Kata kunci : Tempat Parkir, Sensor Warna TCS3200, Infrared

       Abstract - Needs a parking space on campus at this time can not deny anymore. Because every day, most of the students driving to campus. Parking system which made it aims to solve one of the problems that the student parking parking anywhere on campus become irregular. This system is a combination of automated systems and identification. The system is designed to utilize optimally the Arduino Uno by combining several other components. Workflow system begins with the reading color identification card in the parking lot before entering the TCS3200 Color Sensor bar parking lot entrances. Along with the periodic results of a combination of infrared and a photodiode as a sensor will identify the presence of vehicles that enter. The whole process will be read and processed by the Arduino Uno. If the analysis of the color of the parking card system microcontroller-based majors is seen from the functional aspect of the system. The results of tests on the functional aspects can be seen that the system can work well depending on the processing card with a color identification system using Color Sensor TCS3200. Systematically and entirely dependent on the performance of the microcontroller.

Keywords: Parking, TCS3200 Color Sensors, Infrared

TCS3200 adalah IC pengkonversi warna cahaya ke nilai frekuensi. Ada dua komponen utama pembentuk IC ini, yaitu photodioda dan pengkonversi arus ke frekuensi. Keluaran dari sensor ini sendiri berupa output digital yang berbentuk pulsa pulsa hasil pembacaan warna RGB yaitu gelombang kotak (duty cycle 50%) frekuensi yang berbanding lurus dengan intensitas cahaya.

Pada prinsipnya pembacaan warna pada TCS 3200 dilakukan secara bertahap yaitu membaca frekuensi warna dasar secara simultan dengan cara memfilter pada tiap tiap warna dasar. Untuk itu diperlukan sebuah pengaturan atau pemprograman untuk memfilter tiap-tiap warna tersebut.

Gambar 2.1 Bentuk fisik Sensor Warna TCS3200

Gambar 2.2 Proses Pembacaan Sensor Warna TCS3200

Sistem sensor infra merah pada dasarnya menggunakan infra merah sebagai media untuk komunikasi data antara receiver dan transmitter. Sistem akan bekerja jika sinar infra merah yang dipancarkan terhalang oleh suatu benda yang mengakibatkan sinar infra merah tersebut tidak dapat terdeteksi oleh penerima. Pada bagian penerima terdapat fotodioda.

Cahaya infra merah pada dasarnya adalah radiasi elektromagnetik dari panjang gelombang yang lebih panjang dari cahaya tampak, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang radio, dengan kata lain infra merupakan warna dari cahaya tampak dengan gelombang terpanjang, yaitu sekitar 700 mm sampai 1 mm. Intensitas cahaya yang dikeluarkan oleh LED Inframerah tergantung arus yang mengalir pada LED Inframerah tersebut. Semakin besar arus yang melaluinya maka intensitas cahaya yang dikeluarkan akan semakin besar, dan semakin kecil arus yang melalui LED Inframerah tersebut maka akan semakin kecil pula intensitas cahaya yang dikeluarkan.

Gambar 2.3 Bentuk fisik LED Inframerah

Photo dioda adalah jenis dioda yang berfungsi untuk mendeteksi cahaya. Berbeda dengan dioda biasa. Komponen elektronik ini akan mengubah cahaya menjadi arus listrik. Cahaya yang dapat di deteksi oleh dioda ini, mulai dari infrared, sinar ultra violet, sampai dengan sinar X.

Photodioda digunakan sebagai penangkap gelombang cahaya yang dipancarkan oleh Infrared. LED infrared akan memancarkan cahaya ke obyek dan photodioda akan menerima cahaya yang dipantulkan oleh obyek tersebut. Intensitas cahaya yang diterima oleh photodioda akan mempengaruhi nilai resistansinya. Besarnya tegangan atau arus listrik yang dihasilkan oleh photodioda tergantung besar kecilnya radiasi yang dipancarkan oleh infrared.

Photodioda ini biasa digunakan untuk mendeteksi pulsa cahaya dalam serat optik dan lainnya yang sensitif terhadap gerakan cahaya, ia bekerja kebalikan dari Light Emitting Diode (LED). Jadi bedanya adalah bila photodioda mendeteksi cahaya dan kemudian menciptakan jalur konduktif yang memungkinkan listrik mengalir. Sedangkan LED menerima listrik kemudian memancarkan cahaya.

Gambar 2.4 Bentuk fisik Photodioda

Motor servo adalah sebuah motor DC dengan sistem umpan balik tertutup di mana pada posisi rotor-nya akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo. Motor ini terdiri dari sebuah motor DC, serangkaian gear, potensiometer, dan rangkaian kontrol. Serangkaian gear yang melekat pada poros motor DC akan memperlambat putaran poros dan meningkatkan torsi motor servo, sedangkan potensiometer dengan perubahan resistansinya saat motor berputar berfungsi sebagai penentu batas posisi putaran poros motor servo.

