MEDIA BELAJAR MEMBACA DAN MENGENAL WARNA UNTUK ANAK
Difa Amalia Pratiwi Hg [1], Saputri Wulandari [2], Samuel BETA [3]
Mahasiswa dan Dosen Prodi Elektronika Jurusan Elektro
Politeknik Negeri Semarang
Jl. Prof. H. Soedarto, SH, Tembalang, Semarang 50275
E-mail : [1] difaamalia@gmail.com, [2] saputriwulandari22@gmail.com, [3] sambetak2@yahoo.fr
Intisari-Arduino Uno adalah board
mikrokontroler berbasis ATmega 328. Memiliki
14 pin input dari output digital dimana 6 pin input tersebut dapat
digunakan sebagai output PWM dan 6 pin input analog, 16 MHz osilator kristal,
koneksi USB, jack power, ICSP header, dan tombol reset. Untuk mendukung
mikrokontroler agar dapat digunakan, cukup hanya menghubungkan Board Arduino
Uno ke komputer dengan menggunakan kabel USB atau listrik dengan AC yang-ke
adaptor-DC atau baterai untuk menjalankannya.
Pembacaan warna pada
alat media belajar membaca dan mengenal warna untuk anak menggunakan sensor
warna TCS3200. TCS3200 merupakan konverter yang diprogram untuk mengubah
warna menjadi frekuensi yang tersusun atas konfigurasi silicon photodiode dan
konverter arus ke frekuensi dalam IC CMOS monolithic yang tunggal. LCD 16x2
digunakan sebagai keluaran dari alat ini. LCD akan menampilkan tulisan warna
sesuai dengan warna yang dimasukkan pada sensor warna. Setiap warna memiliki
nilai frekuensi yang berbeda, sehingga diperlukan kalibrasi warna ketika
membuat alat ini.
Kata Kunci : Arduino
Uno, TCS3200, LCD
Abstrack-Arduino Uno is a microcontroller board
based ATmega 328. It has 14 input pins of digital output which 6 input pin can
be used as PWM outputs and 6 analog input pin, 16 MHz crystal oscillator, a USB
connection, a power jack, ICSP header, and a button reset. To support the
microcontroller to be used, quite simply connecting Board Arduino Uno to the
computer using a USB cable or power supply with AC-to-DC adapter or battery to
run it.
Color readings on media tools to learn to read and
recognize colors for children to use the color sensor TCS3200. TCS3200 is a
converter that is programmed to change color to a frequency that is composed of
a silicon photodiode configuration and current to frequency converters in a
single monolithic CMOS IC. 16x2 LCD is used as the output of this tool. LCD
will display the text color according to color included in a color sensor. Each color has a different frequency values, so that the
color calibration is required when making this tool.
Keywords: Arduino Uno, TCS3200, LCD
I.PENDAHULUAN
Latar
Belakang
Perkembangan ilmu teknologi yang semakin modern, menuntut
manusia untuk menerapkan ilmu tersebut dalam kehidupan sehari-hari, salah
satunya dalam bidang elektronika. Aplikasi elektronika dalam kehidupan
sehari-hari begitu banyak, dari aplikasi benda untuk anak-anak sampai orang
dewasa, dan semua kebutuhan tidak bisa terlepas dengan elektronika.
Anak-anak pada zaman sekarang, lebih tertarik dengan
permainan elektronik. Karena tampilan yang lebih menarik daripada tampilan
permainan klasik. Maka dari itu, muncullah suatu gagasan untuk membuat alat
media belajar membaca dan mengenal warna untuk anak. Dengan tujuan yaitu
suapaya anak lebih giat dalam belajar.
II.TINJAUAN PUSTAKA
Penjelasan dan uraian
teori penunjang yang digunakan dalam membuat alat ini diperlukan untuk
mempermudah pemahaman tentang cara kerja rangkaian dasar-dasar perencanaan
pembuatan alat. Teori-teori yang akan dijelaskan dalam bab ini meliputi Sensor
Warna TCS3200, Arduino Uno, LCD 16x2.
a.
Arduino
Uno
Arduino Uno adalah papan mikrokontroler berbasis
Atmega328. Memiliki 14 pin input dari output digital dimana 6 pin input
tersebut dapat digunakan sebagai output PWM dan 6 pin input analog, 16 MHz
osilator kristal, koneksi USB, jack power, ICSP header, dan tombol reset. Untuk
mendukung mikrokontroler agar dapat digunakan, cukup hanya menghubungkan papan
Arduino Uno ke komputer menggunakan kabel USB atau listrik dengan AC yang ke
adaptor DC atau baterai untuk menjalankannya.
