggunakan Arduino.
c. Perangkat lunaknya Open Source – Perangkat lunak Arduino IDE dipublikasikan
sebagai Open Source, tersedia bagi para pemrogram berpengalaman untuk
pengembangan lebih lanjut. Bahasanya bisa dikembangkan lebih lanjut melalui
pustaka-pustaka C++ yang berbasis pada Bahasa C untuk AVR.
d. Perangkat kerasnya Open Source – Perangkat keras Arduino berbasis mikrokontroler
ATMEGA8, ATMEGA168, ATMEGA328 dan ATMEGA1280 (yang terbaru
ATMEGA2560). Dengan demikian siapa saja bisa membuatnya (dan kemudian bisa
menjualnya) perangkat keras Arduino ini, apalagi bootloader tersedia langsung dari
perangkat lunak Arduino IDE-nya. Bisa juga menggunakan breadoard untuk membuat
perangkat Arduino beserta periferal-periferal lain yang dibutuhkan.
2.4.1 KELEBIHAN ARDUINO
2.4.2 SOKET USB
Soket USB adalah soket kabel USB yang disambungkan kekomputer atau laptop.Yang berfungsi untuk mengirimkan program ke arduino dan juga sebagai port komunikasi serial.
2.4.3 INPUT/OUTPUT DIGITAL DAN INPUT ANALOG
Input/output digital atau digital pin adalah pin pin untuk menghubungkan arduino dengan komponen atau rangkaian digital. contohnya , jika ingin membuat LED berkedip,LED tersebut bisa dipasang pada salah satu pin input atau output digital dan ground. komponen lain yang menghasilkan output digital atau menerima input digital bisa disambungkan ke pin pin ini.Input analog atau analog pin adalah pin pin yang berfungsi untuk menerima sinyal dari komponen atau rangkaian analog. contohnya , potensiometer, sensor suhu, sensor cahaya, dll.
2.4.4 Baterai / Adaptor
Soket baterai atau adaptor digunakan untuk menyuplai arduino dengan tegangan dari baterai/adaptor 9V pada saat arduino sedang tidak disambungkan kekomputer. Jika arduino sedang disambungkan kekomputer dengan USB, Arduino mendapatkan suplai tegangan dari USB, Jika tidak perlu memasang baterai/adaptor pada saat memprogram arduino.