Prinsip kerja motor servo, Motor servo dikendalikan dengan memberikan sinyal modulasi lebar pulsa (Pulse Wide Modulation / PWM) melalui kabel kontrol. Lebar pulsa sinyal kontrol yang diberikan akan menentukan posisi sudut putaran dari poros motor servo. Motor servo akan bekerja secara baik jika pada bagian kontrolnya diberikan sinyal PWM dengan frekuensi 50Hz.

Gambar 2.5 Bentuk fisik Motor Servo

Pada prinsipnya Arduino Uno merupakan sebuah papan mikrokontroller tersusun dari ATMega328 sebagai mikrokontroller utama dan ATMega16U sebagai perangkat ‘pembantu’ untuk menangani komunikasi data melalui kabel USB. Berikut ini adalah blok diagram mikrokontroller ATMega328.

Gambar 2.6 Blok diagram mikrokontroller ATMega328

Penjelasan dari blok diagram diatas adalah sebagai berikut :

·           UART

UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) merupakan bagian antarmuka yang menangani komunikasi serial dengan perangkat lain. Secara elektrikal, komunikasi serial ini dilakukan dalam level tegangan TTL (0-5V). Jika kebutuhan sistem mengharuskan berkomunikasi dengan level yang lain misalnya RS-232/RS-485/RS-422.

·           RAM (Random Access Memory)

Sesuai namanya, bagian ini merupakan penyimpanan data sementara yang bersifat volatile (hilang saat sumber tenaga dimatikan). ATMega328 memiliki RAM internal sebesar 2KB.

·           Flash Memory

Bagian ini merupakan tempat penyimpanan data yang bersifat non-volatile (tidak hilang saat sumber tenaga dimatikan). Karena sifatnya yang non-volatile, flash memory digunakan untuk menyimpan program dan bootloader Arduino.

·           EEPROM

EEPROM merupakan memori yang mempunyai sifat seperti flash memory yakni non-volatile, namun secara fisik berbeda tipe bahan penyusunnya. Bagian ini banyak digunakan untuk menyimpan data selain program yang tidak boleh hilang saat sumber daya dimatikan.

·           CPU (Central Processing Unit)

CPU merupakan pusat pemrosesan instruksi program yang ada di flash memory. CPU mengatur semua lalu lintas data dan instruksi dari CPU ke register atau antar register. Dapat dikatakan bahwa CPU merupakan otak dari seluruh kerja mikrokontroller.

·           Port I/O

Port I/O (Input/Output) merupakan ‘pintu’ keluar masuknya data untuk antarmuka (interfacing) mikrokontroller dengan dunia luar. Melalui port I/O inilah bisa bertukar data dengan perangkat lain, menghidupkan LED, menjalankan motor, mengeluarkan sinyal PWM atau mendeteksi suatu parameter dengan sensor.

Gambar 2.7 Papan Arduino Uno

1.         Pin input-output digital (diberi label ‘0 s/d 3’)

Secara umum pin I/O ini adalah pin digital, yakni pin yang bekerja secara level tegangan digital (0 dan 5V) baik untuk input dan output. Namun pada beberapa pin ada yang memiliki fungsi khusus yakni sebagai pin output analog, yang dapat mengeluarkan tegangan analog 0 s/d 5V (0V, 1V, 2V, 2.5V, 4.3V, dst). Pin tersebut adalah pin 3,5,6,9,10 dan 11. Selain itu untuk pin 0 dan 1 juga memiliki fungsi khusus sebagai pin komunikasi serial (sering disebut dengan istilah ‘hardware serial’).

2.         Pin input analog (diberi label ‘A0 s/d A5’)

Pin A0 s/d A5 ini berfungsi sebagai pin input yang dapat mendeteksi range tegangan analog 0 s/d 5V. Tegangan ini akan dipresentasikan sebagai bilangan 0 – 1023 dalam program.

3.         Pin untuk sumber tenaga

Kelompok pin ini merupakan kumpulan pin yang berhubungan dengan sumber tenaga, misalnya output 5V, output 3,3V, GND (2 pin) dan Vref (tegangan referensi untuk pembacaan ADC internal).

4.         Jack USB

Merupakan soket USB female tipe B sebagai penghubung komunikasi data serial dengan PC. Digunakan saat menggunakan sketch ke papan Arduino sekaligus untuk mencatu sumber tenaga dari port USB PC sehingga papan Arduino dapat hidup tanpa sumber daya tambahan.