Papan Arduino ini dapat disuplai tegangan kerja antara
6 sampai 20 volt, jika catu daya di bawah dengan standar 5 volt papan akan
tidak stabil, jika dipaksakan ke tegangan regulator 12 volt, mungkin papan
Arduino cepat panas dan merusak papan.
Penjelasan Power PIN :
·
VIN-
Papan masukan tegangan saat menggunakan sumber catu daya luar (adaptor USB 5
volt atau adaptor yang lainnya 7-12 volt), bisa dihubungkan dengan pin VIN atau
langsung ke jack power 5V. DC power jack (7-12 Volt), kabel konektor USB (5
Volt) atau catu daya lainnya (7-12 Volt). Menghubungkan secara langsung power
supply luar (7-12 Volt) ke pin 5V atau pin 3,3 Volt dapat merusak rangkaian
Arduino.
·
3V3
– Pin tegangan 3.3 Volt catu daya umum langsung ke papan. Maksimal arus yang
diperbolehkan adalah 50 mA.
·
GND
– Pin Ground.
·
IOREF
– Pin ini penyedia referensi tegangan agar mikrokontroler beroperasi dengan
baik. Memilih sumber daya yang tepat atau mengaktifkan penerjemahan tegangan
pada keluaran untuk bekerja dengan 5 V atau 3,3 Volt.
Memori
Atmega328 memiliki
memori 32 KB, 2 KB SRAM, dan 1 KB EEPROM.
Masukan
dan Keluaran
Masing-masing dari 14
pin UNO dapat digunakan sebagai masukan atau keluaran, menggunakan perintah
fungsi pinMode (), digitalWrite (), dan digitalRead () yang menggunakan
tegangan operasi 5 Volt. Tiap pin dapat menerima arus maksimal hingga 40 mA dan
resistor internal pull-up antara 20-50 K Ohm, beberapa pin memiliki fungsi
kekhususan antara lain :
· Serial
: 0 (RX) dan 1 (TX). Sebagai penerima (RX) dan sebagai pemancara (TX) TTL
serial data. Pin ini terkoneksi untuk pin korespondensi chip Atmega8U2 USB-to
TTL Serial.
·
External
Interrrupts : 2 dan 3. Pin ini berfungsi sebagai
konfigurasi trigger saat interupsi value low, naik, san tepi, atau nilai value
yang berubah-ubah.
·
PWM
: 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Melayani keluaran 8-bit PWM dengan fungsi analogWrite
().
·
SPI
: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin yang mendukung komunikasi SPI,
menggunakan SPI library.
·
LED
:
13. Terdapat LED indikator bawaan (built-in) dihubungkan ke digital pin 13,
ketika nilai value HIGH, led akan ON. Saat value LOW, led akan OFF.
·
Uno memiliki 6 masukan analog tertulis
di label A0 sampai A5, masing-masingnya memberikan 10 bit resolusi (1024).
Secara asal masukan analog tersebut terukur dari 0 (ground) sampai 5 Volt), itu
pun memungkinkan perubahan teratas dari jarak yang digunakan oleh pin AREF
denga fungsi analogReference().
·
Sebagai tambahan, beberapa pin juga
memiliki kekhususan fungsi anatara lain :
·
TWI
: pin A4 atau pin SDA danA5 atau pin SCL. Mendukung komunikasi TWI meggunakan
Wire Library.
·
AREF
:
Tegangan referensi untuk masukan analog. Digunakan dungsi analogReference ().
·
Reset
:
meneka jalur LOW untuk mereset mikrokontroler, terdapat tambahan tombol reset
untuk melindungi salah satu blok.
b.
TCS3200
TCS3200 merupakan
konverter yang diprogram untuk mengubah warna menjadi frekuensi yang tersusun
atas konfigurasi silikon photodioda dan konverter arus ke frekuensi dalam IC
CMOS monolithic yang tunggal. Keluaran dari sensor ini adalah gelombang kotak
(duty cycle 50%) frekuensi yang berbanding lurus dengan intensitas cahaya.
Keluaran frekuensi skala penuh dapat diskalakan oleh satu dari tiga nilai-nilai
yang ditetapkan via dua kontrol pin input. Masukan digital dan keluaran digital
memungkinkan antarmuka langsung ke mikrokontroler atau rangkaian logika
lainnya. Tempat keluaran enable (OE) keluaran dalam keadaan impedansi tinggi
untuk beberapa unit dapat berbagai jalur masukan mikrokontroler.
Di dalam TCS3200,
konverter cahaya ke frekuensi membaca sebuah array 8x8 dari photodioda, 16
photodioda mempunyai rentang penyaring warna biru, 16 photodioda mempunyai
penyaring warna merah, 16 photododa mempunyai penyaring warna hijau, dan 16
photodioda untuk warna terang tanpa penyaring.
Fitur
·
Konversi tinggi resolusi intensitas
cahaya ke frekuensi.
·
Warna diprogram dan penuh skala
frekuensi keluaran.
·
Berkomunikasi langsung dengan
mikrokontroler.
·
Pasokan tunggal operasi (2,7 V sampai
5,5 V)
·
Mempunyai power down fitur
·
Kesalahan nonlinier biasanya 0,2% pada
50 kHz
·
Stabil 200 ppm /0C koefisien
suhu
·
Bebas timbal (Pb) dan RoHS
c.
LCD 2x16
Tampilan elektronik
adalah salah satu komponen elektronik yang berfungsi sebagai tampilan suatu
data, baik karakter, huruf, ataupun grafik. LCD (Liquid Cristal Display) adalah
salah satu jenis tampilanelektronik yang dibuat dengan teknologi CMOS logik
yang bekerja dengan tidak mengshasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang
ada di sekeliling terhadap front-lit atau menstramisikan cahaya dari back-lit.
LCD berfungsi sebagai pnampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka,
ataupun grafik.
Material
LCD
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.
Pengendali
/ Konektor LCD
Dalam modul LCD
terdapat mikrokontroler yang berfungsi sebagai pengendali tampilan karakter
LCD. Mikroontroler pada suatu LCD dilengkapi dengan memori dan register. Memori
yang digunakan mikrokontroler internal LCD adalah :
·
DDRAM
: (Display Data Random Access Memory) merupakan memori tempat karakter yang
akan ditampilkan berada.
·
CGRAM
:
(Character Generator Random Access Memory)
merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana bentuk
dari karakter dapat diubah-ubah sesuai dengan keinginan.
·
CGROM
:
(Character Generator Random Only Memory) merupakan memori untuk menggambarkan
pola sebuah karakter dimana pola
tersebut merupakan karatkter dasar yang sudah ditentukan secara permanen oleh
pabrikan pembuat LCD tersebut sehingga pengguna tinggal mengambilnya sesuai
alamat memorinya dan tidak dapat merubah karakter dasar yang ada dalam CGROM.
Register kontrol yang
terdapat dalam suatu LCD diantaranya adalah :
·
Register Perintah yaitu register yang berisi perintah-perintah
dari mikrokontroler ke panel LCD pada saat proses penulisan data atau tempat
status dari panel LCD dapat dibaca pada saat pembacaan data.
·
Register data yaitu register untuk
menuliskan atau membaca data dari atau keDDRAM. Penulisan data pada register
akan menempatkan data tersebut keDDRAM sesuai dengan alamat yang teah diatur
sebelumnya.
Pin, kaki atau jalur
input dan kontrol dalam suatu LCD diantaranya adalah :
·
Pin data adalah jalur untuk memberikan
data karakter yang ingin ditampilkan menggunakan LCD dapat dihubungkan dengan
bus data dari rangkaian lain seperti mikrokontroler dengan lebar data 8 bit.
·
Pin RS (register select) berfungsi
sebagai indikator atau yang menentukan jenis data yang masuk, apakah data atau
perintah. Logika low menunjukkan yang masuk adalah perintah, sedangkan logika
HIGH menunjukkan data.
·
Pin R/W berfungsi sebagai intruksi pada
modul jika LOW tulis data, sedangkan HIGH baca data.
·
Pin E (Enable) digunakan untuk memegang
data baik masuk atau keluar.
·
Pin VLCD berfungsi mengatur kecerahan tampilan
(kontras) dimana pin ini dihubungkan dengan trimpot 5 K Ohm, jika tidak
digunakan ke ground, sedangkan tegangan catu daya ke LCD sebesar 5 Volt.
III.PERANCANGAN
ALAT
a.
Perangkat Keras dan Rangkaian
Elektronika
Adapun
perangkat keras yang digunakan pada pembuatan alat ini adalah :
1. Sensor
Warna
2. Arduino
Uno
3. LCD
b.