5.         Jack power

Soket untuk catu daya eksternal. Tegangan DC yang diijinkan adalah 9-12V.

6.         Port ICSP (In-Circuit Serial Programming)

Port ini digunakan untuk memprogram Arduino tanpa bootloader. Port ini dapat dimanfaatkan untuk memprogram bootloader ke IC ATMega lainnya dengan menggunakan papan programmer lainnya yang mendukung ICSP.

7.         Tombol reset

Tombol ini digunakan untuk mereset Arduino untuk memulai program dari awal.

Langkah perancangan alat ini yaitu perancangan elektronik yang meliputi semua tahap dari pengerjaan yang berhubungan

langsung dengan rangkaian, diantaranya adalah:

1. Membuat gambaran permasalahan sistem parkir yang sesungguhnya agar dapat di implementasikan pada alat ini. Menentukan algoritma yang sesuai untuk menyelesaikan masalah yang terjadi pada sistem.
2. Membuat konsep untuk memilih komponen yang akan digunakan dalam perancangan sistem parkir.
3. Pemodelan sistem berdasarkan komponen yang telah ditentukan.
4. Analisis dan pengujian alat agar dapat bekerja sesuai dengan yang diinginkan.

Perancangan sistem terdiri dari perancangan hardware yaitu cara penempatan komponen elektronik  pada prototipe tempat parkir, sedangkan perancangan software yaitu penulisan instruksi dengan bahasa C. Sistem kartu parkir jurusan menggunakan sensor warna merupakan sistem yang terintegrasi dari beberapa komponen penunjang, yang mana komponen penunjang tersebut terbagi menjadi 4 bagian yaitu, bagian input yaitu sensor warna TCS3200, Rangkaian sensor Infrared, kemudian yang kedua adalah bagian unit pemproses disini penulis mengunakan ATMega328 sebagai kontroler utama,  untuk bagian ketiga adalah bagian  output  bagian ini merupakan bagian yang dikontrol oleh mikrokontroler yaitu motor servo, sedangkan bagian yang terakhir adalah bagian supply  tegangan dan arus untuk sistem.

Gambar 3.1 Blok Diagram Rancang Bangun Sistem berdarkan I/O Komponen

Perancangan proses alur kerja sistem diharapkan mampu menjadikan sistem kartu parkir jurusan menggunakan sensor warna yang dibuat dapat berjalan dengan baik. Alur kerja sistem yang dibuat sebagai garis besarnya saja untuk mempermudah dalam penulisan kode program dan pembuatan  flowchart  sistem nantinya. Sistem akan bekerja jika Arduino Uno telah mendapatkan  supply  tegangan dan arus sebesar 5  volt. Berikut penjelasan cara kerja sistem :

1. Sensor Warna akan mengidentifikasi kartu Parkir, dengan cara mahasiswa menempelkan kartu parkir pada sensor warna, kemudian push button yang berada di depan palang pintu masuk parkir ditekan.
2. Ketika kartu parkir tidak sesuai dengan sistem seharusnya, palang pintu masuk parkir tidak akan terbuka, meskipun push button ditekan berkali-kali.
3. Kemudian proses identifikasi kendaraan yang sudah masuk adalah dengan memanfaatkan LED Infrared sebagai transmiter dan photodioda sebagai receiver. Dimana kendaraan pada proses ini berfungsi sebagai penghalang pancaran infared.
4. Setelah kendaraan sudah tidak menghalangi pancaran atau kendaraan sudah masuk, maka palang pintu akan menutup sendiri.
5. Palang pintu parkir pada protipe ini merupakan bagian sistem yang memanfaatkan penggunaan motor servo sebagai penggerak.

Alur kerja program akan  menjelaskan aliran kerja perangkat software dalam mengendalikan kerja hardware, sehingga dapat dikatakan bahwa perangkat software memberikan  peranan yang besar pada sistem, telah dijelaskan sebelumnya bahwa program yang digunakan oleh penulis adalah bahasa C. Alur kerja alat atau flowchart merupakan bahan acuan bagi penulis didalam proses pembuatan kode-kode program.  Gambar  3.2

adalah gambar flowchart sistem.

Gambar 3.2 Flowchart Sistem kartu parkir jurusan menggunakan sensor warna

Pada tahap perancangan rangkaian, proses dimulai dari pemodelan tempat parkir yakni pembuatan tempat parkir dan pemilihan komponen elektronika yang digunakan. Berupa miniatur sistem parkir berukuran 50 cm x 50 cm. Pada sistem parkir ini dua palang pintu dirancang dengan menggunakan dua buah motor servo yang bekerja otomatis berdasarkan identifikasi kartu parkir warna Jurusan. Kartu parkir warna Merah untuk Jurusan Elektro dan kartu parkir warna Biru untuk Jurusan Teknik Mesin. Dengan memanfaatkan penggunaan Sensor Warna TCS3200 untuk membentuk satu sistem kompleks (Identifikasi dan Otomatisasi) diantara keduanya. Pada lokasi parkir akan dipasang sensor Infrared yang mampu mendeteksi keberadaan kendaraan mahasiswa yang masuk. Berdasarkan komponen - komponen penyusun sistem kartu parkir warna Jurusan maka bagan sistem parkir dapat digambarkan seperti dibawah ini.

Gambar 3.3 Skema Rancang Bangun Sistem kartu parkir jurusan menggunakan sensor warna

Gambar 3.4 Hasil Perancangan Sistem kartu parkir jurusan menggunakan sensor warna

Alur kerja Sensor Warna TCS3200 adalah proses terjadinya identifikasi pada kartu parkir warna jurusan. Data yang dihasilkan dari identifikasi tersebut akan dikirim dan diolah oleh mikrokontroller. Data yang diolah akan dibaca sebagai warna jurusan yang sedang diampu pengguna parkir (mahasiswa) dan akan disesuaikan dengan data yang telah diprogram didalam mikrokontroller. Ada satu ketentuan pada saat terjadi pembacaan warna dimana setiap kartu warna yang berbeda memiliki jarak baca yang berbeda pula berdasarkan jenis frekuensi dari Sensor Warna TCS3200. Maka dari itu, sensitivitas sensor warna sangat bergantung pada jarak pembacaan warna, diperlukan kalibrasi terlebih dahulu pada sensor warna TCS3200 sebelum digunakan pada sistem kartu parkir jurusan.

Palang pintu parkir pada sistem ini merupakan bagian yang memanfaatkan penggunaan motor servo sebagai penggerak. Proses ini merupakan kelanjutan tahapan dari data identifikasi Sensor Warna TCS3200 yang telah diproses oleh mikrokontroller. Kondisi yang akan ditampilkan palang pintu hanyalah kondisi terbuka dan tertutup. Palang pintu tidak terbuka apabila identifikasi Sensor Warna TCS3200 tidak sesuai. Sedangkan, Palang pintu terbuka saat identifikasi Sensor Warna TCS3200 sesuai dengan data yang telah diprogram pada mikrokontroller.

Sensor identifikasi kendaraan yang masuk ini memanfaatkan kombinasi komponen elektronika yakni LED infrared dan photodioda. Proses identifikasi kendaraan adalah dengan memanfaatkan LED Infrared sebagai transmiter dan photodioda sebagai receiver. Apabila pancaraan infrared diterima oleh photodioda maka kondisi tersebut adalah  true  (1) dan sebaliknya apabila pancaran infrared tidak diterima maka kondisi tersebut adalah  false  (0). Dua kondisi tersebut akan di terima dan diproses oleh mikrokontroller sebagai kondisi ada atau tidaknya kendaraan. Dimana kendaraan pada proses ini berfungsi sebagai penghalang pancaran infrared.

Gambar 4.1 Proses Kerja Sensor Identifikasi Kendaraan

Secara keseluruhan sistem berdasarkan pengujian, dapat  dilihat bahwa sistem telah berjalan sesuai dengan perancangan. Dimana Sensor Warna TCS3200 mampu mengidentifikasi dengan baik, sensor infrared juga mampu mengidentifikasi kendaraan, palang pintu terbuka dan tertutup secara otomatis.

Berdasarkan perancangan dan pengujian “Sistem kartu parkir jurusan menggunakan sensor warna” dapat dapat disimpulkan sebagai berikut:

1. Rancang bangun sistem kartu parkir jurusan menggunakan sensor warna telah berhasil beroperasi dengan baik.
2. Struktur Rancang bangun dapat dibuat dengan mengkombinasikan    mikrokontroller dan sensor.
3. Struktur mikrokontroller dengan pin yang dapat berfungsi sebagai jalur input/output memudahkan perancangan dan pengolahan data untuk pengendalian sistem secara menyeluruh.
4. Setiap kartu warna yang berbeda memiliki jarak baca yang berbeda pula berdasarkan jenis frekuensi dari Sensor Warna TCS3200. Maka dari itu, diperlukan kalibrasi terlebih dahulu pada sensor warna TCS3200 sebelum digunakan pada sistem kartu parkir warna jurusan.

Nuraida Diah Wahyuningtias, dilahirkan di Semarang pada tanggal 12 Desember 1995. Merupakan anak ketiga dari tiga bersaudara dari Ibu Sri Wahyuni dan Bapak Warido Hartono. Saat ini sedang menempuh pendidikan DIII Program Studi Teknik Elektronika Politeknik Negeri Semarang.