Blok Diagram dan Diagram Alir
Blok diagram aplikasi Arduino UNO R3
menggunakan masukan sensor warna, kemudian warna yang masuk pada sensor warana
diproses di Arduino UNO untuk dijalankan sesuai dengan perintah. Kemudian,
perintah yang dijalankan oleh Arduino akan ditampilkan pada keluaran yaitu LCD.
Diagram blok dari alat ini sebagai berikut :
 |
Adapun cara kerja program yang
ditampilkan dalam diagram alir sebagai berikut :
IV.PENGUJIAN ALAT
Tabel di bawah ini adalah pengujian
resistansi pada sensor warna pada masing-masing warna.
No Warna
|
Warna
|
Range Merah
|
Range Hijau
|
Range Biru
|
1
|
Merah
|
m>8400 && m<8550
|
h>6950 && h<7100
|
b>7300
&& b<7400
|
2
|
Biru
|
m>7100 && m<7250
|
h>7950 && h<8150
|
b>8550 && b<8740
|
3
|
Kuning
|
m>8700 && m<8800
|
h>8500 && h<8600
|
b>8050 && b<8150
|
4
|
Hijau
|
m>7900 && m<8000
|
h>8300 && h<8400
|
b>7850 && b<7950
|
5
|
Ungu
|
m>8000 && m<8100
|
h>7200 && h<7300
|
b>8100 && b<8200
|
6
|
Merah Muda
|
m>8500 && m<8550
|
h>7650 && h<7750
|
b>8300 && b<8400
|
7
|
Oranye
|
m>8650 && m<8750
|
h>8100 && h<8150
|
b>7950 && b<8050
|
V.KESIMPULAN
Setelah melakukan percobaan, pengambilan data, dan
analisa terhadap data yang telah didapat pada proyek ini, maka didapatkan
kesimpulan yaitu sebagai berikut :
1.
Setiap sumber tegangan yang digunkan
berbeda, maka harus kalibrasi terlebih dahulu.
2.
solusi yang digunakan yaitu kalibrasi
dengan range yang lebih luas, kemudian jika memang menghendaki harus kalibrasi
terlebih dahulu, maka kalibrasi harus dilakukan.
3.
Warna yang terdeteksi adalah warna yang
telah dikalibrasi. selain warna yg belum dikalibrasi tidak akan terdeteksi,
karena tiap warna mempunya frekuensi yang berbeda beda.
4.
Jika 3 warna dicampur jadi satu, ada
beberapa kemungkinan, yang pertama yaitu, warna yang terdeteksi oleh sensor,
warna kombinasi, dan juga tidak terdeteksi.
5.
Jenis kertas, dan tebal kertas juga
mempengaruhi, karena mempengaruhi konsentasi warna.
6.
Cara kerja masukan yaitu warna terkena
cahaya yang ditangkap oleh photodioda maka akan menampilkan frekuensi, untuk
bisa menampilkan frekuensinya yaitu melalui program kalibrasi.
REFERENSI
Nama Penulis Difa Amalia Pratiwi Hg. Penulis
dilahirkan di Demak, tanggal 19 Agustus 1995. Penulis teleh menempuh pendidikan
formal di SD Negeri 1 Trimulyo, SMP Negeri 1 Demak, SMA Negeri 1 Demak. Tahun
2013, penulis telah menyelesaikan pendidikan SMA jurusan IPA. Pada tahun 2013,
penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) di kampus Politeknik
Negeri Semarang (Polines) dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika, Jurusan
Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM. 3.32.13.0.07. apabila ada kritik,
saran, dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa melalui via email : difaamalia19@gmail.com
Nama penulis Saputri Wulandari. Penulis dilahirkan
di Sragen, tanggal 29 Mei 1994. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SD
Negeri Geneng 1, SMP N 1 Gemolong, dan pada tahun 2013 penulis telah
menyelesaikan pendidikan di SMA N 1
Gemolong. Setelah itu penulis mengikuti seleksi mahasiswa baru diploma (D3) di
kampus Politeknik Negeri Semarang dengan Program Studi D3 Teknik Elektronika,
Jurusan Teknik Elektro. Penulis terdaftar dengan NIM 3.32.13.0.17. Apabila ada
kritik, saran dan pertanyaan mengenai penelitian ini, bisa melalui via email: saputriwulandari22@gmail.com
Tidak ada komentar :
Posting Komentar